项目三电控制动系统

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1、 项目三 电子控制制动系统结构与检修 从汽车诞生时起，制动系统就在汽车安全方面起着至关重要 的作用。近年来，随着汽车行驶速度的提高，这种重要性表 现得越来越明显。目前关于汽车制动的研究主要集中在控制 方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。比 较成熟的应用技术有电子控制防抱死制动系统(ABS)、驱动轮 防滑转系统(ASR)、电子制动力分配装置(EBD)以及电控行驶 平稳系统(ESP)。近年来又出现了电子驻车制动系统(EPB)。 随着汽车网络技术的发展，出现了转向、制动协同控制的车 辆动态控制系统车辆动态集成管理(VDIM)等，使汽车主 动安全性能得到了很大提高。 电控制动系统的维修主

2、要包括液压系统的检测与维护、电控 系统各元件及其电路的检测及故障诊断等。 知识目标：1、对电子控制制动系统的类型有一定的 解； 2、掌握电子控制制动系统的组成及工作原理； 3、熟练掌握电子控制制动系统的电子控制过程。 技能目标：1、能熟练使用各种检测仪器及设备； 2、熟练掌握电子控制制动系统检修各项目的步骤 和操作要领； 3、熟练掌握电子控制制动系统故障诊断的基本方 法； 4、能根据电子控制制动系统故障现象进行故障部 位和原因的分析。 任务一 电子控制防抱死制动系统概述 【任务分析】 汽车电控防抱死制动系统（Anti-locked Braking System，ABS）是一种安全控制制动系统，

3、目前已经成 为轿车的标准配置。ABS既有普通制动系统的制动功能 ，又能防止车轮制动抱死，保证了汽车制动方向的稳定 性，防止产生侧滑和跑偏。是汽车安全控制的一项重要 内容，本次任务将向读者介绍ABS的一些基本知识。 一、常用名词 1附着力与附着系数 附着力是轮胎与路面之间切向作用力的最大值。附着 力的大小等于附着系数和路面对轮胎垂直约束力的乘积 。附着系数的大小与轮胎类型、轮胎气压、路面情况、 车速、负荷、温度等诸因素有关。 2滑移率 滑移率表示车轮纵向运动中滑动成分所占的比例。定 义为 式中v 车轮中心的速度，单位为mS； 车轮的角速度，单位为radS； R 车轮的滚动半径，单位为m。 图图3

4、-1 附着系数与滑移率的关系 试验表明：当滑移率为1530(轮胎处于滑移的临界状态)时 ，纵向附着系数最大，而横向附着系数在滑移率为0时最大，如图 3-1所示。 二、防抱死制动系统的功能 ABS的作用就是在各种路面和行驶状态紧急制动时，保持滑 移率在1530之间。从而保证最佳制动状态，使制动方向 稳定性和方向操纵性得到改善。 三、防抱死制动系统的基本组成及工作过程 一般来说，带有ABS系统的汽车制动系统由基本制动系统和 制动力调节系统两部分组成，前者是制动主缸、制动轮缸和制 动管路等构成的普通制动系统，用来实现汽车的常规制动，而 后者是由电控单元ECU、液压控制单元（压力调节器）和车轮 度传感

5、器等组成的压力调节控制系统，如图3-2所示，在制动 过程中用来确保车轮始终不抱死，车轮滑动率处于合理范围内 。 图3-2 典型ABS系统的组成 在制动压力调节系统中，传感器承担感受系统控制所需的汽车 行驶状态参数，将运动物理量转换成为电信号的任务。控制器 即电子控制装置（ECU）根据传感器信号及其内部存储信号， 经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同时监控 系统的工作状况。而执行器（制动压力调节器）则根据ECU的 指令，依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压凋节系统 对制动系统实施增压、保压或减压的操作，让车轮始终处于理 想的运动状态。 ABS系统的制动工作过程分为常规制动和ABS

