汽车ABS系统

-2016-1、制动时车轮受力分析（1）地面制动力FB（2）制动器制动力Fμ一、ABS基础知识（3）地面制动力、制动器制动力和附着力的关系2、制动性能与防抱死评价制动性能的指标：•制动效能•制动方向稳定性（1）制动效能指制动距离、制动时间和制动减速度。地面制动力附着力（纵向附着系数）滑移率SS=(v-ωr)/v×100%其中：v——车速（车身速度、车轮中心速度）ω——车轮旋转角速度r——车轮滚动半径S表明了车轮在运动过程中滑移成分的多少。•S=0，纯滚动•S=1，抱死脱滑•0S1，边滚边滑（2）制动时汽车方向稳定性指汽车在制动时仍能按指定的方向行驶，即不发生跑偏、侧滑和失去转向能力。侧滑和失去转向能力横向附着系数滑移率（3）附着系数（地面制动力）与滑移率的关系3、防抱死制动系统功用防抱死制动系统，缩写为ABS(Anti-lockBrakingSystem)功用：在制动过程中，通过调节制动器制动力，使滑移率始终控制在15－20%，获得最佳的制动效能和较好制动方向稳定性。4、ABS的应用1950年ABS首先用于飞机。目前，德国博士（Bosch）、德福斯（Teves）和美国的德尔科（Delco）、本迪克斯（Bendix）是世界著名的ABS研制和生产厂家。当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。ABS无ABS制动有ABS制动•遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况。制动无ABS有ABS行驶方向障碍物ABS系统的优点•以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。•优点：缩短制动距离增加了汽车制动时的稳定性改善了轮胎的磨损状况使用方便，工作可靠ABS的控制及布置形式控制通道：ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路。如果对两个（或以上）车轮的制动压力同时进行调节，则称这种控制方式为同时控制。在两个车轮的制动压力进行同时控制时，如果以不易抱死的车轮（附着力较大的车轮）不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为高选择方式控制；如果以易抱死的车轮（附着力较小的车轮）不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为低选择方式控制。按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式。目前汽车上三通道ABS系统使用较多。车轮转速传感器控制通道四传感器四通道／四轮独立控制三通道四传感器双通道／前轮独立控制四传感器三通道／前轮独立，后轮低选择控制三传感器三通道／前轮独立，后轮低选择控制ABS的工作过程在制动时，车轮转速传感器测量车轮的速度，如果一个车轮有抱死的可能时，车轮减速度增加很快，车轮开始滑移。如果该减速度超过设定的值，控制器就会发出指令，让电磁阀停止或减少车轮的制动压力，直到抱死的可能消失为止。为防止车轮制动力不足，必须再次增加制动压力。在自动制动控制过程中，必须连续测量车轮运动是否稳定，应通过调节制动压力（加压、减压和保压）使车轮保持在制动力最大的滑移范围内。二、ABS的结构与工作原理ABS系统通常由车轮速度传感器、液压控制器和电控单元ECU等组成。车轮转速传感器液压控制器电控单元ECU制动踏板指示灯制动器双腔制动主缸后桥1、车轮转速传感器•【别名】轮速传感器、转速传感器•【作用】检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进行防抱死制动。•【安装位置】车轮上。•【结构】由传感器头和齿圈组成。按传感器头的外形分凿式极轴车速传感器头、柱式极轴车速传感器头和菱形极轴车速传感器头。•【分类】霍尔效应式轮速传感器和电磁感应式轮速传感器1.1、电磁感应式轮速传感器前轮安装位置后轮安装位置制动盘传感器齿圈支架传感器凿式极轴柱式极轴电缆永磁体外壳感应线圈极轴齿圈车速传感器头剖视图车速传感器工作原理转子感应线圈永久磁铁车轮转速传感器1.2霍尔式轮速传感器霍尔效应HHRUIBdHR—霍尔系数dIB—基片厚度—电流—磁场强度2、制动压力调节器•【作用】接受ECU的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的调节。现代轿车常用液压式制动压力调节器。循环式制动压力调节器：电磁阀直接控制制动压力。可变容积式制动压力调节器：电磁阀间接控制制动压力。2.1、循环式制动压力调节器制动轮缸电磁阀回油泵储能器制动主缸•回油泵：电磁阀在减压时，从制动轮缸流出的制动液经储能器由回油泵泵回制动主缸。•储能器：电磁阀在减压时，从轮缸流出的制动液由储能器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。循环式制动压力调节器基本结构3位3通电磁阀基本结构及简化图在制动主缸和制动轮缸之间串连一个电磁阀，由电磁阀的通断来控制油路的压力。电磁阀有3/3、2/2等多种类型。电磁阀由ECU控制，实现增压、保压、减压三种状态。