第一章电控防抱死制动系统

1、第一章电控防抱死制动系统（第一章电控防抱死制动系统（ABSABS）第一节第一节 概述概述 一、一、ABSABS的理论基础的理论基础 二、二、ABSABS产生及在汽车上的应用产生及在汽车上的应用 三、三、ABSABS优点及分类优点及分类一、一、ABSABS理论基础理论基础1 1、制动性能评价指标、制动性能评价指标（1 1）制动效能：汽车在行驶中，强制减速以至停车）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。的能力称为制动效能。 制动距离、制动时间、制动减速度制动距离、制动时间、制动减速度（2 2）制动方向稳定性：汽车在制动时仍能按指定方）制动方向稳定性：汽车在制动时仍能按指定方向

2、的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向的轨迹行驶，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。向能力称为制动时的方向稳定性。车速车速车轮旋转角速度车轮旋转角速度惯性力矩惯性力矩制动阻力矩制动阻力矩车轮法向载荷车轮法向载荷地面法向反力地面法向反力车轴对车轮的推力车轴对车轮的推力地面制动力地面制动力车轮半径车轮半径车轮切向速度，简称车轮切向速度，简称轮速轮速2 2、制动时车轮受力分析、制动时车轮受力分析（1 1）制动器制动力）制动器制动力FF 制动蹄与制动鼓（盘）压制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩紧时形成的摩擦力矩MM通过通过车轮作用于地面的切向力。车轮作用于地面的切

3、向力。（2 2）地面制动力地面制动力FxFx 制动时地面对车轮的切向制动时地面对车轮的切向反作用力。反作用力。（3 3）附着力）附着力FF 地面对轮胎切向反作用力地面对轮胎切向反作用力的极限值。的极限值。 附着力取决于轮胎与路面附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。强度。地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系3、滑移率的定义、滑移率的定义（1 1）制动过程中轮胎的三种状态）制动过程中轮胎的三种状态路面印痕与胎面花路面印痕与胎面花纹基本一致。纹基本一致。 车速车速 V = V = 轮速轮速VV路面印痕可以辨认

4、出路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。渐模糊。车速车速 V V 轮速轮速VV路面印痕粗黑。路面印痕粗黑。轮速轮速VV = 0 = 0（2 2）滑移率）滑移率S S定义：定义： S=(VS=(VV)/VV)/V100%100% =(V =(Vr.)/Vr.)/V100%100%4 4、附着系数、附着系数与滑移率与滑移率 s s 的关系的关系 s s 20% 20%为制为制动稳定区域；动稳定区域； s s 20%20%为制为制动非稳定区域；动非稳定区域； 将车轮滑移率将车轮滑移率s s 控制在控制在20%20%左右，左右，便可获取最大便可获取最大的纵向附着系数和的纵向附着

5、系数和较大的横向附着系较大的横向附着系数，是最理想的控数，是最理想的控制效果。制效果。二、二、ABSABS产生及在汽车上的应用产生及在汽车上的应用1 1、功能、功能 ABSABS功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程。功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程。2 2、产生、产生（1 1）最早应用于飞机、铁路机车：）最早应用于飞机、铁路机车：19081908年年J.E.FRANCISJ.E.FRANCIS设设计，计，19361936年年BOSCHBOSCH取得专利。取得专利。（2 2）19451945年，美国开发了用于喷气式飞机的年，美国开发了用于喷气式飞机的ABSABS。（3 3）19481

6、948年，年，Westinghouse Air BrakeWestinghouse Air Brake开发了用于铁路机开发了用于铁路机车的车的ABSABS；Hydro AireHydro Aire公司开发的公司开发的ABSABS装于装于B-47B-47上。上。（4 4）5050年代后期至年代后期至19601960年，年，Good YearGood Year和和Hydro AireHydro Aire公司开公司开发出了发出了ABSABS系统。系统。3 3、在汽车上的应用、在汽车上的应用（1 1）19541954年，福特公司将法航机用年，福特公司将法航机用ABSABS装在林肯车上，失败。装在林肯车

