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汽车ABS综述绪论ABS四大优点1、加强对车辆的控制。装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。2、减少浮滑现象。没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而ABS由于减少了车轮抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。3、有效缩短制动距离。在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。4、减轻了轮胎的磨损。使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。第一章：汽车制动与转向特性简介1.1 汽车制动与侧滑1.1.1 汽车制动性能的评价指标1.1.2 车轮制动时受力分析1.2 驱动与侧滑第二章：防抱死制动系统概述2.1 ABS系统的基本功能2.2 ABS系统的种类2.3 abs的控制方案与布置形式2.3.1 四通道制动防抱死系统2.3.2 三通道制动防抱死系统2.3.3 双通道制动防抱死系统2.3.4 单通道制动防抱死系统第三章：三通道制动防抱死系统的结构与工作原理3.1 控制方法3.2 控制过程3.3 ABS系统的结构3.3.1 车轮转速传感器3.3.2 汽车制动防抱死系统的ECU3.3.2 执行器一、制动压力调节器1.结构形式2.调压方式3.工作过程常规制动阶段制动压力降低阶段制动压力保持阶段制动压力升高阶段3.3 电控单元3.4 ABS系统的其他相关元件第四章： “防抱死刹车系统”英文译为 “ABS”（Anti-locked Braking System），它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而完全抱死。近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使行车方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子或机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。ABS制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。2.汽车制动时车轮受力分析车速车轮旋转角速度惯性力矩制动阻力矩车轮法向载荷地面法向反力车轴对车轮的推力地面制动力车轮半径车轮切向速度，简称轮速（1）制动器制动力u 制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩M通过车轮作用于地面的切向力F（2）地面制动力u 制动时地面对车轮的切向反作用力FX(3)附着力地面对轮胎切向反作用力的极限值F。 地面制动力F 、制动器制动力FX及附着力F之间的关系附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系汽车的制动性 汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车的制动性。 评价制动性能的指标主要有： （1）制动效能汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的： 制动距离 制动时间 制动减速度 （2）制动时的方向稳定性汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性3.硬路面上附着系数与滑移率s的关系（1）制动过程中车轮的三种运动状态 第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致 车速 V = 轮速V 第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速V第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速V = 0 若需增大Fx ，必须增大FF 。FF取决于附着系数， 又受滑移率S的影响。（2）滑移率S 定义： S =(VV)/V100% =(Vr)/V100% （3）附着系数与滑移率 s 的关系分析结论： S 20%为制动稳定区域； S 20%为制动非稳定区域； 将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。4.理想的制动控制过程（1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。 （）制动过程中： 当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%； 当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%。三、ABS控制参数1.以车轮滑移率为控制参数根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率作为控制制动力的依据。S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并通过制动压力调节器减小制动压力；S低于设定值时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动压力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的范围内。已有用多普勒雷达测量车速的ABS。2.以车轮角加速度为控制参数ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮的角加速度作为控制制动力的依据。 ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限值。制动时，当车轮角减速度达到门限值时， ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至角加速度门限值，ECU输出增加制动力信号。ABS的工作原理汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100。当滑移率在835之间时，能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。