汽车ABS详解

第十五章ABS本章内容概述1ABS基本原理2ABS结构3其他先进的制动系统4第一节概述一、ABS理论基础制动评价指标制动效能制动效能恒定性制动方向稳定性滑移率S=[(V－Vω)/V]×100%=[(V－r.ω)/V]×100%二、传统制动系统存在的问题纵向附着系数低，制动距离长横向防侧滑能力差，制动稳定性差易抱死，轮胎磨损加剧三、ABS的作用缩短制动距离增加汽车制动时的稳定性改善轮胎的磨损使用方便、操作性好四、ABS的发展最早应用于飞机、铁路机车：1908年J.E.FRANCIS设计，1936年BOSCH取得专利。1945年，美国开发了用于喷气式飞机的ABS1948年，WestinghouseAirBrake开发了用于铁路机车的ABS；HydroAire公司开发的ABS装于B-47上。50年代后期至1960年，GoodYear和HydroAire公司开发出了ABS系统。1954年，福特公司将法航机用ABS装在林肯车上，失败。1957年，福特与KelseyHayes公司联合开发ABS系统，1968年获得成功。1958年，Dunlop公司开发出了载货车用MaxaretABS。1960年，HarryFergusonResearch公司改进了MaxaretABS，1965年投入生产。1978年，发展高峰。五、ABS的分类按功能和布置形式不同后轮ABS四轮ABS按系统控制方案轴控式（一同控制，分低选控制和高选控制）轮控式混合式按组成结构不同整体式：制动主缸、液压调节器和各控制阀制成一体分体式按控制通道和传感器数不同分单通道式双通道式三通道式四通道式控制通道（压力调节器）轮速传感器双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上，两前轮独立控制，制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。对于采用此控制方式的前轮驱动汽车，如果在紧急制动时离合器没有及时分离，前轮在制动压力较小时就趋于抱死，而此时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平，汽车的制动力会显著减小。而对于采用此控制方式的后轮驱动汽车，如果将比例阀调整到正常制动情况下前轮趋于抱死时，后轮的制动力接近其附着力，则紧急制动时由于离合器往往难以及时分离，导致后轮抱死，使汽车丧失方向稳定性。二通道四传感器/前轮独立控制方式三通道三传感器/前独-后低选控制方式由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。三通道四传感器/前独-后低选控制方式紧急制动时，前轴载荷会增加很多。对前轮制动压力进行独立控制，可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动，有利于缩短制动距离，并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。四通道四传感器/前独-后选控制方式虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的，实际上仍是三通道ABS四通道四传感器/四轮独立控制可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，制动效能最好。但两侧车轮的附着系数不相等的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。第二节ABS的结和原理一、ABS控制原理轮速传感器传感器转子制动分缸制动灯开关制动盘电子控制单元ECU执行器Actuator二、ABS控制方式以车轮滑移率为控制参数以车轮角加、减速度为控制参数以车轮角减速度和滑移率为控制参数不同的路况，最佳滑移率不同；紧急制动时，角速度达到门限时，滑移率也差别很大。单用一种参数无法适用不同状况。通常采用车轮角加速度、角减速度和滑移率作为控制参数。滑移率一般为辅助门限。三、ABS控制过程高附着系数路面制动控制过程1阶段：增压至-a2阶段：-a,butSS1，制动压力保持,充分制动3阶段：SS1，减压4阶段：-a；保持，加速5：+A，增压，加速度下降6：+A，保持至+a7：+a,增压、保持快速转换S在理想值附近波动，减速8：-a，下一循环。滑移率门限S1低附着路面控制过程制动压力较低，加速时间长，控制策略不同于前车速低于20，减速度太小，以滑移率门限作为主要控制参数制动中路况突变的控制过程高附着系数突变到低附着系数时，由高滑移率门限S2来判断，进行相应的控制。四、ABS结构一、轮速传感器1、磁感应式作用：测出车轮的转速，并将信号送到ECU。结构：由传感头和齿圈两部分组成，传感头由永磁铁、极轴、感应线圈等组成。电磁式车轮传感器的缺点是：其输出信号随车速的变化而变化；其响应过慢；抗电磁波干扰能力差。安装方式2、霍尔效应式优点：输出信号幅值不受转速影响；频率响应高；抗电磁干扰能力强。二、G传感器水银型：当汽车制动时，足够大的减速度力将水银上抛，接通电路，给ECU加速度信号。摆型：摆动板（遮光板）两面分别装有两个信号发生器，当汽车制动时，摆动板摆动信号发生器产生通或断的脉冲信号。ECU根据通、断变换的速率就能计算出加速度来。