ABS的结构与工作原理

第二篇汽车防报死系统重点：发动机排气缓速制动的基本原理难点：ABS系统的工作原理。目的与要求：1.了解发动机的排气缓速制动的基本原理；2.懂得排气制动的应用；3.熟悉ABS系统的组成和工作原理；4.了解ABS系统的使用注意事项。轮速传感器电子控制单元执行器ABS信号灯制动防抱死系统（ABS）第一节ＡＢＳ的结构与工作原理一、ABS的基本组成与工作原理基本组成传感器——车速传感器、加速度传感器ECU执行机构——制动压力调节器工作原理：制动时ECU接收传感器的信号，当车轮将要被抱死的情况下，ECU发出控制信号，通过执行机构控制制动器的制动力使车轮不被抱死。ABS是在常规制动基础上，又增设如下装置：车轮轮速传感器；电子控制单元ECU；制动压力调节器；ABS警告灯；几点说明：1、ABS是在常规制动基础上工作，制动中车轮未抱死时，与常规制动相同；车轮趋于抱死时，ABS才工作，ECU控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。2、ABS工作的汽车车速必须大于5Km/h，若低于该车速，制动时车轮仍可能抱死。3、常规制动系统出故障，ABS随之失去控制作用；ABS出故障，ECU自动关闭ABS，同时ABS警告灯点亮并存储故障码，但常规制动系统仍可正常工作。二、ABS的控制方式控制通道：能够独立进行制动压力调节的制动管路按控制形式分独立控制按高选原则一同控制按低选原则一同控制按控制通道数目分四通道三通道二通道单通道两个概念★按高选原则一同控制：对两个车轮实施一同控制时，如果以保证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，称这两个车轮是按高选原则一同控制。★按低选原则一同控制：对两个车轮实施一同控制时，如果以保证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，称这两个车轮是按低选原则一同控制。四通道ABS的特点独立控制最大程度地利用附着力易制动跑偏很少采用１．四传感器四通道/四轮独立控制对应于双制动管路的H型(前后)布置形式２．四传感器四通道/前轮独立-后轮选择控制方式对应于双制动管路的X型(对角)布置形式四通道ABS总结对应于双制动管路的H型(前后)或X型(对角)两种布置形式，四通道ABS也有两种布置形式。为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮上各安装一个轮速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置(通道)。由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(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。三通道ABS的特点•四轮ABS大多采用，对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮按低选原则一同控制充分利用前轮附着力制动距离短方向稳定广泛采用３．四传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式４．三传感器三通道/前轮独立-后轮低选控制方式三通道ABS总结四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同控制。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。二通道ABS的特点前后制动管路各设一个制动压力调节器，分对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可据附着条件进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制。前驱汽车，后轮制动力小。后驱汽车，后轮易抱死。方向稳定差很少采用５．四传感器二通道/前轮独立控制方式四传感器二通道/前轮独立控制系统的制动情况６．