6、调节制动两部分， 当ABS系统检测认定制动车轮未发生抱死的情况下，汽车制动系 统执行常规制动过程，而当系统认定车轮有抱死趋势时，便开 始进行制动压力的调节。在图3-3所示的ABS系统中，两种制动 过程的系统元件工作情况如下。 图3-3 ABS调压系统 1常规制动 ABS不介入控制，各进液调压电磁间断电导通，各回液电磁阀 断电关闭，电动泵不通电运转，各制动轮缸与储液器隔绝，系统 处于正常制动状态。 2调节制动 制动压力调节过程由制动保压、制动减压和制动增压组成。 (1)制动保压 当传感器告知ECU右前轮趋于抱死，右前轮进液调压电磁阀通 电关闭，右前轮回液调压电磁阀仍断电关闭，实现制动保压；其 他

7、车轮仍随制动主缸增压。 (2)制动减压 当传感器告知ECU右前轮抱死趋势无改善，右前轮回液调压电 磁间也通电导通，轮缸制动液回流储液器，实现制动减压。 (3)制动增压 当传感器告知右前轮抱死趋势已消失，右前轮进液调压电磁 阀和回液凋压电磁间均断电，进液调压阀导通，回液调压阀关闭 ，电动泵运转，与主缸一起向右前轮轮缸送液，实现制动增压。 四、ABS的分类 ABS的种类可分机械式和电子式两种。机械式ABS结构简单 ，主要利用其自身内部结构达到简单调节制动力的效果。该装 置工作原理简单，没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号 ，完全依靠预先设定的数据来工作，不管是积水路面、结冰路 面或是泥泞路面和良

8、好的水泥沥青路面，它的工作方式都是一 样的。严格地说，这种ABS只能叫做 “高级制动系统（ Advanced Brake System）”。目前，国内只有一些低端的皮 卡等车型仍在使用机械式ABS。 机械式ABS只是用部件的物理特性去机械的动作，而电子式ABS 是运用电脑对各种数据进行分析运算从而得出结果的。电子式 ABS由轮速传感器、线束、电脑、ABS液压泵、指示灯等部件构 成。能根据每个车轮的轮速传感器的信号，电脑对每个车轮分 别施加不同的制动力，从而达到科学合理分配制动力的效果。 1. 按ABS的结构分类 (1)液压制动系统ABS。液压制动系统广泛应用于轿车和轻型 载货汽车上，目前液压制

9、动系统中装用的ABS，按其液压控制部分 的结构原理不同主要可分为整体式和分离式2种类型。其主要区别 是：整体式ABS中，制动压力调节器与制动主缸结合为一个整体， 其结构更为紧凑，在美国车上常装用这类型ABS，分离式ABS中， 制动压力调节器与制动主缸分别为独立的总成，日本丰田公司生 产各型车和韩国大宇车上常用，它装有3个带控制阀的活塞泵（制 动压力调节器），两前轮各用一个，两后轮共用一个。 (2)气压制动系统ABS。气压制动系统主要用于中、重型载货 汽车上，所装用的ABS按其结构原理主要分为2种类型：用于4轮后 驱动气压制动汽车上的ABS和用于汽车挂车上的ABS。 (3)气顶液制动系统ABS。

10、气顶液制动系统兼有气压和液压两 种制动系统的特点，应用于部分中、重型汽车上。 2. 按ABS的生产厂家分类 目前世界范围内生产ABS的厂家主要可分为以下种类：博 世（Bosch）ABS系统、坦孚（Teves）ABS系统、美国的达科 （Delco）ABS系统和美国的本迪克斯（Bendix）ABS系统， 这四种系统都是广泛应用的系统，而且还在不断发展、更新 和换代。其中德国的博世（Bosch）ABS系统和坦孚（Teves ）ABS系统，目前欧、美、日、韩等国家汽车采用最多；美 国达科公司（Delco）ABS系统，主要用在美国通用及韩国大 宇汽车；美国的本迪克斯（Bendix）ABS系统主要使用在美

