ABS的原理与检修PPT教学课件

1、 一，一，ABS系统结构特点系统结构特点 汽车制动系统工作性能的好坏对行车安全至关重要。 汽车电控ABS制动系统是制动系重要的一个种类。 只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供较大的附着力时，汽车才能获得较好的制动效果。第1页/共201页第2页/共201页 1) 地面制动力地面制动力 汽车只有受到与行驶方向相反的外力时，才能使汽车制动减速直至停车。这个外力只能由地面和空气提供。由于空气阻力相对较小，为了分析方便，可以近似地认为实际上外力是由地面提供的，称之为地面制动力。 地面制动力越大，制动加速度越大。 1. 1. 汽车制动时车轮受力分析汽车制动时车轮受力分析第3页/共201页 2)

2、 制动器制动力制动器制动力在车轮周缘为克服制动器摩擦力矩所需加的力，称之为制动器制动力。第4页/共201页 附着力是地面阻止车轮滑动所能提供切向反作用力的极限值。 在一般硬实路面上，轮胎与路面间的附着力可近似认为是轮胎与路面间的摩擦力。3) 附着力第5页/共201页在汽车制动时，有纵向附着力和横向附着力。纵向附着力决定汽车的纵向运动，影响汽车的制动距离。 横向附着力决定汽车的横向侧滑。3) 附着力第6页/共201页4) 车轮滑移率车轮滑移率 当汽车匀速行驶时，实际车速V (即车轮中心的纵向速度)与车轮速度Vw (即车轮滚动的圆周速度)相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。 V =Vw时，纯滚动

3、第7页/共201页当驾驶员踩下制动踏板时，由于地面制动力的作用，使车轮速度减小，车轮处在既滚动又滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。4) 车轮滑移率第8页/共201页轮胎滑移的程度用滑移率S S来表示。车轮滑移率是指实际车速V V与车轮速度VwVw之差同实际车速V V的比值。 滑移率是指在制动时，在车轮运动中滑动成分所占的比例，用s表示： 4) 车轮滑移率第9页/共201页 100%vrsv式中：v车轮中心的速度(m/s)；r车轮不受地面制动力时的滚动半径(m)；车轮角速度(rad/s)。 %1001%1001%100wwvrvvvvv滑移率实际

4、意义是车轮总制动距离内滑动距离占的比例大小。第10页/共201页 当当V V = =V Vw w时，滑移率时，滑移率S S = 0= 0，车，车轮自由滚动；轮自由滚动； 当当V Vw =0w =0时，滑移率时，滑移率S S =100%=100%，车轮完全抱死滑移；车轮完全抱死滑移； 当当V VV Vw w时，滑移率时，滑移率0 0 S S 100%100%，车轮既滚动又滑移，车轮既滚动又滑移。 滑移滑移率越大，车轮滑移程度越大。率越大，车轮滑移程度越大。第11页/共201页 汽车载客人数或载物量； 前、后轴的载荷分布情况； 轮胎种类及轮胎与道路的附着状况； 路面种类和路面状况； 制动力大小及其

5、增长速率。 汽车纵向附着系数和侧向附着系数汽车纵向附着系数和侧向附着系数对滑移率有很大影响。对滑移率有很大影响。车轮滑移率的影响因素车轮滑移率的影响因素第12页/共201页5) 附着系数和滑移率的关系附着系数和滑移率的关系 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。第13页/共201页第14页/共201页 横向附着系数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。 当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数越来越小。 第15页/共201页 当车轮抱死时，横向附着系数几乎为零，汽车方向失控、稳定性差。前轮先抱死时，可能出现方向失控现象。后轮

6、先抱死时，可能出现甩尾现象。s10%25%时为最佳。 第16页/共201页 图图1 附着系数与滑移率的关系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虚线与实线标注的上下顺序一一对应) B纵向附着系数；纵向附着系数； S横向附着系数；横向附着系数； S滑移率滑移率 第17页/共201页 由图可见： 附着系数取决于路面性质。 一般干燥路面附着系数大，潮湿路面 附着系数小，冰雪路面附着系数更小。 在各种路面上，附着系数都随滑移 率的变化而变化。 在各种路面上，当滑移率为20%左 右时，纵向附着系数最大，制动效 果最好。第18页/共201页 当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失

7、去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。 如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力。第19页/共201页 如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力(如侧向风力或地面障碍物阻力)作用就会发生侧滑(甩尾)，甚至出现调头(即突然出现180转弯)等危险现象。 第20页/共201页 综上所述，为了获得最佳制动性综上所述，为了获得最佳制动性能，应将滑移率控制在能，应将滑移率控制在10%到到25%范范围内。围内。 因此，通过采用因此，通过采用ABS，使汽车在，使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，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

8、防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故能力，减少交通事故的发生。的发生。第21页/共201页第22页/共201页(1) 有效控制车轮滑移率。有效控制车轮滑移率。 在汽车制动过程中，当车轮滑移率超过稳定界限时，ABS将自动减小制动压力，以减小车轮制动器制动力，从而减小车轮滑移率；而当车轮滑移率低于稳定界限时，又自动增加制动压力，以增大车轮制动器制动力，从而增大车轮滑移率。2. ABS2. ABS的特点的特点第23页/共201页(2) 提高了制动稳定性。提高了制动稳定性。 防抱死制动系统避免了汽车制动时车轮抱死状