7、上，失败。（2 2）19571957年，福特与年，福特与Kelsey HayesKelsey Hayes公司联合开发公司联合开发ABSABS系统，系统，19681968年获得成功。年获得成功。（3 3）19581958年，年，DunlopDunlop公司开发出了载货车用公司开发出了载货车用MaxaretMaxaret ABS ABS。（4 4）19601960年，年，Harry Ferguson ResearchHarry Ferguson Research公司改进了公司改进了MaxaretMaxaret ABS ABS，19651965年投入生产。年投入生产。（5 5）19781978年，发

8、展高峰。年，发展高峰。三、三、ABSABS优点及分类优点及分类 1 1、优点、优点（1 1）缩短制动距离）缩短制动距离（2 2）增加汽车制动时的稳定性）增加汽车制动时的稳定性（3 3）改善轮胎的磨损）改善轮胎的磨损（4 4）使用方便、工作可靠）使用方便、工作可靠2 2、分类、分类（1 1）BOSCHBOSCH（2 2）TEVESTEVES（3 3）DELCODELCO（4 4）BENDIXBENDIX第二节第二节 ABSABS组成及布置形式组成及布置形式 一、一、ABSABS组成及原理组成及原理 二、二、ABSABS布置形式布置形式 一、一、ABSABS组成及原理组成及原理 1 1、组成、组成

9、 传感器传感器车速传感器、加速度传感器车速传感器、加速度传感器 ECUECU 执行机构执行机构制动压力调节器制动压力调节器 2 2、原理、原理 由轮速传感器测得与车轮转速成正比的交流信号，送入由轮速传感器测得与车轮转速成正比的交流信号，送入电子控制器，由其中的运算单元计算出车轮速度、滑移率、电子控制器，由其中的运算单元计算出车轮速度、滑移率、车轮减速度，经控制单元加以分析后，给压力调节器发出制车轮减速度，经控制单元加以分析后，给压力调节器发出制动压力控制指令。动压力控制指令。ECUECU中还有监控单元，对中还有监控单元，对ABSABS其他部件功能其他部件功能进行监测，发现异常时报警，恢复至常规

10、制动状态。进行监测，发现异常时报警，恢复至常规制动状态。ABS由传感器、电子控制元件（由传感器、电子控制元件（ECU）和执行器三部分组成。）和执行器三部分组成。组成元件组成元件功用功用传感器传感器车速传感器车速传感器检测车速，给检测车速，给ECU提供车速信号，用于滑移率控制方式提供车速信号，用于滑移率控制方式轮速传感器轮速传感器检测轮速，给检测轮速，给ECU提供轮速信号，各种控制方式均采用提供轮速信号，各种控制方式均采用减速度传感器减速度传感器（G传感器）传感器）检测制动时汽车的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面，只检测制动时汽车的减速度，识别是否是冰雪等易滑路面，只用于四轮驱动控制系统用于四轮

11、驱动控制系统执行器执行器制动压力制动压力调节器调节器接受接受ECU的指令，通过电磁阀的动作，控制制动系统压力的的指令，通过电磁阀的动作，控制制动系统压力的增加、保持或降低增加、保持或降低ABS警告灯警告灯ABS系统出现故障时，系统出现故障时，ECU将其点亮，发出报警，并可由将其点亮，发出报警，并可由其闪烁读取故障码其闪烁读取故障码ECU接受车速、轮速、减速度等传感器的信号，计算出车速、轮接受车速、轮速、减速度等传感器的信号，计算出车速、轮速、滑移率和车轮减速度、加速度，并将这些信号加以分析、速、滑移率和车轮减速度、加速度，并将这些信号加以分析、判断、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工

12、作判断、放大，由输出级输出控制指令，控制各种执行器工作 ABSABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。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，这种控制方式称为方式称为独立控制独立控制；如果对两个；如果对两个( (或两个以上或两个以上) )车轮的制动压车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制一同控制。在两个车。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

13、不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方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。为按低选原则一同控制。 二、二、ABSABS布置形式布置形式一、桑塔纳一、桑塔纳GSiGSi戴维斯戴维斯MK20IMK20I系统系统1 1、特点、特点 （1 1）采用模块式结构设计，将液压控制单元（储液器、）采用模块式结构设计，将液压控制单元（储液器、电动回液泵、电磁