四传感器二通道/前轮独立-后轮低选控制方式四传感器二通道/前轮独立－后轮低选控制系统的制动情况双通道ABS总结由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾，因此目前很少被采用。⑵减小了制动距离；⑶减小轮胎磨损。第二节ABS的作用与组成⑴提高了制动时的方向稳定性，保持转向操纵能力；一.ABS的作用二、ABS基本组成轮速传感器电控单元液压调节器指示灯轮速传感器电子控制单元液压调节器指示灯三、轮速传感器1.组成传感器头和齿圈传感器头从外型分：１）凿式极轴轮速传感头（如图：a传感头轴向相切于齿圈安装）２）菱形极轴轮速传感头（如图：b传感头径向垂直于齿圈安装）３）柱式极轴轮速传感头（如图：c传感头轴向垂直于齿圈安装）轮速传感器实物图传感头被线圈包围直接安装于齿圈上方。极轴同永磁体相连接磁体的磁通延伸到齿圈并与它构成磁路。齿圈旋转时齿顶和齿隙轮流交替对向极轴，磁通变化并切割传感线圈，在线圈中产生感应电动势，并由线圈末端通过电线传给ＥＣＵ。轮速传感器结构２．安装位置一般前轮传感器头被固定在车轮转向架上，齿圈安装在轮毂上与车轮同步转动；后轮上的传感器头被固定在后车轴支架上齿圈安装在驱动轴上与车轮同步转动。花冠轿车右前轮轮速传感器安装位置示意图花冠轿车右后轮轮速传感器安装位置示意图安装注意事项为了保证传感器无错误信号输出，应保证传感头与齿圈间留有约１mm的空气隙。安装要牢固：保证汽车在制动过程中的振动不会影响传感信号。安装前需将传感器加注润滑脂：避免灰尘与飞溅的水、泥等对传感器工作的影响。3.工作原理齿圈随车轮转动时，轮齿与传感头之间的空气隙发生变化，使磁电传感器中磁路的磁通发生变化，从而切割线圈产生交流电，交流电的频率随齿圈转速的快慢而变化。根据交流电的频率，ECU就能计算出车轮的转速。四、加速度传感器有些新设计的ABS系统采用了加速度传感器，可以对由车轮转速计算出来的车速进行补偿，使制动时滑移率的计算更加精确。加速度传感器原理简介1、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。2、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（ＯＮ）或断（ＯＦＦ）的脉冲信号。ＥＣＵ根据通、断变换的速率就能计算出加速度来。3、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。五、制动压力调节器功用：接收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自动调节。组成：电磁阀、液压泵、储液器等。制动压力调节器串联在制动主缸和制动轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。制动压力调节器（一）循环式制动压力调节器循环式制动压力调节器的结构（如图）这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通。1电磁阀由电磁阀直接控制轮缸的制动压力。多采用三位三通电磁阀（由博世公司生产，应用于博世ＡＢＳ中）。在ECU控制下，使阀处于“升压”、“保压”、“减压”三种位置。(1)三位三通电磁阀三位三通电磁阀由进液阀、回液阀、主弹簧、副弹簧、固定铁芯及衔铁套筒等组成。工作过程是：电磁线圈未通电时，在主弹簧张力作用下，进液阀打开，回液阀关闭，进液口与出液口保持畅通-增压。电磁线圈通入较小电流（2A），产生电磁吸力小，吸动衔铁上移量少，但能适当压缩主弹簧，使进液阀关闭，放松副弹簧，回液阀并不打开-保压。电磁阀线圈通入较大电流（5A），产生电磁吸力大，吸动衔铁上移量大，同时压缩主、副弹簧，使进液阀仍保持关闭，回液阀打开-减压。总泵储能器分泵因为该电磁阀工作在三个状态（增压、保压、减压）——称之为“三位”。对外具有三个接口（进液口、出液口、回液口）——称之为“三通”。所以该电磁阀称之为“三位、三通”电磁阀，常写成3/3电磁阀。(2)二位二通电磁阀二位二通电磁阀又分为二位二通常开电磁阀和二位二通常闭电磁阀。