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1、汽车行驶安全电控系统,主讲：舒 华 教授 军事交通学院,车轮抱死滑移的原因分析,F F 时，车轮滚动 F F 时，车轮抱死滑移 F 制动器制动力； F 地面附着力；F Fz 轮胎-道路附着系数； Fz 地面对车轮的法向反作用力。,第十三章 汽车防抱死制动系统ABS,第一节 防抱死制动系统发展情况 第二节 防抱死制动的基本理论 第三节 防抱死制动系统的组成与类型 第四节 防抱死制动系统控制部件的结构原理 第五节 防抱死制动系统控制过程 第六节 防抱死制动系统故障诊断与检修,第一节 防抱死制动系统概述,一、 ABS定义： Anti-locking Brake System 防抱死制动系统 Anti
2、-skid Brake System 防滑移制动系统,二、防抱死制动系统发展情况,ABS技术英国人霍纳摩尔于1920年研制发明并于1932年申请了专利。 30年代，铁路机车应用，防止车轮在制动过程中抱死，导致车轮与钢 轨局部急剧摩擦而过早损坏。 40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止机轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈摩耗，飞机开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。 汽车上最早应用是美国福特公司。1970年，Ford公司最早采用ABS-格尔斯赫依斯公司生产的ABS，装备在1970款Lincoln Continental（林肯大陆）牌轿车上。 生产ABS公司：德尔科（Delco）公司、
3、 本迪克斯（Bendix）公司 应用车型：通用别克（Buick）、雪佛莱（Chevrolet）、旁蒂克（Pontiac）车系 TOYOTA公司： ABS称为电子滑移控制系统ESC（Electronic Skid Controlled System）,最早装备在1971款丰田皇冠（Crown）牌轿车上。 瓦布克（WABCO）公司：1986年在北京设立办事处向我国推广ABS 戴维斯（Teves）公司：桑塔纳2000GSi型轿车MK20型ABS-上海汽车制动系统有限公司引进戴维斯技术合资生产,三、防抱死制动系统ABS的功能,前轮抱死制动时：虽然汽车基本上沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力，驾驶员在
4、制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上行驶所必须采取的转向操纵控制就无法实现失去转向控制能力。 后轮抱死制动时：汽车的制动稳定性就会变差，在很小的侧向力作用下，汽车就会发生甩尾，甚至出现调头等危险现象甩尾、调头。 ABS功用：在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而获得最佳制动性能（缩短制动距离、提高方向稳定性、增强转向控制能力），减少交通事故。,第二节 防抱死理论车轮滑移率S,v 车速（车轮中心纵向速度，m/s）； vw轮速（车轮瞬时圆周速度，vwr，m/s）； r 车轮半径（m）； 车轮转动角速度（rad/s）， = 2n ； n 车轮转速（r/min）。 当vvw时
5、，滑移率S0，车轮自由滚动； 当vw0时，滑移率S100%，车轮完全抱死滑移； 当vvw时，滑移率0S100，车轮既滚动又滑动。滑移率越大，车轮滑移程度越大。,一、影响车轮滑移率S的因素,在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是：制动器制动力大于轮胎-道路附着力。 影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面： （1）车轮载客人数或载物量； （2）前、后轴的载荷分布； （3）轮胎-道路附着状况； （4）路面种类和路面状况； （5）制动力大小及其增长速率。,二、车轮滑移率S与附着系数的关系,图132 附着系数与滑移率的关系 （虚线与实线标注的上下顺序一一对应） B纵向附着系数； S 横向附着系数；S 车轮