9、态，保持了较大的侧向附着系数，消除了车轮抱死情况下出现的侧滑、甩尾甚至掉头等情况，并保证了紧急制动情况下良好的转向性能。2. ABS2. ABS的特点的特点第24页/共201页(3) 具有故障自诊断能力。具有故障自诊断能力。 在防抱死制动系统出现故障后，能自动停止工作，恢复普通制动装置的工作，并将故障以代码的形式显示出来。 第25页/共201页1. ABS的基本组成的基本组成二，二， 系统分类与组成系统分类与组成 除原有的制动系统(真空助力装置有些没有)外，另增加了液压调节器(带液压油泵)、车轮转速传感器、电控单元(ECU)及电路，报警灯等装置。 液压调节器也称液压调节器也称制动压力调节装置制

10、动压力调节装置，主要，主要由由调压电磁阀总成、电动泵总成调压电磁阀总成、电动泵总成和和储液器储液器组成。组成。第26页/共201页第27页/共201页 如图4所示是典型的ABS的组成图。图图4 典型的典型的ABS系统结构图系统结构图1车轮转速传感器；车轮转速传感器；2右前制动器；右前制动器；3制动主缸；制动主缸；4储液室；储液室；5真空真空助力器；助力器；6电子控制装置电子控制装置(ECU) ；7右后制动器；右后制动器；8左后制动器；左后制动器；9比例阀；比例阀；10ABS警示灯；警示灯；11储液器；储液器；12调压电磁阀总成；调压电磁阀总成；13电动电动泵总成；泵总成；14左前制动器左前制动

11、器第28页/共201页图6-1 桑塔纳2000轿车的ABS组成及安装位置 图6-1为桑塔纳2000轿车上使用的ABS组成及其安装位置图，第29页/共201页图6-2 LS400 ABS布置形式 图6-2为LS400 ABS布置形式。第30页/共201页(1) 按组成结构的不同，ABS可分为整体式和分体式。 整体式ABS的制动主缸、液压调节器和各控制阀制成一体，有些无真空助力元件。 分体式ABS的制动主缸和真空助力液压元件仍采用传统制动装置，制动主缸和调节器及各控制阀没有制成一体。2. ABS2. ABS的分类的分类第31页/共201页(2) (2) 按制动力源的不同， ABSABS可分为气压式

12、、液压式和气顶液压式。 第32页/共201页(3) (3) 按控制回路的不同，ABSABS可分为四种：单通道控制回路( (如图6-36-3所示) )配有一个或两个传感器；双通道控制回路( (如图6-46-4所示) )配有二至四个传感器，通常为两前轮一起控制，两后轮一起控制；三通道控制回路( (如图6-56-5所示) )配有三个或四个传感器，两前轮单独控制，两后轮一起控制；四通道控制回路，( (如图6-66-6所示) )配有四个传感器，四轮独立控制。 2. ABS2. ABS的分类的分类第33页/共201页图6-3 单通道控制回路 第34页/共201页图6-4 6-4 双通道控制回路(a) 双通

13、道前轮独立-后轮低选择控制的ABS；(b) 双通道前轮独立控制的ABS 第35页/共201页图6-5 三通道控制回路 (a) 三传感器三通道前轮独立- -后轮低选择控制的ABS；(b) 四传感器三通道前轮独立-后轮低选择控制的ABS 第36页/共201页(a) 四通道四轮独立控制的ABS；(b) 四通道前轮独立-后轮低速控制的ABS 图6-6 四通道控制回路第37页/共201页1. 车轮转速传感器车轮转速传感器车轮转速传感器的作用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ECUECU. 目前常用的车轮转速传感器有电磁感应式和霍尔式两种。三三 结构与原理结构与原理第38页/共201页1) 电磁感应式车轮

14、转速传感器电磁感应式车轮转速传感器它是通过线圈的磁通变化，感应出脉冲电压信号的装置。 电磁感应式车轮转速传感器。 由磁感应传感头和齿圈两部分组成。 三三 结构与原理结构与原理第39页/共201页 传感头为静止部件，由永久磁铁、感应线圈和磁极(极轴)构成，安装在每个车轮的托架上，有两根引线(屏蔽线)接至电控单元。齿圈为运动部件，安装在轮毂或轮轴上，和车轮一起旋转。其齿数的多少与车型及电控单元有关，不同车型的ABS装置不通用。 第40页/共201页图7-7 车轮转速传感器外形 第41页/共201页第42页/共201页(a) 驱动车轮 (b) 非驱动车轮图13 车速转速传感头在车轮上的安装1、8电磁

15、感应式传感器；2半轴；3悬架支承；4、7齿圈；5轮毂；6转向节 第43页/共201页(a) 主减速器 (b) 变速器图14 车轮转速传感器在传动系统中的安装位置1、5传感器；2、3齿圈；4变速器第44页/共201页 根据极轴的结构形式不同，电磁感应式转速传感器又分为凿式和柱式等。第45页/共201页图7-8 车轮转速传感器结构图(a) 凿式极轴；(b) 柱式极轴 第46页/共201页(b) 菱形极轴传感头(柱式极轴的一种) (c) 柱式极轴传感头图17 电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式 (a) 凿式极轴传感头第47页/共201页当齿圈随车轮旋转时，由于磁极及齿圈间的间隙发生