这一动作，每秒钟能出现10次以上。遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况汽车在制动时，车速与轮速之间产生速度差，车轮发生滑动现象。在非制动状态（滑动率为0）下，制动附着系数等于0；在制动状态下，滑动率达到最优滑动率时，制动附着系数最大，在此之前的区域为稳定区域；之后，随着滑动率的增大制动附着系数反而减少，侧向附着系数也下降很快，汽车进入不稳定区域，特别是当滑动率为100%时，侧向附着系数接近于0，也就是汽车不能承受侧向力，这是很危险的。所以应将制动滑动率控制在稳定区域内。附着系数的大小取决于道路的材料、状况以及轮胎的结构、胎面花纹和车速等因素。 汽车的制动过程 在制动时车轮由于制动力矩的作用，地面给车轮一个制动力。随着制动力矩的增大，制动压力增大，车轮速度开始降低，滑动率和车轮转矩增大。可以认为在最优滑动率之前，车轮转矩和制动力矩同步增长，这就是说，在该阶段车轮减速度和制动力矩增大速度成正比且在该区域制动主要是滑转。但是，继续增大制动力矩，滑动率超过最优滑动率后进入不稳定区域，车轮的滑转程度不断增加，制动附着系数将减少，侧向附着系数将迅速降低。最终使车轮速度大幅度减少直至车轮抱死，这期间的车轮减速度非常大。轮胎印迹的变化经历了车轮自由滚动、制动和抱死三个过程。制动防抱死系统（ABS）的类型及布置形式1按生产厂家分类：德国的波许（Bosch）ABS系统和坦孚（Teves）ABS系统。目前欧、美、日、韩等国汽车采用最多；美国的达科（Delco）ABS系统；美国的本迪克斯（Bendix）ABS系统 2按汽车制动系统分类（1）液压制动系统ABS；（2）气压制动系统ABS；（3）气顶液制动系统ABS。3按ABS中控制管路(通道)数和传感器数量，又可分为以下6种布置形式 ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。 如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节，这种控制方式称为独立控制；如果对两个(或两个以上)车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时，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，称这种控制方式为按高选原则一同控制；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，则称这种控制方式为按低选原则一同控制。 按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式，而其布置形式却多种多样。四通道ABS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转速传感器，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 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。 按对角布置的双管路制动系统中，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。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。汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加，后轴荷减小)，使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%-80%)。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 双通道ABS 双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可以根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。 对于后轮驱动的汽车，可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数分离的路面上进行紧急制动时，两前轮的制动力相差很大，为保持汽车的行驶方向，驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转，以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡，保持汽车行驶方向的稳定性。但是在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间，以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大，由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正，转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶，这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。 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。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。单通道ABS 所有单通道ABS都是在前后布置的双管路制动系统的后制动管路中设置一个制动压力调节装置，对于后轮驱动的汽车只需在传动系中安装一个转速传感器。 对于后轮驱动的汽车，可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数分离的路面上进行紧急制动时，两前轮的制动力相差很大，为保持汽车的行驶方向，驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转，以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡，保持汽车行驶方向的稳定性。 