固定铁芯线圈2A电流5A电流通轮缸通储能器通主缸柱塞增压保压减压主缸轮缸储能器循环式制动压力调节器工作原理：增压（常规制动）主缸踏板液压部件线圈储能器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵电磁阀不通电，ABS不工作，回油泵也不工作，进入常规制动阶段。循环式制动压力调节器工作原理：保压主缸踏板液压部件线圈储能器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵电磁阀通较小的电流，电磁阀处于保压位置，ABS工作。循环式制动压力调节器工作原理：减压主缸踏板液压部件线圈储能器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵电磁阀通较大的电流，电磁阀处于减压位置，ABS工作。循环式制动压力调节器工作原理2.2、可变容积式制动压力调节器在汽车原有制动系统基础上增加一套液压控制装置。制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。常规制动：电磁阀无电流，柱塞左移，控制活塞在弹簧作用下左移顶开单向阀，常规制动油路接通。ABS不工作。主缸踏板液压部件控制活塞单向阀柱塞电磁阀线圈储液器泵传感器轮缸ECU储能器减压：电磁阀通入一大电流，柱塞右移，控制活塞在压力油作用下右移，单向阀关闭，常规制动油路切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。ECU主缸踏板液压部件控制活塞电磁阀线圈泵储能器单向阀传感器轮缸柱塞储液器保压：电磁阀通入较小电流，柱塞右移将所有油路相互隔开，控制活塞保持在某一位置，轮缸侧的容积不发生变化，制动压力保持一定。ECU主缸踏板液压部件控制活塞电磁阀线圈泵储能器储液器柱塞单向阀传感器轮缸3、电子控制器（ECU）•【作用】接受传感器信息计算车轮转速、加减速度、车轮滑移率，并判断车轮是否有抱死趋势，然后向制动压力调节器发出制动压力控制指令，由制动压力调节器执行压力调节的任务。•【组成】输入级电路：将传感器输入的信号整形放大后输入运算电路。运算电路：进行车轮转速、车轮加减速度、滑移率等控制参数的计算，以及电磁阀的开启和监控运算。输出级电路（电磁阀控制电路）：接受运算电路的控制信号，对电磁阀的动作进行控制。安全保护电路：将电源电压稳压成5V标准电压，并对故障信号进行监控。当出现故障时，停止ABS的工作，转入常规制动状态，同时点亮仪表板上的警告灯。三、典型ABS系统油壶输出阀输入阀泵压力开关储能器D腔制动主缸滑动活塞B腔A腔C腔控制活塞开关阀1、本田车系ABS系统2、丰田凌志LS400ABS系统3位3通电磁阀储液室柱塞凸轮泵电机2.1、压力调节器外形2.2、系统油路制动踏板P阀三通联管节ABS执行器三位三通电磁阀泵电机储液室ABSECU轮速传感器RF（右前）LR（左后）RR（右后）LF（左前）2.3、电路图制动主缸制动压力调节器储能器泵电机右前轮左后轮右后轮INOUT泵左前轮储液器OUTOUTOUTINININ3、MK20－I型ABS系统ABS警告灯右制动灯左制动灯制动灯开关ABS泵电机ABS液压控制单元ABS电子控制单元左前轮速传感器左后轮速传感器3.1、系统布置传感器ABS电控单元制动灯开关ABS液压泵电机和低压储能器液压控制单元车轮转速传感器ABS警告灯故障诊断插座执行元件3.2、系统组成此系统由戴维斯（TWVES）研制，装在上海桑塔纳2000、桑塔纳3000、捷达、都市先锋、赛欧及奇瑞等汽车上。特点：四传感器三通道，前轮独立控制，后轮低选择控制；液压对角线双回路系统；泵电机、液压控制单元和电子控制单元集成一体，简称为液压电子控制单元（HECU）；C语言编写的控制程序并加密固化在电子控制单元中；电磁阀线圈集成在电子控制单元内部；采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及泵电机，省去电磁继电器；诊断接口可借助于VAG1551进行自诊断。4、大众车系ABS系统其他辅助功能系统名称缩写(德)缩写(英)功能作用防抱死系统ABSABS在制动中阻止车轮发生抱死，并保持良好的行驶稳定性和转向性能。驱动防滑控制ASRTCS通过对打滑车轮施加制动力并降低发动机扭矩输出阻止驱动轮空转。电子制动力分配EBVEBD在ABS起作用前，阻止后轴过量制动。电子差速锁止EDSEDL在车辆处于附着力不同的路面时，通过对空转车轮施加制动实现车辆起步行驶。电子稳定程序ESPESP通过对制动和发动机管理系统施加相应的调整，来阻止车辆的滑移。发动机牵引力矩调整MSREBC当加速踏板突然松开或者带着档位施加制动时，那么MSR将阻止由于发动机的制动而产生的驱动轮抱死。ABS电控单元端子：•ECU端子的功能诊断导线，K线13蓄电池（+）25制动灯开关12蓄电池（-）24左前轮轮速传感器11中央线路板接头23左后轮轮速传感器10电子控制单元端子22蓄电池（+）9空位21蓄电池（-）8空位20空位7空位19空位6右前轮轮速传感器18空位5右后轮轮速传感器17左前轮轮速传感器4ABS故障警告灯16右前轮轮速传感器3空位15左后轮轮速传感器2空位14右后轮轮速传感器1连接的元件端子连接的元件端子THANKS