汽车底盘与车身电控技术图解教学全套课件教程底盘与车身电控技术电子课件第三章

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1、汽车底盘与车身电控技术 图解教程 电 子 课 件 第三章 黄费智 、黄理经 编著 机械工业出版社 2013 年 2 月,请首先观看一段有关ABS制动系统作用及原理的视频！ 打开方法： （1）右击“下列图标”； （2）单击“包对象”； （3）单击“激活内容”。,第三章 汽车行驶主动安全电控技术 学习目标： 1. 掌握汽车防抱死制动系统ABS的功能、基本组成与优点，ABS与常规制动系统的关系。掌握ABS的分类方法以及现代轿车ABS普遍采用的控制方式。 2. 掌握ABS控制系统 的工作原理、防抱死制动电控系统ABS的组成、制动压力调节系统的组成以及制动压力调节器的组成与分类方法。 3. 掌握电子制动

2、力分配系统EBD的功能与工作原理,电控制动辅助系统EBA的功能与构成。 4. 掌握驱动轮防滑转调节系统ASR的功能、驱动轮防滑转调节的方法和驱动轮防滑转调节的基本组成和调节过程。 5. 掌握车身稳定性控制系统VSC的功能、控制原理和组成。 第一节 防抱死制动电控系统的功能、基本组成与分类 一、防抱死制动电控系统ABS的功能,汽车防抱死制动系统ABS是防锁死制动系统(Anti-lock Braking System)的简称。它是在常规液压制动系统的基础上，增设了一套能够自动调节制动轮缸压力并防止车轮制动时抱死的电子控制系统而构成的， ABS系统功能与其部件在汽车上的安装位置如图3-1所示。,图3

3、-1 ABS的功能与控制部件的安装位置,汽车防抱死制动系统ABS是防锁死制动系统(Anti-lock Braking System)的简称。它是在常规液压制动系统的基础上，增设了一套能够自动调节制动轮缸压力并防止车轮制动时抱死的电子控制系统而构成的， ABS系统功能与其部件在汽车上的安装位置如图3-1所示。,图3-1 ABS的功能与控制部件的安装位置,汽车装备的安全装置分为主动安全装置与被动安全装置两大类。主动安全装置的功能是避免车辆交通事故的发生，被动安全装置的功能是减轻车辆交通事故导致的伤害程度。 现代汽车装备的主动安全电控装置主要有电控防抱死制动系统ABS、电控制动力分配系统EDB、电控

4、制动辅助系统EBA、驱动轮防滑转“调节”系统ASR（也称牵引力控制系统TCS/TRC）、车身稳定性控制系统VSC、倒车报警系统RVAS、雷达车距报警系统RPW、防盗报警系统GATA、中央门锁控制系统CLCS、和车辆保安系统VESS、转向灯光信号与音响信号报警系统、挡风玻璃刮水与清洗控制系统WWCS、前照灯控制与清洗系统HAW等。 现代汽车装备的被动安全电控装置主要有安全气囊控制系统SRS、座椅安全带与安全带紧急收缩触发系统SRTS、护膝垫、两节或三节式转向柱等。,ABS具有以下主要优点： 1）能够缩短制动距离：ABS能够保证汽车在雨后 、泥泞路面或冰雪路面上获得较高的制动效能和制动操纵的稳定性

5、，防止汽车在紧急制动情况下，出现侧滑和甩尾的危险状况。（但仅限于一般等级公路上，而在松散的沙土和积雪很深的等外级路面除外）。 2）能够保持汽车制动时的行驶稳定性和转向控制能力。 3）减少汽车制动时的轮胎磨损。 4）缓解汽车紧急制动情况下驾驶员的紧张情绪（担心发生侧滑、甩尾等情况发生）和疲劳强度。,二、防抱死制动电控系统的基本组成 图3-2 防抱死制动系统ABS组成示意图,1. 防抱死制动系统ABS与常规制动系统的关系 1）防抱死制动系统ABS是在常规液压制动系统的基础上增设一套防抱死电控系统而构成的。且其控制过程也是在常规液压制动系统的基础上进行的。在制动过程中，当车轮尚未抱死的情况下，其制动

