ABS的理论基础

一 ABS的理论基础1 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 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 FX FZ X Fy FZ y FZ不变 地面制动力F决定于附着系数 附着系数 布局决定于路面状况 轮胎 还与制动轮的运动状况有关 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 1 制动过程中车轮的三种运动状态 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 F 取决于附着系数 又受滑移率s的影响 滑移率S定义 s V V V 100 V r V 100 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 3 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 结论 车轮在制动过程中 以5 10次 秒的频率进行增压 保压 减压的不断切换 使s稳定在20 是最理想的制动控制过程 5 ABS的功用ABS的功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程 制动时保持方向稳定性 制动时保持转向控制能力 缩短制动距离 减少轮胎磨损 减少驾驶员紧张情绪 二 ABS的基本组成与工作原理 传统制动系统工作原理 二 ABS的基本组成与工作原理 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 三通道结构 在三通道ABS系统中 两个前轮单独控制 两个后轮选择哪个轮先抱死作为参考同时控制 其典型结构示意图如图 a 所示 图 a 三通道ABS系统 四通道结构 在四通道ABS系统中 前后四个车轮分别由液压单元单独控制 典型结构示意图如图 b 所示 图 b 四通道ABS系统 液压泵电动机 液压泵电动机位于液压控制单元上方 其结构如图所示 注意 不允许将液压泵电动机从液压控制单元上拆卸下来 若出现故障 ABS功能中断 电子制动力分配功能仍能保持工作 ABS警告灯亮 ABS液压泵电动机 四 ABS系统工作过程 ABS系统的组成结构 如图所示 图ABS系统组成与结构图 ABS系统控制原理在汽车以大于或等于20公里 小时车速运行过程中 驾驶员踩下制动踏板紧急制动时 ABS系统的控制单元 ABSECU 接收到制动灯开关接通信号 由装在车轮上的转速传感器采集4个车轮的转速信号 送到ABS控制单元计算出每个车轮的线速度和车速进而推算出车辆的减速度及车轮的滑移率判断车轮是否有抱死的趋势 ABS工作过程可以分为建压阶段 保压阶段 降压阶段和升压阶段 ABS液压泵电动机 1 建压阶段 如图所示 制动时 通过助力器和总泵建立制动压力 此时常开阀打开 常闭阀关闭 制动压力进入车轮制动器 车轮转速迅速降低 直到ABS电子控制单元通过转速传感器识别出车轮有抱死的倾向为止 建压阶段状态示意图 2 保压阶段 如图所示 ABS电子控制单元通过转速传感器得到的信号识别出车轮有抱死的倾向时 即向液压控制单元发出控制信号关闭常开阀 此时常闭阀仍然关闭 使制动器中的压力保持不变 保压阶段状态示意图 3 降压阶段 如图所示 在制动压力保持不变后 控制单元还不断检测车轮转速信号 若判断出车轮仍有抱死倾向时 ABS电子控制单元立即向液压控制单元发出控制信号打开常闭阀 起动液压泵工作 制动液从制动器经低压蓄能器被送回到制动总泵 制动压力降低 制动踏板微量顶起 车轮抱死程度降低 车轮转速开始上升 图10 7降压阶段状态示意图 4 增压状态 如图所示 为了取得最佳的制动效果 当车轮达到一定转速后 ABS电子控制单元再次命令常开阀打开 常闭阀关闭 随着制动压力增加 车轮再次被制动和减速 增压阶段状态示意图 电子制动力分配 EBD 使用电子制动力分配功能可免装比例阀及减载阀 在车轮部分制动时 电子制动力分配 EBD 功能就起作用 转弯时尤其如此 转速传感器将按时发出4个车轮的转速信号 电子控制单元根据这些信号计算车轮的转速 如果后轮滑移率大于某个设定值 则由液压控制单元调节后轮制动压力 使后轮制动力降低 以保证后轮不会先于前轮抱死 同传统的制动力分配方式 用比例阀 相比 电子制动力分配 EBD 功能保证了较高的车轮附着力以及合理的制动力分配 同时 电子制动力分配 EBD 并没有增加新的硬件 而是通过软件来实现了制动力的合理分配 降低了成本 当ABS起作用时 电子制动力分配系统 EBD 即停止工作 EBD的升压及保压与ABS工作过程完全一样 但降压控制则不同 当后轮有抱死倾向时 后轮的常开阀关闭 常闭阀打开 车轮压力降低 与ABS不同的是 此时液压泵不工作 降压所排放出的制动液暂时存放在低压蓄能器中 ABS系统性能检测 一 ABS正常工作典型特征ABS系统工作受制动踏板的控制 并且ABS系统投入工作时 在制动踏板上会产生一种液压脉动效应 使踏板连续跳动 同时还能听到ABS执行器电机动作时产生的 喔喔喔喔 声 当汽车车速达到25km h左右时 ABS系统投入工作 当汽车减速且车速降到20km h以下时 ABS系统停止工作 二 ABS有故障时的典型特征ABS系统工作状态是否正常 可进行如下判断 1 在汽车以40km h左右的速度行驶时实施紧急制动 如果车轮不滑移 并感到制动踏板在连续跳动 说明ABS系统工作正常 2 如果汽车正常行驶时ABS警告灯点亮 或紧急制动时ABS系统不起作用 则说明ABS系统有故障 3 如果在启动发动机之前 将点火开关旋至ON位置 ABS警告灯不亮 或者将点火开关旋至ON位置 ABS警告灯点亮3s后不熄灭 也表示ABS系统有故障 三 根据ABS警告灯状态判断故障原因ABS警告灯安装在仪表板上 当ABS系统出现故障时此灯点亮 提醒驾驶员ABS系统有故障 应及时检修 维修人员根据ABS警告灯的状况 也可以初步判断ABS系统故障原因 四 ABS系统故障的初步检查使用中 如果ABS系统出现故障 用户或维修人员可首先进行下述检查 以便迅速查明故障原因 为进行故障自诊断或下一步的检修做好准备 1 检查蓄电池以及各保险丝 继电器是否正常 安装是否可靠 接触是否良好 2 检查ABSECU ABS执行器以及各传感器 电磁阀线束连接器是否连接可靠 接触是否良好 3 检查液压系统工作是否正常 如果有故障 应先对其进行检修 五 车轮转速传感器检测方法1 传感线圈电阻的检测 1 拆下车轮转速传感器的连接插头 用万用表的R 100挡 检查每个引脚与车身搭铁间的导通情况 如图所示 2 当上述检查正常时 应进一步测量传感线圈的电阻值 阻值不符合汽车厂家提供的标准时 应更换传感器 图车轮转速传感器电阻的检测 捷达CiF轿车 2 转子齿圈的检测 主要检查转子齿圈的齿数 转子齿圈有无裂纹 转子齿圈有无缺齿和断齿 转子齿圈的齿与齿之间是否吸附有铁屑