应变仪型：当汽车制动时，悬架减速度产生的惯性力使半导体应变片发生弯曲变形，使其电阻变化，引起动态应变仪输出电压的变化；加速度越大，惯性力越大，输出电压越高。三、ABS电控单元ABS的控制软件一般由防滑控制和安全检查保证两部分组成。主循环是相隔一定时间就循环一次，其功能主要是对各模块和子程序进行初始化，对控制标志进行重新设置，对地址和参数进行确认。安全保障主要是对系统的工作状态进行监视并作出检测和诊断，当发现存在影响系统正常工作的故障时，作出相应的响应。模式选择根据汽车的参考速度、车轮速度以及系统的故障决定是否进入ABS工作状态。分析子程序将计算的车轮运动特性与参考车速比较决定如何调用电磁阀的控制命令，门限值的设定、控制逻辑的选择都是在此模块中实现。制动压力调节装置根据制动压力装置与制动助力器的结构关系，分为分离式、组合式和整体式。液压调节装置含有电机驱动的回流泵、储压器、阻尼室、节流阀和两位液压电磁阀（2/2电磁阀）。回流泵：回流泵将制动分泵中排出的制动液泵回到制动总泵。储压器：储压器为在减压过程中大量回流的制动液提供暂时的储存所。阻尼器：阻尼器及其下游的节流装置能减少返回到制动总泵中的液压脉冲幅值，使噪声减少。电磁阀电磁阀控制三种状态：加压：进油阀开，出油阀关减压：进油阀关，出油阀开保压：进油阀关，出油阀关（1）开始制动阶段（系统油压建立）循环流动式开始制动时，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动主缸产生，经常开的不带电压的进油阀作用到车轮制动轮缸上，此时，不带电压的出油阀依然关闭，ABS没参与控制，整个过程和常规液压制动系统相同，制动压力不断上升。系统油压建立过程电控单元发出的信号进油电磁阀出油电磁阀电动液压泵不通电不通电不通电(打开)(关闭)(不运转)（2）油压保持阶段当驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压保持关闭，系统油压保持不变。电控单元发出的信号进油电磁阀出油电磁阀电动液压泵不通电不通电不通电(打开)(关闭)(不运转)通电不通电不通电(关闭)(关闭)(不运转)（3）油压降低阶段若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABS电子控制单元给出油阀通电打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时进油阀继续通电保持关闭状态、有抱死趋势的车轮被释放，车轮转速开始上升。与此同时，液压泵开始起动，将制动液由低压储液罐送至制动主缸。常规制动制动总缸ABSECU单向阀1单向阀2单向阀3回位弹簧A孔打开B孔关闭0A0VC孔泵电机ABS执行器:常规制动时的3位电磁阀和泵电机工作状态部件名工作状态3位电磁阀“A”口打开“B”口关闭泵电机不运转压力降低时的工作示意图制动总缸泵ABSECU单向阀1单向阀2单向阀3回位弹簧A孔关闭B孔打开5A12VC孔泵电机ABS执行器:压力降低时的3位电磁阀和泵电机的工作状态部件名工作状态3位电磁阀“A”口关闭“B”口打开泵电机运转压力保持时的工作示意图制动总缸ABSECU单向阀1单向阀2单向阀3回位弹簧A孔关闭B孔关闭2A12VC孔泵电机ABS执行器:压力保持时的3位电磁阀和泵电机的工作状态部件名工作状态3位电磁阀“A”口关闭“B”口关闭泵电机运转压力升高时的工作示意图制动总缸ABSECU单向阀1单向阀2单向阀3回位弹簧A孔打开B孔关闭0A12VC孔泵电机压力升高时的3位电磁阀和泵电机的工作状态部件名工作状态3位电磁阀“A”口打开“B”口关闭泵电机运转2、可变容积式（1）液压控制可变容积调压方式：在汽车原有制动系统管路中增加一套液压控制装置，用于改变制动管路容积，实现增压—保压—减压的循环调节。这种制动压力调节系统的控制液压油路和ABS控制的制动液油路是相互隔开的。调压缸结构原理活塞控制弹簧单向阀控制液压通口制动总泵通口制动分泵通口调压缸输入电磁阀输出电磁阀储能器通口储液罐通口调压缸通口组合电磁阀结构原理输入电磁阀：。平时常闭，通电打开平时常开，通电关闭常规制动：输入电磁阀断电关闭，输出电磁阀断电打开。调压缸活塞在弹簧作用下上移，将单向阀顶开。制动分泵压力，将随制动踏板力的增大而增大。减压：ECU对两个电磁阀同时供电，输入电磁阀打开，输出电磁阀关闭，高压控制液经输入电磁阀流向调压活塞缸，活塞下移，容积增大，制动分泵制动压力减小。保压：输入电磁阀断电关闭，输出电磁阀通电关闭。调压缸活塞位置保持不变，制动分泵制动液压力不变。增压：输入电磁阀断电关闭，输出电磁阀断电打开泄压。调压缸活塞在弹簧作用下上移，容积减小，制动分泵制动液压力增大。液压控制可变容积调压方式实例—本田车系ABS组合电磁阀调压缸制动总泵制动轮ECU压力开关增压泵储能器第四节其他先进的制动系统电子控制助力器全电子制动系统智能制动控制系统电子控制助力器电子控制助力器是自动施加制动力的一种制动系统。自动制动力上升速度很快，大大提高了安全性。全电子制动系统是一个舍弃了制动主缸、助力器、油管，而用电子控制的制动系统，制动力的感觉由一个踏板力传感器产生。智能制动控制系统智能制动控制系统把助力、防抱制动、牵引力控制以及踏板力感控制等功能综合到一个组件中，只需要一个控制单元，且带有冗余电气或液压备用系统。无论车辆负荷和刹车片磨损处于什么状况，这种设计都能保证均衡的制动效果。ASR