14、阀）与电子控制单元集成于一体，使其结电动回液泵、电磁阀）与电子控制单元集成于一体，使其结构更加紧凑。构更加紧凑。 （2 2）电磁阀线圈设置于控制单元内部，节省连接导线。）电磁阀线圈设置于控制单元内部，节省连接导线。采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及回液泵电机，省去了采用大功率集成电路直接驱动电磁阀及回液泵电机，省去了电磁阀继电器。电磁阀继电器。 （3 3）电子控制单元内部设有故障存储器，随车带有故障）电子控制单元内部设有故障存储器，随车带有故障诊断接口，借助诊断仪调取故障码可以很方便地进行故障诊诊断接口，借助诊断仪调取故障码可以很方便地进行故障诊断。断。 （4 4）MK20I ABSMK20I

15、 ABS采用四传感器、三通道控制系统，其采用四传感器、三通道控制系统，其控制原则是对两前轮进行独立控制，对两后轮按低选原则一控制原则是对两前轮进行独立控制，对两后轮按低选原则一同控制。同控制。2 2、主要组成与结构、主要组成与结构（1 1）轮速传感器）轮速传感器 桑塔纳桑塔纳2000Gsi2000Gsi轿车上装用四个磁感应轮速传感器，每轿车上装用四个磁感应轮速传感器，每个轮速传感器均由传感器头和齿圈组成。个轮速传感器均由传感器头和齿圈组成。 前轮轮速传感器齿圈（前轮轮速传感器齿圈（4343个凸齿）镶嵌在制动盘后，随个凸齿）镶嵌在制动盘后，随制动盘一同旋转，传感器头安装在转向节上。制动盘一同旋转

16、，传感器头安装在转向节上。 后轮轮速传感器齿圈（后轮轮速传感器齿圈（4343个凸齿）安装在轮毂上，随轮个凸齿）安装在轮毂上，随轮毂一同旋转，传感器头则安装在固定支架上。毂一同旋转，传感器头则安装在固定支架上。（2 2）控制模块）控制模块 控制模块由液压控制单元和电子控制单元组成。控制模块由液压控制单元和电子控制单元组成。 液压控制单元由储液器、电动回液泵、电磁阀等组成。液压控制单元由储液器、电动回液泵、电磁阀等组成。 电子控制单元电子控制单元ECUECU中具有两个完全相同的微处理器，它中具有两个完全相同的微处理器，它们按照同样的程序对输入信号进行计算处理，并将最终结果们按照同样的程序对输入信号

17、进行计算处理，并将最终结果进行比较，一旦发现最终结果不一致，即判定自身存在故进行比较，一旦发现最终结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭障，它会自动关闭ABSABS，同时将仪表板上的，同时将仪表板上的ABSABS警告灯点亮。警告灯点亮。（3 3）故障警示灯）故障警示灯 在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故障警示灯，一在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故障警示灯，一个是个是ABSABS警示灯（警示灯（K47K47），另一个是制动装置警示灯（），另一个是制动装置警示灯（K118K118）。）。 打开点火开关后打开点火开关后ABSABS警示灯亮约警示灯亮约2S2S熄灭，说明自检结束的熄灭，说明

18、自检结束的同时已启动同时已启动ABSABS。若。若ABSABS警示灯常亮，说明警示灯常亮，说明ABSABS出现故障。出现故障。3 3、液压控制系统、液压控制系统 二、二、ASRASR系统系统1 1、 ASRASR系统的理论基础系统的理论基础 汽车驱动防滑控制汽车驱动防滑控制（Anti Slip ReguliationAnti Slip Reguliation）系统简称系统简称ASRASR，是应用于车轮，是应用于车轮防滑的电子控制系统。防滑的电子控制系统。 汽车打滑是指汽车车轮汽车打滑是指汽车车轮的滑转，车轮的滑转率又称的滑转，车轮的滑转率又称滑移率。滑移率。%100vvvSccd2 2、ASR

19、ASR系统与系统与ABSABS系统的比较系统的比较 ASRASR和和ABSABS都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。 ASRASR系统与系统与ABSABS系统的不同主要在于：系统的不同主要在于： （1 1）ABSABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效系

20、统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；果，确保制动安全；ASRASR系统（系统（TRCTRC）则是防止驱动车轮原地）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。的牵引力，确保行驶稳定性。 （2 2）ABSABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而ASRASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。系统只对驱动车轮起制动控制作用。 （3 3）ABSABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低