在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间，以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大，由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正，转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶，这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。 在制动时轮速传感器测量车轮的速度，如果一个车轮有抱死的可能时，车轮减速度增加很快，车轮开始滑转。如果该减速度超过设定的值，控制器就会发出指令，让电磁阀停止或减少车轮的制动压力，直到抱死的可能消失为止。为防止车轮制动力不足，必须再次增加制动压力。在自动制动控制过程中，必须连续测量车轮运动是否稳定，应通过调节制动压力（加压、减压和保压）使车轮保持在制动力最大的滑转范围内。 制动控制的参数一般为车轮的减速度、加速度以及滑动率的三者综合。 在制动开始时，制动压力和车轮角减速度增加，在阶段1末，即轮减速度达到设定的门限值-a，（这里指绝对值），相应的电磁阀转换到“压力保持”状态，同时形成参考车速并在给定的斜率下作相应递减，滑动率的值是由参考车速计算得出，如果滑动率小于门限值，系统则进行一段保压（阶段2），当滑动率大于门限值，电磁阀转换到“压力下降”的状态，即阶段3，由于制动压力下降，车轮的角减速度回升，当达到-a值时，制动压力开始保持（第4阶段），当轮角减速度随着车轮的回升达到加速，达到门限值a，这时压力仍然保持，让车轮进一步回升到门限值Ak（表明是高附着系数路面），这时使制动压力再次增加（第5阶段），使车轮角加速度下降，；当车轮角加速度再回到+Ak时，进行保压（第6阶段）；车轮角加速度值回落到a值，此时车轮已进入稳定制动区域，并且稍有制动不足，这一区域的制动时间要尽可能延长，因此，阶段7的制动压力采用小的阶梯上升，一般较初始压力梯度小得多，直到车轮减速度再次超过门限值-a值，以后的控制循环过程就和前面一样了。驾驶汽车在潮湿的沥青路面上或是有积雪的道路上进行紧急制动时，车辆尾部会翘起，严重时车辆会打转。在积雪的路面上，由于出现行驶轮迹，以及部分路面从积雪中露出，这时如果车辆的左右车轮中的一个在无雪的道路上，而另一个在有雪的路面上行驶时，就极有可能发生车辆打转的现象。如果在这样的条件下进行紧急制动，就很难掌握住方向盘。有可能闯入其它车道或无法避开道路上的障碍物。车辆在紧急情况发生时需要刹车时，很容易发生车轮抱死的情况，制动时前轮抱死会丧失转向能力；而制动时后轮抱死会产生侧滑现象，从而容易导致交通事故的发生。防抱制动装置(Antilock Braking System，简称ABS)就是为了防止这种危险状况而开发的装置。没有装设ABS防抱死装置的汽车，如果在行驶中用力踩踏制动踏板，车轮会急速降低转速，最后车轮停止，但车身依然保持惯性向前滑动。这种现象在车轮与路面之间会发生较大的滑移，当出现这种状况时，汽车车胎对路面的侧滑摩擦力几乎消失，于是就会出现下述几种情况:(1) 转向盘操纵不灵，严重时出现车辆打转现象。(2) 操纵性下降，达不到转向要求。(3) 制动距离延长，超过一般的制动器制动距离 。 以上几种情况是很容易发生交通事故的。防抱制动装置与原来的制动系统（制动总泵、盘式制动器、鼓式制动器、压力限制阀等）共同构成汽车的主动安全装置。ABS的基本原理是，根据行驶中的车胎与路面间的摩擦对各车轮给予不同的最佳的制动力，通常采用控制车轮的制动液压的方法。其基本是可感知制动轮每一瞬间的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动力的大小，避免出现车轮的抱死现象，可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效的提高行车的安全性。通俗地讲就是当车轮制动时，安装在车轮上的传感器立即能感知车轮是否抱死，并将信号传给电脑，对抱死的车轮，电脑马上降低该车轮的制动力，车轮又继续转动，转动到一定程度，电脑又驿其施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱死，这样不断重复，直至汽车完全停下来。装有ABS的车辆在积雪或冰冻的路面上、下雨天的打滑路面，以及在多弯道的各种状况中，可以放心的操纵方向盘进行制动。在未装ABS的车辆上，很难做到这一点。以提高汽车行驶性能为目的而开发的各种ABS装置，其原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压压力的方法，给各车轮施加最合适的制动力。优点：1缩短制动距离 2增加了汽车制动时的稳定性 3改善了轮胎的磨损状况 4使用方便，工作可靠 ABS系统的种类现代汽车常用电磁阀式四轮防抱死制动系统 使用中，若ABS系统出现故障，警告灯就会点亮，须及时停车处理或修复。常见ABS系统的故障检修方法如下： 1、ABS系统的泄压 一般ABS系统的泄压方法是：将点火开关关闭（置于OFF），然后反复踩制动踏板，踏板的次数在20次以上，当踏板力明显增加，即感觉不到踩踏板的液压助力时，ABS系统即泄压完毕。通常修理以下部件时需要泄压：液压控制单元中的任何装置、蓄压器、电动泵、电磁阀体、制动液油箱、压力警告和控制开关、后轮分配比例阀、后轮制动分泵、前轮制动分泵及高压制动液管路等。 2、ABS系统电脑的更换 用正常的电脑代替原车电脑，观察ABS系统的工作情况，通过对比来鉴别原车电脑有无故障。更换时，将点火开关关闭，拆下电脑上的线束插头，换上正常电脑，插上所有的线束插头，接通点火开关。然后启动发动机，红色制动灯和ABS灯应显示系统的正常状态。 3、车轮速度传感器的调整 传感器传感插头脏污，传感器的空气隙没有达到要求，都会引起传感器工作不良，应对其进行调整，以恢复正常工作状态。传感器的调整可用纸垫片贴紧传感头的端面来完成，当汽车运行时，随着传感器齿圈的旋转，纸垫片就会自然消失。 调整前轮速度传感器（以坦孚式ABS为例）：升举汽车，拆下相应的前轮轮胎和车轮装置，拧松（紧固传感头）螺栓，通过盘式制动器挡泥板孔拆下传感头，清除其表面的金属或脏物，并刮传感头端面，在传感头端面粘贴一新纸垫片（做一“F”标记表示轮），纸垫片厚度为1.3mm，拧松传感器支架固定衬套的螺栓，旋转衬套，给固定螺栓提供一个新的锁死凹痕面，通过盘式制动挡泥板孔，将传感头装进支架上的衬套，确认纸垫片贴在传感头端面上，并在整个安装中没有掉下来，装复后传感器上连线接触良好。推动传感头向传感器齿圈顶端移动，直到纸垫片与齿圈接触为止，用2.44Nm的力矩拧紧紧固螺栓，使传感头定位。重新装好轮胎和车轮，并放下汽车，启动发动机路试，ABS故障指示灯不亮