6、过程与常规制动完全相同。 2）只是当车轮趋于抱死的情况下，ABS才开始发挥作用，对制动压力进行调节，而且是自动的、高频率的调节，防止车轮抱死，并将车轮的“滑移率”控制在较为理想的范围之内，使汽车在紧急制动时获得最佳的制动效能并保持较好的操纵稳定性，以确保汽车制动安全。由此可见，ABS是充分利用常规制动的全部功能，且超过常规制动的功能。 3）当ABS发生故障的情况下，如果常规制动系统功能正常，汽车照样具有常规制动性能；但是，如果常规制动系统失效，那么ABS也将随之失去控制作用。所以常规制动系统是防抱死的必要条件，ASB是防抱死的充分条件。,2. 防抱死制动系统ABS的实际效果 防抱死制动系统AB

7、S的实际效果如 图3-3 所示。 图3-3 防抱死制动实际效果示意图,三、防抱死制动电控系统的分类 ABS的分类方法如下： 1. 按照车轮控制方式分类 按照车轮控制方式不同，分为“轮控式”和“轴控式”两种。轴控式又分为“低选控制SL”和“高选控制SH”两种。各种控制方式的定义如下： 1）控制通道：在制动系统中，其制动压力能够独立进行调节的管路，称为“控制通道”。 2）轮控式：每个车轮各占用一个通道的，称为“轮控式”。 3）同时控制：当两个车轮占用同一个通道的，称为“同时控制”。 4）轴控式：当同时控制的两个车轮位于同一根轴上时，称“轴控式”。 5）低选控制 SL（Select Low）：在采用

8、轴控式ABS的汽车上，当左、右车轮行驶在附着系数不同的路面上时，其附着系数小的车轮先抱死，附着系数大的车轮后抱死。此时，若以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则来调节制动力，此两个车轮就是按低选原则进行控制，简称“低选控制”。 6）高选控制 SH（Select High）：若以保证附着系数较大的车轮不发生抱死为原则来调节制动力，此两个车轮就是按高选原则进行控制，简称“高选控制”。,现代轿车ABS普遍采用的控制方式如 图3-4 和 图3-5 所示： 图3-4 X型（交叉式）制动系统 图3-5 II型（前-后式）制动系统,2. 按照结构形式分类 按照ABS制动压力调节器和制动主缸的结构形式可分为

9、分离布置式和整体布置式两种，如 图3-6 和 图3-7 所示： 图3-6 分立布置式 ABS 图3-7 整体布置式 ABS,2. 按照结构形式分类 按照ABS制动压力调节器和制动主缸的结构形式可分为分离布置式和整体布置式两种，如 图3-6 和 图3-7 所示： 图3-6 分立布置式 ABS 图3-7 整体布置式 ABS 1-真空增压器；2-制动压力表；3-制动指示灯；4-制动踏板；5-制动电路；6-制动压力调节器；7-ABS-ECU；8-制动轮缸；9-制动器支架；10-制动油管；11-制动主缸。,3. 按照制动通道和传感器数量分类 按照控制通道和传感器的数量不同，电控防抱死制动系统ABS可分为

10、以下7种类型，如 图3-8 所示。 图3-8 ABS的类型与分布形式,3. 按照制动通道和传感器数量分类 按照控制通道和传感器的数量不同，电控防抱死制动系统ABS可分为以下7种类型，如 图3-8 所示。 图3-8 ABS的类型与分布形式,4. 按照被控制的车轮数量分类 可分为以下两种类型： 1）两轮ABS：即仅控制两个后轮。其结构简单，价格低廉，适用于轻型载货汽车和客货两用汽车。 2）四轮ABS：又分为“四通道ABS”和“三通道ABS”。四通道ABS的分布形式如图3-8中的形式1、2所示；三通道ABS的分布形式如图3-8中的形式3、4所示。 第二节 防抱死制动与驱动轮防滑转的基本理论 一、防抱

11、死制动的基本理论 1. 附着力F和附着系数,地面制动力与附着系数的关系如 图3-9 所示: 图3-9 地面制动力与附着系数的关系,2. 硬路面制动过程中车轮的运动状态分析 制动过程中车轮的运动状态分析 如 图3-10 所示： 图3-10 制动时轮胎印痕,3. 轮胎滑移率 S 汽车轮胎滑移率S是描述汽车打滑程度的物理量，如 图3-11 所示： 图3-11 制动车轮运动状态 a) 车轮纯滚动； b) 车轮抱死滑移,3. 车轮滑移率S的影响因素 1）汽车的载重量； 2）前、后轴的载荷分布情况； 3）轮胎的种类及轮胎与道路的附着系数（与路面的种类与路面状况有关）； 4）制动力大小及其增长速率。 4.