16、变化( (齿顶、齿根) )，使得通过线圈的磁通发生变化，从而在线圈上感应出一交流电动势，其频率与车轮转速成正比，电动势的大小(振幅)也与转速成正比。 电磁感应式车轮转速传感器工作原理电磁感应式车轮转速传感器工作原理第48页/共201页如达科(Delco)公司生产的ABS，其电磁感应式传感器在低速及高速时的电压信号变化为0.19 V电控单元依据此信号频率确定转速，并测算出瞬时制动减速度及制动滑移率，从而控制制动液压，防止车轮抱死。 电磁感应式车轮转速传感器工作原理第49页/共201页图7-9 电磁感应式转速传感器工作原理示意图(a) 齿隙与磁芯端部相对时；(b) 齿顶与磁芯端部相对时；(c) 传

17、感器输出电压 电磁感应式车轮转速传感器工作原理如图7-9所示第50页/共201页(a) 齿隙与磁心端部相对时 (b) 齿顶与磁心端部相对时 图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理1齿圈；2磁心端部；3感应线圈引线；4感应线圈；5永久性磁心；6磁力线；7电磁感应式传感器；8磁极；9齿圈齿顶第51页/共201页霍尔式车轮转速传感器由传感头和齿圈两部分构成。 传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。2) 2) 霍尔式车轮转速传感器霍尔式车轮转速传感器第52页/共201页图7-10 霍尔式车轮转速传感器工作原理示意图(a) 磁场较弱时；(b) 磁场较强时 霍尔式车轮转速传感器工作原理如图霍尔

18、式车轮转速传感器工作原理如图7-107-10所示。所示。 第53页/共201页(a) 霍尔元件磁场较弱 图18 霍尔式车轮转速传感器磁路第54页/共201页 (b) 霍尔元件磁场较强图18 霍尔式车轮转速传感器磁路第55页/共201页 图7-10(a)中穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场较弱；图7-10(b)中则相反，磁场较强。这样齿圈随车轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而产生霍尔电压(毫伏级准正弦波电压)，此电压信号再由电子电路转换成标准的脉冲电压信号输入电控单元。 2) 2) 霍尔式车轮转速传感器霍尔式车轮转速传感器第56页/共201页2.制动压力调节装置 制动压力调节装置的

19、作用是根据ECU的指令，调节各个车轮制动器的制动压力。 常用制动系统有液压式、机械式、气压式和空气液压复合式等。 第57页/共201页1)液压循环式制动压力调节器液压循环式制动压力调节器 主要由一只电动泵、储能器、八个电磁阀等构成一个整体。八个电磁阀分别控制通往前后轮的四个管路的油压，每个管路中一对电磁阀中的一个是常开进油阀，另一个是常闭出油阀。八个电磁阀的开闭由电控单元控制。电动泵两端的进出油路上分别设置有一个吸入阀和压力阀。储能器和电动泵并联，用以存储从制动工作缸流回的制动液，并减轻油压的脉动。2. 制动压力调节器第58页/共201页图7-11 桑塔纳循环式制动压力调节器外形图桑塔纳循环式

20、制动压力调节器的外形如图7-11所示。第59页/共201页 液压循环式制动压力调节器的压力调节可分为4个阶段。 (1) 制动油压建立(初始制动阶)(图7-12)。 第60页/共201页图7-12 初始制动阶段 第61页/共201页 当驾驶员踩下制动踏板时，制动主缸产生的油压通过管路，并经不通电的进油阀进入制动工作缸，不通电的出油阀处于关闭状态，从而使车轮制动器产生制动力。随着驾驶员踩下制动踏板，制动压力逐渐上升，车轮转速逐渐下降。初始制动阶段ABS的电控单元不对制动液压进行控制，整个过程和传统制动系统相同。 第62页/共201页(2) 制动压力保持阶段(图7-13)图7-13 制动压力保持阶段

21、 第63页/共201页 随着制动压力升高和车轮转速下降到一定程度，车轮开始出现部分滑移现象。当车轮的滑移率达到10%20%左右时，ABS中的电控单元将输出控制信号给进油阀，使其通电而关闭油路，出油阀不通电仍处于关闭状态。此时，制动工作缸内油压将保持不变，即处于某一个稳定的油压状态下。 (2) 制动压力保持阶段(图7-13)第64页/共201页(3) 制动压力降低阶段(图7-14)。图7-14 制动压力降低阶段 第65页/共201页 当制动油压保持不变而车轮转速继续下降，车轮的滑移率超过10%20%左右时，ABS中的电控单元将输出控制信号给出油阀，使其通电而处于打开状态，进油阀继续通电而处于关闭

22、状态，从而使制动工作缸内的高压油从出油阀经管路流入储能器中，制动工作缸内的制动油压下降，车轮转速由下降逐渐变为上升，滑移率也由增加逐渐变为下降。第66页/共201页 与此同时，ABS中的电控单元还将输出控制信号给电动油泵，使其工作，并把储能器和由出油阀流出的压力油泵回制动主缸，以保证制动工作缸内的制动液压能迅速有效地下降。 第67页/共201页(4) 制动压力增加阶段(图7-15)。图7-15 制动压力增加阶段 第68页/共201页 当车轮转速上升，滑移率下降到低于10%20%时，ABS中的电控单元将输出控制信号给进、出油阀，使其断电。 此时，进油阀打开，出油阀关闭，制动主缸和制动工作缸油路接