21、（小于用，在车速很低（小于8km/h8km/h）时不起作用；而）时不起作用；而ASRASR系统则是系统则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（速很高（8080120 km/h120 km/h）时不起作用。）时不起作用。3 3、汽车防滑转电子控制系统常用控制方式、汽车防滑转电子控制系统常用控制方式（1 1）发动机输出功率控制：）发动机输出功率控制： 在汽车起步、加速时，在汽车起步、加速时，ASRASR控制器输出控制信号，控制控制器输出控制信号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。常用方法有：辅助节发动机输出功率，以抑制

22、驱动轮滑转。常用方法有：辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。（2 2）驱动轮制动控制：）驱动轮制动控制： 直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。普直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。普遍采用遍采用ASRASR与与ABSABS组合的液压控制系统，组合的液压控制系统，（3 3）同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力：）同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力： 控制信号同时起动控制信号同时起动ASRASR制动压力调节器和辅助节气门调制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功节器，在对驱动车轮施加制动

23、力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。率，以达到理想的控制效果。（4 4）防滑差速锁（）防滑差速锁（LSD)LSD)控制：控制： LSDLSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从0%0%100%100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。加速能力

24、及行驶方向的稳定性。 在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度。器的锁止程度。（5 5）差速锁与发动机输出功率综合控制：）差速锁与发动机输出功率综合控制： 差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系统可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应制系统可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制达到最理想的控制效果。的控制达到最理想的控制效果。4 4、ASRA

25、SR的基本组成原理：的基本组成原理：（1 1）组成）组成 ECUECU：ASRASR电控单元电控单元 执行器：制动压力调节器执行器：制动压力调节器 节气门驱动装置节气门驱动装置 传感器：车轮轮速传感器传感器：车轮轮速传感器 节气门开度传感器节气门开度传感器（2 2）原理：）原理： 车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元转变为电信号，输送给电控单元ECUECU。ECUECU根据车速传感器的根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率，若滑移率超限，控制器再综合信号计算驱动车轮的滑移率，若滑移率超限，控制器再综合考虑

26、节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。车轮的滑移率控制在目标范围之内。5 5、单独方式的、单独方式的ASRASR制动压力调节器制动压力调节器 单独方式的单独方式的ASRASR制动压力调节器制动压力调节器与与ABSABS制动压力调制动压力调节器在结构上各自分开。节器在结构上各自分开。 ASR ECUASR ECU通过电磁阀的控制实现对驱动轮制动力的控制。通过电磁阀的控制实现对驱动轮制动力的控制。 正常

27、制动时正常制动时ASRASR不起作用，电磁阀不通电，阀在左位，不起作用，电磁阀不通电，阀在左位，调压缸的活塞被回位弹簧推至右边极限位置。调压缸的活塞被回位弹簧推至右边极限位置。 起步或加速时若驱动轮出现滑转需要实施制动时，起步或加速时若驱动轮出现滑转需要实施制动时，ASRASR使电磁阀通电，阀至右位，蓄压器中的制动液推活塞左移。使电磁阀通电，阀至右位，蓄压器中的制动液推活塞左移。 压力保持过程：此时电磁阀半通电，阀在中位，调压缸与压力保持过程：此时电磁阀半通电，阀在中位，调压缸与储液室和蓄压器都隔断，于是活塞保持原位不动，制动压储液室和蓄压器都隔断，于是活塞保持原位不动，制动压力保持不变。力保

28、持不变。 压力降低过程：此时电磁阀断电，阀回左位，使调压压力降低过程：此时电磁阀断电，阀回左位，使调压腔右腔与蓄压器隔断而与储液室接通，于是调压缸右腔压腔右腔与蓄压器隔断而与储液室接通，于是调压缸右腔压力下降，制动压力下降。力下降，制动压力下降。6 6、组合方式的、组合方式的ASRASR制动压力调节器制动压力调节器 ASRASR不起作用时，电磁阀不起作用时，电磁阀不通电，不通电，ABSABS起制动作用并起制动作用并通过电磁阀通过电磁阀和电磁阀和电磁阀来调节制动压力。来调节制动压力。 驱动轮滑转时，驱动轮滑转时，ASRASR控制器使电磁阀控制器使电磁阀通电，阀移至右通电，阀移至右位，电磁阀位，电磁阀和电磁阀和电磁阀不通电，阀仍在左位，于是，蓄不通电，阀仍在左位，于是，蓄压器