11、 国克莱斯勒汽车上。 如果说还有其它种类的ABS系统，基本上也是上述四种系 统中某一种的变型。 尽管不同公司产生的ABS系统的类型不同，但它们都有相 同的基本组成和基本工作原理，它们的重要区别是电子控制 单元及控制线路不同。 3. 按控制通道分类 在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制 通道。ABS装置的控制通道分为4通道式、3通道式、2通道式和1 通道式。 (1)4通道式 4通道式ABS有4个轮速传感器，在通往4个车 轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立 控制，构成4通道控制形式。 性能特点：由于4通道ABS根据各车轮轮速传感器输入的信号， 分别对各个车

12、轮进行独立控制的，因此附着系数利用率高，制动 时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。4通道控制方式 特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数接近的路面，不仅可以获 得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动 距离。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大（如路面 部分积水或结冰），使车身向两个车轮的地面制动力就相差较大 ，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能 保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。 (2)3通道式 3通道式ABS是对两前轮进行独立控制，两 后轮按低选原则进行一同控制（即两个车轮由一个通道控制， 以保证附着力较小的车轮不抱死为原则），

13、也称为混合控制。 性能特点：两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证 汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两车轮的附 着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水 平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件 下制动时都具有良好的方向稳定性。当然，在两后轮按低选原 则进行一同控制时，可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力 不能充分利用的问题使汽车的总制动力减小。但在紧急制动时 ，由于发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮制动力所占 的比例减少。 尤其是前轮驱动的小轿车，前轮的附着力比后轮的附着 力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30%左右，后轮 附着力未能充分利用

14、对汽车的总制动力影响不大。 对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的 汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大（可达70% 左右），可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽 可能大的总制动力，利于缩短制动距离；另一方面可使制动中 两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向能 力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动不平衡，但由于 两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而 且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因 此，3通道ABS在小轿车上普遍采用。 (3)2通道式 2通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性 和制动效能各方面得到兼

15、顾，目前已很少采用。 (4)1通道式 1通道式ABS又叫单通道ABS，它是在后轮制动 器总管中设置1个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装1个 轮速传感器（也有在后轮上各安装1个的）。 性能特点：单通道ABS一般都是对两后轮按低选原则进行一 同控制。单通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因此 制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动未进行控制，制动 时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善， 但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向 稳定性，在安全上是一大优点，同时具有结构简单，成本低等 优点，所以在轻型载货车上广泛应用。 4. 按控制方式分类 (1)双参数控制

16、 双参数控制的ABS，由车速传感器（测速雷达）、轮速传 感器、控制装置（电脑）和执行机构组成。其工作原理是 车速传感器和轮速传感器，分别将车速和轮速信号输入电 脑，由电脑计算出实际滑移率，并与理想滑移率15一20 作比较，再通过电磁阀增减制动器的制动力。 这种车速传感器常用多普勒测速雷达。当汽车行驶时， 多普勒雷达天线以一定频率不断向地面发射电磁波，同时 又接收反射回来的电磁波，测量汽车雷达发射与接收的差 值，便可以准确计算出汽车车速。而轮速传感器装在变速 器外壳，由变速器输出轴驱动，它是一个脉冲电机，所产 生的频率与轮速成正比。 执行机构由电磁阀及继电器等组成。电磁阀调整制动力， 以便保持理想的滑移率。这种ABS可保证滑移率的理想控制， 防抱制动性能好，但由于增加了一个测速雷达，因此结构较复 杂，成本也较高。 (2)单参数控制 它以控制车轮的角减速度为对象，控制车轮的制动力，实现 防抱死制动，其结构主要由轮速传感器、控制器（电脑）及电 磁阀组成。 五、ABS系统控制通道、控制方式及布置类型 从汽车使用性能上来说，防抱死