23、通，制动主缸的压力油进入制动工作缸，制动油压增加，车轮转速又开始下降。前提条件：脚一直踏在制动踏板上，使其液压油路中形成液压。第69页/共201页 同时电动泵继续工作，以保证制动油压的增加更快速有效。 如此交替控制进、出油阀的开闭如此交替控制进、出油阀的开闭( (其变化频率约为其变化频率约为5 56 6次次/ /秒秒) )，使车轮的，使车轮的滑移率始终被控制在滑移率始终被控制在10%10%20%20%左右，左右，从而使汽车的制动性能达到最佳状态。从而使汽车的制动性能达到最佳状态。 前提条件：脚一直踏在制动踏板上，使其液压油路中形成液压。第70页/共201页 ECU由硬件和软件两部分组成。 硬件

24、是安装在印制电路板上的各元器件及线路，软件则是固存在只读存储器中的一系列控制程序。 3. 电控单元 第71页/共201页3. 电控单元 ABS ECU ABS ECU是制动防抱死系统的控制中枢，ECUECU的主要功能是把各车轮转速传感器传来的信号进行比较、分析和判别；第72页/共201页 再通过精确计算得出车轮制动时的滑移状况，形成相应的指令，控制制动液压力调节装置及其他装置(如副节气门、步进电动机等)对制动液压力进行调节； 使进入制动分泵中的制动液以最合适的压力值来控制各车轮的转速，将滑移率控制在10%到25%的范围内，以达到最佳制动效果。 第73页/共201页图35 控制系统示意图1制动踏

25、板；2报警灯；3ECU；4车轮转速传感器；5车轮；6制动分泵；7制动液压力调节装置；8制动总泵 该系统ECU控制系统如图35所示。 第74页/共201页1) ABS电控单元的基本原理电控单元的基本原理 目前的ABS大多采用所谓的“车身参考速度”或“假设的车身速度”来代替实际车速。3. 电控单元 第75页/共201页该参考速度要求和实际车速相接近，其确定方法如下： 以ABSABS刚进入工作时的车速作为车轮刚进入抱死初期时的实际车速。3. 电控单元 第76页/共201页以ABSABS刚进入工作时的车轮减速度作为车轮刚进入抱死初期时的汽车减速度。有了上述的汽车车速和减速度，则后续制动过程中的车速变化

26、情况就可以推算出来。因此把上述的车速称为“车身参考速度”。3. 电控单元 第77页/共201页7.1.4 7.1.4 故障诊断与检修故障诊断与检修1) 检修注意事项检修注意事项(1) (1) ABSABS与常规制动系统是不可分割的。 如果制动系统出现故障，通常应首先判断出是ABSABS的故障还是常规制动系统的故障。(2) (2) 制动液每年要求更换一次。第78页/共201页 (3) 在对高压储能器这类制动系统的液压系统进行维修之前，应首先泄压. (4) 制动液压系统进行维修以后，对制动系统进行空气排除。第79页/共201页(6) 尽量选用生产厂家推荐的轮胎。(7) 高温环境容易损坏ECU。 一

27、般ECU只能承受90温度，或在一定时间内承受85温度，在对汽车进行烤漆作业时，应视情况将ECU从车上拆下。 第80页/共201页2) 故障诊断基本步骤故障诊断基本步骤 (1) (1) 听取用户反映。(2) (2) 直观检查。 在ABSABS系统出现故障或感觉系统工作不正常时可先进行初步目视的直观检查。 制动液面是否在规定的范围内。第81页/共201页 保险丝、继电器、插头和连接器是 否良好 检查ABSECUABSECU连接器( (插头和插座) )连 接是否良好。 检查ABSECU、压力调节器等的接 地线是否接触可靠。 第82页/共201页(3) (3) 路试 进行路试时，应首先检查制动踏板感觉

28、是否适宜，同时应分清ABSABS工作和不工作时的区别。第83页/共201页(4) (4) 读取故障码。 如果电子控制器发现系统中存在故障，一方面使ABSABS警示灯点亮，中断ABSABS工作，恢复常规制动系统，另一方面将故障码存入存储器中。可采取下述方法读取故障码：故障排除后要清除故障码。 第84页/共201页(5) 快速检查。 快速检查一般是在自诊断基础上进行的，它是利用ABS诊断测试仪、接线端子盒或万用表等，对系统可能有故障的部位的电路和元器件进行连续测试，以查找故障的方法。 第85页/共201页2. ABS自诊断自诊断ABS均具有自诊断功能，不同的自诊断系统，其故障代码的提取方式也不同。

29、 ECU还具有初始检测功能、故障检测功能、速度传感器检测功能和失效保障功能。第86页/共201页本章小结 本章主要学习了本章主要学习了ABSABS系系统的工作原理，结构形式和统的工作原理，结构形式和工作过程，以及其故障诊断工作过程，以及其故障诊断的基本方法。的基本方法。第87页/共201页课后练习题课后练习题1. 1.什么是车轮滑移率？什么是车轮滑移率？ 其计算公式是什么？其计算公式是什么？2.2.简述简述ABSABS系统的工作原理。系统的工作原理。第88页/共201页THANK YOU!第89页/共201页ASR系统系统防滑转调节系统第90页/共201页1.作用： 汽车驱动轮防滑转控制系汽车

30、驱动轮防滑转控制系统统通常称为防滑转调节系统。通常称为防滑转调节系统。 由于防止驱动轮滑转是通由于防止驱动轮滑转是通过调节驱动轮的驱动力过调节驱动轮的驱动力(牵引力牵引力)来实现，因此又称为来实现，因此又称为牵引力控牵引力控制系统。制系统。一，概述 第91页/共201页 1.原理： 汽车在起步、加速或冰雪路面上汽车在起步、加速或冰雪路面上行驶时，容易出现打滑现象。行驶时，容易出现打滑现象。 这是因为汽车发动机传递给车轮的这是因为汽车发动机传递给车轮的最大驱动力是附着力决定的最大驱动力是附着力决定的。 当传递给车轮的驱动力超过附着力当传递给车轮的驱动力超过附着力时，车轮就会发生时，车轮就会发生打