6、滑移率 最佳滑移率控制范围：S 1030,第三节 ABS结构组成与类型,一、 防抱死制动系统ABS的组成,一、ABS组成及其与常规制动系统的关系,ABS的组成： ABS=常规制动系统+电子控制系统 =液压制动系统+电子控制系统 =气压制动系统+电子控制系统 ABS与常规制动系统的关系： 当车轮未抱死时，制动过程与常规制动完全相同。当车轮趋于抱死时，ABS才调节制动压力 当ABS故障时，常规制动系统仍有制动功能。当常规制动系统故障时，ABS随之失效。,二、防抱死制动系统零部件安装位置,图135 ABS零部件安装位置,三、防抱死制动系统ABS的优点,（1）缩短制动距离。ABS能保证汽车在雨后、冰雪
7、及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）； （2）保持汽车制动时的方向稳定性； （3）保持汽车制动时的转向控制能力； （4）减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈地拖痕，提高轮胎使用寿命； （5）减少驾驶员的疲劳强度（特别是新驾驶员制动时的紧张情绪）。,四、防抱死制动系统ABS的类型,电子控制ABS控制车轮的方式分为“轮控式”与轴控式”两种。 控制通道：ABS工作时，能够独立进行制动压力调节的制动管路。 如果每个车轮各占用一个控制通道，就称为轮控式或独立控制式。 如果两个车轮占用同一个控制通道，就称为同时控制。当同时控制的 两个
8、车轮在同一轴上时，就称为轴控式。 轴控式又分为“低选控制（SL）”和“高选控制（SH）”两种。 当汽车的左、右车轮行驶在附着系数不同的路面上时，由于左、右车轮与路面之间的附着力不同，因此制动时左、右车轮抱死的时机不同，附着系数小的车轮先抱死，附着系数大的车轮后抱死。 当车轮采用同时控制时，如以保证附着系数较小的车轮不发生抱死滑移来调节制动压力，这两个车轮就是按低选原则来进行控制，简称低选控制（SL）； 如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压力，这两个车轮就是按高选原则来进行控制，简称高选控制（SH）。,按ABS控制通道和传感器数量分类,（1）四通道四传感器ABS（方式1、2）
9、（2）三通道四传感器ABS（方式3） （3）三通道三传感器ABS（方式4） （4）两通道三传感器ABS（方式5） （5）两通道两传感器ABS（方式6、7） （6）单通道一传感器ABS（方式8）,ABS电子控制系统组成,控制原理： 防抱死制动电控单元ABS ECU根据轮速传感器信号来计算并控制执行器动作，将滑移率控制在10%30%范围内。,第四节 ABS控制部件结构原理,一、车轮速度传感器 二、减速度传感器 三、ABS电子控制器 四、制动压力调节器,一、轮速传感器,功用：检测车轮转速，并转换为电信号输入ABS ECU。 结构：信号转子：与车轮同步转 速度传感器：固定在悬架上 型式：磁感应式：普遍
10、采用 霍尔效应式 磁感应式轮速传感器 传感磁头：永久磁铁、信号线圈（感应线圈）、磁头 齿圈转子：带齿圆环（一般为100个凸齿） 传感头与齿圈之间的空气间隙： 0.42.0mm,二、减速度传感器,作用：检测汽车的减速度,并转换为电信号输入ABS ECU，以便判别路面状况。 汽车在高附着系数路面上制动时减速度很大 汽车在低附着系数路面上制动时减速度很小 型式：光电式 水银式 差动变压器式 半导体式,（一）光电式减速度传感器结构,发光二极管：LED两只 光电三极管：两只-把光能变成电能 一块透光板：透光或遮光 信号处理电路：,（二）光电式减速度传感器原理,光电效应：某些物质受到光线照射而发出电子的现