12、车轮抱死制动的危害与防止措施 由 图3-12b 可知：横向附着系数s随着S的增加而急剧下降。因此，轮胎保持转向和防止侧滑的能力也随之下降。当车轮抱死时，其滑移率S100%,此时横向附着系数为S0，汽车将失去转向控制能力和行驶稳定性，其危害极大，原因如下：,5. 车轮滑移率S的与附着系数的关系 车轮滑移率S的与附着系数的关系如 图3-12 所示： 图3-12 附着系数与滑移率的关以及滑移率的区域划分 a) 不同路面时； b) 干燥硬实路面时,5. 车轮滑移率S的与附着系数的关系 车轮滑移率S的与附着系数的关系如 图3-12 所示： 图3-12 附着系数与滑移率的关系以及滑移率的区域划分 a) 不

13、同路面时； b) 干燥硬实路面时,制动时方向不稳定的主要现象为：制动跑偏、制动侧滑和前轮失去转向能力。据国外统计，人身伤亡交通事故中，50是由制动侧滑引起的。 由此可知，为了避免上述危险现象发生，并使汽车获得最佳制动性能，制动时绝对不能让汽车车轮抱死，且应将车轮制动时的滑移率控制在峰值附着系数p （即峰值滑动率20%时的附着系数）附近的小范围内，即将滑移率控制在1525%范围内。便可获得较大的纵向附着系数和侧向附着系数。从而使制动性能最佳、且侧向稳定性也最好。 ABS制动防抱死系统正是依据此项原理，通过制动力的调节，保持20左右的滑动率，达到缩短制动距离及提高制动方向稳定性之目的。,二、驱动轮

14、防滑转调节的理论 在讨论驱动轮防滑转调节的理论之前，让我们先思考一个问题：为什么当汽车在冰雪覆盖的道路上容易陷于“驱动轮高速旋转而汽车在原地却一动不动的困难境地”？答案如下：,1. 驱动轮的“滑转率”S 1）汽车车轮打滑可分为两种情况： 汽车制动时，发生车轮抱死而滑移； 汽车的驱动轮的驱动力超过轮胎与地面的附着力而产生滑转。 2）驱动轮的滑转率S的定义：驱动轮滑转率的定义如下： 2. 轮胎滑移率S的与附着系数的关系,“滑转率”与附着系数的关系如 图3-13 所示： 图3-13 滑转率与附着系数的关系,3. ASR控制原理 ASR控制原理如 图3-14 所示： 图3-14 ASR 控制原理,第三

15、节 防抱死制动电控系统的结构原理 一、防抱死制动电控系统的结构组成 防抱死制动电控系统的结构组成如 图3-15 所示： 图3-15 桑塔纳2000GSi、3000型轿车MK20-型ABS电控系统控制电路,第三节 防抱死制动电控系统的结构原理 一、防抱死制动电控系统的结构组成 防抱死制动电控系统的结构组成如 图3-15 所示： 图3-15 桑塔纳2000GSi、3000型轿车MK20-型ABS电控系统控制电路,请再观看一段有关ABS制动系统的组成 与工作原理的视频！ 打开方法： 1）右击“下列图标”； 2）单击“包对象”； 3）单击“激活内容”。,1. 车轮速度传感器 车轮速度传感器简称轮速传感

16、器，其功能是检测车轮的转速，并转换成为电信号输入ABS ECU，用于计算车轮的速度。它分为磁感应式和霍尔式两种类型。 目前普遍采用磁感应式。其传感元件为静止部件，由永久磁铁、感应信号线圈和线束插头等组成，一般安装在转向节、半轴套管、或悬架构件等上面。而信号转子由铁磁材料制成带齿的圆环，称为齿圈转子，安装在与车轮一同转动的部件（如轮毂或半轴）上，其结构原理如 图3-16 所示。,图3-16 MK20-型ABS轮速传感器的安装位置 a) 前轮轮速传感器； b) 前轮轮速传感器； 1-齿圈转子； 2-传感元件,图3-16 MK20-型ABS轮速传感器的安装位置 a) 前轮轮速传感器； b) 前轮轮速传感器； 1-齿圈转子； 2-传感元件,a) 前轮转速传感器的结构 b) 两后轮一同控制的轮速传感器的结构 图3-17 轮速传感器的结构