31、滑空转打滑空转( (即滑转即滑转) )。第92页/共201页 虽然另一个虽然另一个( (或一些或一些) )车轮处在附着车轮处在附着系数较高的路面上，但是根据系数较高的路面上，但是根据差速器转差速器转矩等量分配特性矩等量分配特性，它，它( (们们) )能够提供的驱能够提供的驱动转矩只能与处在低附着系数路面上车动转矩只能与处在低附着系数路面上车轮提供的驱动转矩相等。轮提供的驱动转矩相等。 因此驱动力不足，无法前进，发动因此驱动力不足，无法前进，发动机输出的功率大部分消耗在滑转上。机输出的功率大部分消耗在滑转上。 第93页/共201页 驱动力的最大值只能等于轮胎与驱动力的最大值只能等于轮胎与路面之间

32、的附着力。路面之间的附着力。 当驱动力超过附着力时，驱动轮当驱动力超过附着力时，驱动轮将在路面上滑转。将在路面上滑转。 汽车车轮打汽车车轮打“滑滑”有两种情况：有两种情况： 一是汽车制动时车轮抱死滑移，一是汽车制动时车轮抱死滑移， 二是汽车驱动时车轮滑转。二是汽车驱动时车轮滑转。严重时，严重时，一侧动另一侧不动。一侧动另一侧不动。第94页/共201页 ABS是防止车轮在制动是防止车轮在制动时抱死而滑移，时抱死而滑移， ASR系统则是防止驱动系统则是防止驱动车轮原地不动地滑转。车轮原地不动地滑转。第95页/共201页 驱动轮的滑转程度用驱动轮的滑转程度用滑转率滑转率表示，其表达式表示，其表达式为

33、为 式中，Sd为驱动轮的滑转率； vw为车轮速度(车轮瞬时圆周速度，vw = r ，m/s)；r为车轮半径(m)；为车轮转动角速度(rad/s)；v为车速(车轮中心纵向速度，m/s)。%100wwdvvvS第96页/共201页 当当Vw = V时，滑转率时，滑转率Sd = 0， 车轮自由滚动；车轮自由滚动； 当当V = 0时，滑转率时，滑转率Sd = 100%， 车轮完全处于滑转状态；车轮完全处于滑转状态； 当当Vw v时，滑转率时，滑转率0Sd 100%，车轮既滚动又滑动。，车轮既滚动又滑动。 滑转率越大，车轮滑转程度也滑转率越大，车轮滑转程度也就越大。就越大。 第97页/共201页 在各种

34、路面上，附着系在各种路面上，附着系数均随滑转率或滑移率的变数均随滑转率或滑移率的变化而变化，且在各种路面上化而变化，且在各种路面上当滑转率或当滑转率或滑移率为滑移率为20%左左右时右时，附着系数达到最大值。，附着系数达到最大值。 第98页/共201页 ASR 系统的基本控制原理是系统的基本控制原理是: 在车轮滑转时，将滑转率控在车轮滑转时，将滑转率控制在最佳滑转率制在最佳滑转率(10%到到30%)范范围内，从而获得较大的附着系数，围内，从而获得较大的附着系数，使路面能够提供较大的附着力，使路面能够提供较大的附着力，车轮的驱动力能够得到充分利用。车轮的驱动力能够得到充分利用。第99页/共201页

35、 ASR系统的基本组成系统的基本组成如如图图6所示，由所示，由传感器、电传感器、电子控制模块子控制模块(ECU)、执行器、执行器、驱动车轮制动器驱动车轮制动器等组成，各等组成，各主要部件的功能如下：主要部件的功能如下：2. ASR系统的基本组成与工作过程系统的基本组成与工作过程第100页/共201页 图6 ASR系统的基本组成 第101页/共201页 电子控制模块电子控制模块(ECU)是是ASR的控的控制单元，具有运算功能，根据前后轮制单元，具有运算功能，根据前后轮速传感器传递的信号及发动机和自动速传感器传递的信号及发动机和自动变速器的电子控制单元中节气门开度变速器的电子控制单元中节气门开度信

36、号来判断汽车的行驶条件，经过分信号来判断汽车的行驶条件，经过分析判断，对副节气门执行器、析判断，对副节气门执行器、ASR制制动执行器发出指令，执行器完成对发动执行器发出指令，执行器完成对发动机供油系统或点火时刻的控制，或动机供油系统或点火时刻的控制，或对制动压力进行调整。对制动压力进行调整。 第102页/共201页 ASR系统的系统的传感器传感器主要是主要是轮轮速传感器速传感器和和节气门位置传感器节气门位置传感器。 前者根据从前者根据从ABS和和ASR电子电子控制单元传来的信号，为控制单元传来的信号，为ABS执执行器提供液压。行器提供液压。 后者则根据后者则根据ASR电子控制单电子控制单元传送

37、来的信号，控制副节气门元传送来的信号，控制副节气门的开启角。的开启角。 第103页/共201页 一般一般轮速传感器与轮速传感器与ABS共用共用，主要完成对车，主要完成对车轮速度的检测，并将轮速轮速度的检测，并将轮速信号传送给信号传送给ABS和和ASR电电子控制单元。子控制单元。第104页/共201页(a) 驱动车轮 (b) 非驱动车轮图4.13 车速转速传感头在车轮上的安装1、8电磁感应式传感器；2半轴；3悬架支承；4、7齿圈；5轮毂；6转向节 第105页/共201页 图图7所示为一个典型的所示为一个典型的ASR系统的示意图。系统的示意图。 这是一种发动机节气门开度这是一种发动机节气门开度调节