11、象。,（二）光电式减速度传感器原理,图138 光电式减速度传感器透光板的位置状态 （a）匀速行驶；（b）减速行驶 光电效应：某些物质受到光线照射而发出电子的现象。,（三）水银式减速度传感器,图139 水银式减速度传感器结构原理 （a）整体结构；（b）减速度小时；（c）减速度大时 在低附着系数路面上制动时，减速度小，水银在玻璃管内基本不动，传感器电路接通，使ABS控制电路接通（ON），如图139（b）所示，ABS采用低附着系数路面的控制程序进行控制。 在高附着系数路面上制动时，减速度大，水银在惯性作用下前移，传感器电路断开（OFF），如图139（c）所示，信号电路被切断，汽车采用高附着系数路面的
12、控制程序进行控制。,三、ABS电子控制单元（ABS ECU）,功用：接收轮速传感器、加减速度传感器信号和开关信号，根据设定的控制逻辑，通过数学计算和逻辑判断后输出控制指令，控制油压调节器动作。,桑塔纳2000GSi型轿车（ABS ECU）,8只两位两通电磁阀 两个CPU：处理结果不一致时，ABS立即退出工作，防止系统发生故障导致错误控制。,四、制动压力调节器,图124 MK20-型ABS电控单元与液压调节器外形 （a） 整体结构；（b） 模块结构 1回液泵电动机；2液压调节器；3防抱死制动与制动力分配（ABS/EBV）电控单元；4电控单元线束插座；5回液电机线束插头 电磁阀 电动回液泵 储液器
13、,（三）液压控制油路,图124 MK20-型ABS液压控制油路,（四）两位两通电磁阀,图13-14 两位两通电磁阀结构（a） 常开电磁阀；（b） 常闭电磁阀 1顶杆；2壳体；3限压阀；4球阀；5复位弹簧；6电磁线圈；7阀体；8活动铁心；9限位杆 两位：打开、关闭 两通：进液口、出液口,（五）三位三通电磁阀,图1312 三位三通电磁阀工作原理 （a） 升压位置；（b） 保压位置；（c） 降压位置 三位：升压； 保压； 降压 三通：进液口、出液口、回液口,（六）储液器与电动回液泵,图1315 低压储液器与电动泵 （a）柱塞上行时储液；（b）柱塞下行时回液 功用：储存ABS减压过程中从制动分泵流回的
14、制动液，同时衰减回流制动液的压力波动。,第五节 防抱死制动ABS的控制,一、控制方式：自适应控制。 二、控制原理： 预先设定车轮加、减速度以及滑移率阈值； 通过检测车轮的角速度来计算车轮速度、加速度或减速度； 利用车轮速度和储存在存储器中的制动开始时的汽车速度计算车轮的参考滑移率。 根据比较结果控制电磁阀动作来调节制动压力大小。 制动压力“升高”、“保持”、“降低”,三、防抱死制动系统控制电路,图13-20 MK20-型ABS控制电路,四、控制过程,两位两通电磁阀式液压调节器ABS控制过程 常规制动 保压控制 降压控制 升压控制 三位三通电磁阀式液压调节器ABS控制过程 常规制动 保压控制 降
15、压控制 升压控制,（一）两位两通电磁阀式ABS执行元件工作状态（MK20-型ABS制动压力调节器工作状态 ）,常规制动 保压控制 降压控制 升压控制,两位两通电磁阀式ABS常规制动控制过程,进液阀：打开；回液阀：关闭；回液泵：不转 制动分泵压力随总泵压力升高而升高,两位两通电磁阀式ABS保压制动控制过程,进液阀：关闭；回液阀：关闭；回液泵：旋转 制动分泵压力保持不变。 电机运转：将储液器中剩余的制动液泵回制动总泵。,两位两通电磁阀式ABS降压制动控制过程,进液阀：关闭；回液阀：间歇开闭；回液泵：旋转 制动分泵压力降低。 电机运转：将制动分泵中的制动液泵回制动总泵。,两位两通电磁阀式ABS升压制
16、动控制过程,进液阀：间歇开闭；回液阀：关闭；回液泵：旋转 制动分泵压力随总泵压力升高而升高。 电机运转：将储液器中剩余的制动液泵回制动总泵。,两位两通电磁阀式ABS控制特性,进液阀：常开电磁阀 回液阀（降压阀）：常闭电磁阀,（二）三位三通电磁阀式ABS执行元件工作状态,常规制动 保压控制 降压控制 升压控制,三位三通电磁阀式ABS常规制动控制过程,进液阀：打开；回液阀：关闭；回液泵：不转 制动分泵压力随总泵压力升高而升高,三位三通电磁阀式ABS保压制动控制过程,进液阀（2A移动0.1mm）：关闭；回液阀关闭；回液泵旋转 制动分泵压力保持不变。 电机运转：将储液器中剩余的制动液泵回制动总泵。,三位三通电磁阀式ABS降压制动控制过程,进液阀（5A2.5mm）：关闭；回液阀：打开；回液泵：旋转 制动分泵压力降低。 电机运转：将制动分泵中的制动液泵