两个电磁阀均由阀门、衔铁、电磁线圈、回位弹簧等组成。常态下，二位二通常开电磁阀阀门在弹簧张力作用下打开，二位二通常闭电磁阀阀门在弹簧张力作用下闭合。二位二通电磁阀二位二通常开电磁阀用于控制制动总泵到制动分泵的制动液通路，又称为二位二通常开进液电磁阀。二位二通常闭电磁阀用于控制制动分泵到储液器的制动液回路，又称为二位二通常闭出液电磁阀。两个电磁阀配套使用，共同完成ABS工作中对制动压力调节的任务。(3)二位三通电磁阀二位三通电磁阀主要用于戴维斯MKIIABS中的主电磁阀。二位三通电磁阀主要由：两个阀门（第一球阀和第二球阀）、衔铁、弹簧及电磁线圈等组成。第一球阀（常闭阀门）用于控制助力室与内部储液室之间的制动液通路-高压控制。第二球阀（常开阀门）用于控制储液筒与内部储液室之间的制动液通路-低压控制。二位三通工作过程踏下制动踏板：ABS不工作（电磁线圈未通电）时，第一球阀关闭，第二球阀打开，内部储液室与储液筒相通，低压制动液由制动总泵进入两前轮制动分泵，对两前轮实施低压制动。由于助力室在控制滑阀作用下在踏下制动踏板的同时，储存了高压制动液，所以对两后轮实施高压制动。ABS工作（电磁线圈通电）时，第一球阀打开，接通助力室与内部储液室之间的高压制动液通路，第二球阀关闭，切断了储液筒与内部储液室之间的低压制动液通路，此时，前、后轮均为高压制动。2回油泵与储能器当电磁阀在减压过程中，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。储能器依椐储存制动液压力的不同，分为低压储能器和高压储能器。分别配置在不同型式的制动压力调节系统中。（1）低压储能器与电动泵低压储能器一般称为储液器，用来接纳ABS减压过程中，从制动分泵回流的制动液，同时还对回流制动液的压力波动具有一定的衰减作用。储液器内有一活塞和弹簧。减压时，回流的制动液压缩活塞克服弹簧张力下移，使容积增大，暂时存储制动液。电动回液泵由直流电动机和柱塞泵组成。柱塞泵由柱塞、进出液阀及弹簧组成。当ABS工作（减压）时，根据ECU输出的指令，直流电动机带动凸轮转动，凸轮将驱动柱塞在泵筒内移动。柱塞上行时，储液器与制动分泵内具有一定压力的制动液进入柱塞泵筒。柱塞下行时，压开进液阀及泵筒底部的出液阀，将制动液泵回到制动总泵出液口。3高压储能器与电动增压泵高压蓄压器下端，设有两个控制开关：压力控制开关：检测高压蓄压器下腔制动液压力。压力低于15Mpa时，开关闭合，增压泵工作。压力达到18Mpa时，开关打开，增压泵停止工作。高压储能器：用于储存制动中或ABS工作时所需的高压制动液。高压蓄压器多采用黑色气囊状球体。黑色气囊状球体被一个膜片分隔成两个互不相通的腔室。上腔为气室，充入氮气并具有一定的压力。下腔为液室，与电动增压泵液道相通，盛装由电动增压泵泵入的制动液。4、压力警示开关：设有两对开关触点，一对常开，一对常闭。当高压蓄压器下腔制动液压力低于10.5Mpa时，常开触点闭合，点亮红色制动警示灯；同时常闭触点张开，该信号送给ECU关闭ABS并点亮黄褐色ABS警示灯。另外，还有ABS主继电器、电磁阀继电器及ABS警示灯，将在具体ABS中再作介绍。（二）．循环式制动压力调节器的工作过程（１）升压（常规制动）踏下制动踏板，由于电磁阀的进液阀开启，回液阀关闭，各电磁阀将制动总泵与各制动分泵之间的通路接通，制动总泵中的制动液将通过各电磁阀的进出液口进入各制动分泵，各制动分泵的制动液压力将随着制动总泵输出制动液压力的升高而升高-增压。与常规制动相同。升压（常规制动）（２）保压当某车轮制动中，滑移率接近于20%时，ECU输出指令，控制电磁阀线圈通过较小电流（约2A），使电磁阀的进液阀关闭（回液阀仍关闭），保证该控制通道中的制动分泵制动压力保持不变-保压。保压过程（３）减压当某车轮制动中，滑移率大于20%时，ECU输出指令，控制电磁阀线圈通过较大电流（约5A），使电磁阀的进液阀关闭回液阀开启，制动分泵中的制动液将通过回液阀流入储液器，使制动压力减小-减压。与此同时，ECU控制电动泵通电运转，将流入储液器的制动液泵回到制动总泵出液口。减压过程以上制动压力调节器结构特点此种形式增压和减压速度可以直接通过电磁阀的进出油