38、与驱动轮制动力矩控制综合调节与驱动轮制动力矩控制综合应用的应用的ASR系统。系统。 第106页/共201页图7 典型ASR系统示意图 第107页/共201页 主、副节气门开度传感器主、副节气门开度传感器用于检测节气门的开启角度，用于检测节气门的开启角度，并将这些信号传送给发动机和并将这些信号传送给发动机和自动变速器电子控制单元。自动变速器电子控制单元。 ASR系统的执行器主要是系统的执行器主要是ASR执行器和副节气门执行器。执行器和副节气门执行器。 第108页/共201页 它与它与ABS共用轮速传感器、液压驱共用轮速传感器、液压驱动元件等，并扩展了动元件等，并扩展了ECU功能，增设功能，增设了

39、了ASR制动执行器、节气门执行器、制动执行器、节气门执行器、ASR工作指示灯及工作指示灯及ASR诊断系统等。诊断系统等。 对于单轴驱动汽车，启动后，当对于单轴驱动汽车，启动后，当车轮速度高于车轮速度高于10km/h时，时，ASR系统系统便开始监测驱动轮的驱动特性，各轮便开始监测驱动轮的驱动特性，各轮速传感器将采集到的信号传给速传感器将采集到的信号传给ECU，经经ECU处理后，得到各驱动轮的速度处理后，得到各驱动轮的速度和加速度值。和加速度值。 第109页/共201页 当车速小于门限速度当车速小于门限速度(一般取为一般取为40到到50km/h)时，再进一步识别驱动轮的滑转时，再进一步识别驱动轮的

40、滑转率，如果发现某一驱动轮发生过度滑转，率，如果发现某一驱动轮发生过度滑转，ECU就指令就指令ASR制动系统制动滑转轮，制动系统制动滑转轮，并根据滑转轮的滑转情况改变制动力，直并根据滑转轮的滑转情况改变制动力，直至滑转率达到要求的范围。至滑转率达到要求的范围。 如果另一驱动轮也发生滑转，当其滑如果另一驱动轮也发生滑转，当其滑转率刚好超过门限值后，转率刚好超过门限值后，ECU便指令节气便指令节气门执行器减小节气门开度，降低发动机输门执行器减小节气门开度，降低发动机输出转矩；出转矩； 第110页/共201页 若车速大于门限值，驱动轮发生若车速大于门限值，驱动轮发生滑转，则滑转，则ECU便指令节气门

41、执行器减便指令节气门执行器减小节气门开度，从而使汽车驱动轮始小节气门开度，从而使汽车驱动轮始终处于最佳的滑转范围内。终处于最佳的滑转范围内。 如果如果ASR系统的某个部件发生故系统的某个部件发生故障，则障，则ASR诊断系统将通过仪表板上诊断系统将通过仪表板上的的ASR故障指示灯指示，提醒驾驶员故障指示灯指示，提醒驾驶员注意。注意。 第111页/共201页 ASR系统除具备以上基本功系统除具备以上基本功能以外，还有另外两种功能：能以外，还有另外两种功能： 一是一是ASR系统只有在车轮发系统只有在车轮发生滑转时才工作，在其余的时生滑转时才工作，在其余的时间内，间内，ASR系统只是处于准备系统只是处

42、于准备工作状态，不干预常规驾驶。工作状态，不干预常规驾驶。 第112页/共201页 另一种功能是，如果另一种功能是，如果ASR系统出现故障，则系统自动切系统出现故障，则系统自动切断所有相关信号，发动机和制断所有相关信号，发动机和制动系统恢复到没有装备动系统恢复到没有装备ASR系系统的模式下工作。并在仪表板统的模式下工作。并在仪表板上通过上通过ASR故障指示灯提醒驾故障指示灯提醒驾驶员驶员ASR系统出现了故障。系统出现了故障。 第113页/共201页 二是更加强调汽车的操二是更加强调汽车的操纵方便和安全性。纵方便和安全性。 它能有效地提高制动时它能有效地提高制动时汽车的方向操纵性和行驶稳汽车的方

43、向操纵性和行驶稳定性。定性。 第114页/共201页 ASR系统在汽车驱动加速时发挥系统在汽车驱动加速时发挥效用，以获得尽可能高的加速度，使效用，以获得尽可能高的加速度，使驱动轮的驱动力不超过轮胎与路面间驱动轮的驱动力不超过轮胎与路面间的附着力，以防止车轮滑转，从而改的附着力，以防止车轮滑转，从而改善汽车的操纵稳定性及加速性能，提善汽车的操纵稳定性及加速性能，提高汽车的行驶平顺性。高汽车的行驶平顺性。 与与ABS不同的是不同的是ASR在整个汽车在整个汽车行驶过程中均起作用。行驶过程中均起作用。 第115页/共201页 ABS及及ASR均以改善汽车均以改善汽车行驶稳定性为前题，以控制车行驶稳定性

44、为前题，以控制车轮运动状态为目标。轮运动状态为目标。 ABS的功能是不使车轮转的功能是不使车轮转动角速度为零，防止车轮抱死动角速度为零，防止车轮抱死滑移，一般在车速很低滑移，一般在车速很低(小于小于8km/h)时不起作用。时不起作用。 第116页/共201页 ASR的功能是不使车轮中的功能是不使车轮中心平移速度心平移速度(即车速即车速)为零，防止为零，防止车轮滑转，一般在车速很高时车轮滑转，一般在车速很高时(大于大于80km/h到到120km/h)不起作不起作用。用。 ABS与与ASR均是以车轮的均是以车轮的运动学参数或动力学参数为控制运动学参数或动力学参数为控制参数的，因此两者可以密切配合。

45、参数的，因此两者可以密切配合。第117页/共201页 ASR系统的主要功能是：在车轮系统的主要功能是：在车轮开始滑转时，通过降低发动机的输出开始滑转时，通过降低发动机的输出转矩或控制制动系统的制动力等来减转矩或控制制动系统的制动力等来减小传递给驱动车轮的驱动力，防止驱小传递给驱动车轮的驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面之间的附着力而动力超过轮胎与路面之间的附着力而导致驱动轮滑转，提高车辆的通过性，导致驱动轮滑转，提高车辆的通过性，改善汽车的方向操纵性和行驶稳定性。改善汽车的方向操纵性和行驶稳定性。 2. ASR系统的基本组成与工作过程系统的基本组成与工作过程第118页/共201页 ASR与与AB

46、S密切相关，密切相关，都是汽车行驶的主动安全系都是汽车行驶的主动安全系统，两个系统通常同时采用。统，两个系统通常同时采用。 ASR系统是维持附着条件，系统是维持附着条件，充分发挥驱动力的电子调节充分发挥驱动力的电子调节装置。装置。2. ASR系统的基本组成与工作过程系统的基本组成与工作过程第119页/共201页1. ABS/ASR1. ABS/ASR系统传感器系统传感器 在现代汽车电子控制驱动及制动系统中都在现代汽车电子控制驱动及制动系统中都设置有获取汽车车轮转速信号的车轮转速传感设置有获取汽车车轮转速信号的车轮转速传感器，也称车轮速度传感器或轮速传感器。器，也称车轮速度传感器或轮速传感器。

47、对于对于ASR系统的传感器主要是轮速传感器系统的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器，轮速传感器通常与和节气门位置传感器，轮速传感器通常与ABS系统共用，而节气门位置传感器与发动机电控系统共用，而节气门位置传感器与发动机电控燃油喷射系统共用。燃油喷射系统共用。 因此，以下仅介绍车轮转速传感器，车轮因此，以下仅介绍车轮转速传感器，车轮转速传感器分为电磁式和霍尔式两种。转速传感器分为电磁式和霍尔式两种。第120页/共201页1.电磁式车轮转速传感器电磁式车轮转速传感器 车轮转速传感器由电磁感应传感头和齿圈两车轮转速传感器由电磁感应传感头和齿圈两部分组成。部分组成。 传感头是一个静止部件，通常由

48、永久性磁传感头是一个静止部件，通常由永久性磁心、电磁线圈和磁极等构成，用于测量非驱动心、电磁线圈和磁极等构成，用于测量非驱动车轮转速的传感头安装在车轮附近不随车轮转车轮转速的传感头安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如制动底板、转向节、半轴套管动的部件上，如制动底板、转向节、半轴套管等。等。 第121页/共201页(a) 主减速器 (b) 变速器图4.14 车轮转速传感器在传动系统中的安装位置1、5传感器；2、3齿圈；4变速器第122页/共201页 (a) 齿隙与磁心端部相对时 (b) 齿顶与磁心端部相对时 (c) 传感器输出电压图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理1齿圈；2磁心端部

49、；3感应线圈引线；4感应线圈；5永久性磁心；6磁力线；7电磁感应式传感器；8磁极；9齿圈齿顶第123页/共201页(a) 齿隙与磁心端部相对时 (b) 齿顶与磁心端部相对时 图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理1齿圈；2磁心端部；3感应线圈引线；4感应线圈；5永久性磁心；6磁力线；7电磁感应式传感器；8磁极；9齿圈齿顶第124页/共201页 (a) 凿式极轴轮速传感器 (b) 柱式极轴轮速传感器图4.16 电磁感应式车轮转速传感器的结构1电缆；2永久磁铁；3外壳；4感应线圈；5极轴；6齿圈第125页/共201页(b) 菱形极轴传感头(柱式极轴的一种) (c) 柱式极轴传感头图4.17

50、 电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式 (a) 凿式极轴传感头第126页/共201页2. 霍尔式车轮转速传感器 目前，各类ABS系统的速度控制范围一般为15km/h到160km/h。 随着人们对汽车发展的要求，今后对速度控制范围的要求会更大，达到8km/h到260km/h甚至更大。 而电磁感应式车轮速度传感器很难适应这种发展要求，取而代之的将是霍尔式车轮转速传感器。第127页/共201页(a) 霍尔元件磁场较弱 (b) 霍尔元件磁场较强图4.18 霍尔式车轮转速传感器磁路 第128页/共201页(a) 霍尔元件磁场较弱 图4.18 霍尔式车轮转速传感器磁路第129页/共201页

51、 (b) 霍尔元件磁场较强图4.18 霍尔式车轮转速传感器磁路第130页/共201页THANK YOU!第131页/共201页 如图4所示是典型的ABS的组成图。图图4.4 典型的典型的ABS系统结构图系统结构图1车轮转速传感器；车轮转速传感器；2右前制动器；右前制动器；3制动主缸；制动主缸；4储液室；储液室；5真空真空助力器；助力器；6电子控制装置电子控制装置(ECU) ；7右后制动器；右后制动器；8左后制动器；左后制动器；9比例阀；比例阀；10ABS警示灯；警示灯；11储液器；储液器；12调压电磁阀总成；调压电磁阀总成；13电动电动泵总成；泵总成；14左前制动器左前制动器第132页/共20

52、1页 在该系统中，每一个车轮上都安装一个转速传感器，将关于各车轮转速的信号输入ECU。ECU根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令，控制制动压力调节装置对各个制动轮缸的制动压力进行调节，将车轮的滑移率控制在10%到25%之间。 第133页/共201页 比例阀通过控制前后轮制动轮缸制动液压力的大小，保证汽车在常规制动时前轮先于后轮抱死，以改善制动性能。 在制动防抱死系统出现故障时，装在仪表盘上的制动防抱死系统报警灯就发亮，提醒驾驶员制动防抱死系统出现了故障。制动防抱死系统的工作过程可以分为常规制动、制动压力降低、制动压力保持和制动压力升高等四个阶段

53、。 第134页/共201页 (1)常规制动阶段常规制动阶段 如图4.5(a)所示，在常规制动过程中，制动防抱死装置不起作用，制动防抱死装置的ECU控制磁化线圈不通电。第135页/共201页(a) 常规制动 图4.5 制动防抱死系统工作示意图1制动总泵；2、5、11单向阀；3液压泵和电动机总成；4ECU；6储液罐；7前轮轮速传感器；8盘式制动分泵；9回位弹簧；10磁化线圈；12三位电磁换向阀 第136页/共201页 三位电磁换向阀阀芯在回位弹簧推动下处在最下端的工作位置，此时B孔保持打开状态，C孔保持关闭状态。当踩下制动踏板时，制动总泵中的制动液压力升高，制动液经B孔和C孔流至车轮制动分泵中，推

54、动制动分泵中的柱塞将车轮制动盘夹紧。这时单向阀2、5和11关闭，液压泵和电动机总成不工作。当松开制动踏板时，制动分泵中的制动液一部分经A孔和B孔流回制动总泵，另一部分经A孔和单向阀11流回制动总泵。 第137页/共201页(2) 制动压力降低阶段 随着压力的升高，车轮即将抱死，这时车速传感器把该信号传给ECU，ECU控制执行器磁化线圈通入电流，从而产生电磁力使三位电磁阀阀芯移动到上端。如图4.5(b)所示，这时B孔关闭，C孔打开，结果使车轮制动分泵中的一小部分制动液通过A孔和B孔进入储液罐。 同时ECU给液压泵和电动机总成发出信号，使其开始工作，将储液罐中的制动液送回制动总泵。 第138页/共

55、201页 (b) 压力降低 图4.5 制动防抱死系统工作示意图1制动总泵；2、5、11单向阀；3液压泵和电动机总成；4ECU；6储液罐；7前轮轮速传感器；8盘式制动分泵；9回位弹簧；10磁化线圈；12三位电磁换向阀第139页/共201页 由于单向阀11是关闭的，所以制动总泵中的制动液不能进入三位电磁换向阀中，因此车轮制动分泵中的制动液压力降低，从而达到防止车轮抱死的目的。第140页/共201页(3) 制动压力保持阶段 当制动分泵中的制动管路压力降低(或在升压过程中压力升高)，使车速达到预定值时，车速传感器给ECU传送相应信号，ECU控制磁化线圈通入较小的电流，磁化线圈产生的磁力将相应减小，三位

56、电磁换向阀阀芯在回位弹簧的作用下移至中间位置。如图4.5(c)所示， 第141页/共201页 (c) 压力保持 图4.5 制动防抱死系统工作示意图1制动总泵；2、5、11单向阀；3液压泵和电动机总成；4ECU；6储液罐；7前轮轮速传感器；8盘式制动分泵；9回位弹簧；10磁化线圈；12三位电磁换向阀 第142页/共201页 B孔和C孔都关闭，同时单向阀2、5和11也都关闭，所以制动分泵中的制动液被封闭，压力得以保持。第143页/共201页(4) 制动压力升高阶段 只有制动分泵中的制动液压力升高时，才能产生更大的制动力，从而使车速尽快降低。为此，ECU使磁化线圈断电，三位电磁换向阀被回位弹簧拉下，

57、如图4.5(d)所示。此时B孔打开，C孔关闭，制动总泵中的制动液经B孔和A孔流至车轮制动分泵中，从而使制动分泵中的制动液压力升高，制动力增大。 第144页/共201页(d) 压力升高 图4.5 制动防抱死系统工作示意图1制动总泵；2、5、11单向阀；3液压泵和电动机总成；4ECU；6储液罐；7前轮轮速传感器；8盘式制动分泵；9回位弹簧；10磁化线圈；12三位电磁换向阀第145页/共201页 当制动力增大到一定程度时，车轮又会出现即将抱死的状态，这时又需对制动分泵降压，从而开始下一个降压-保压-升压循环。 制动防抱死装置是以脉冲的形式(脉冲频率为4Hz到10Hz)对制动压力进行调节，始终将车轮的

58、滑移率控制在10%到30%的范围内，防止车轮抱死拖滑，最大限度地保证了制动时汽车的稳定性，缩短了制动距离。第146页/共201页3. ABS系统结构组成 1.ABS系统传感器 在现代汽车电子控制驱动及制动系统中都设置有获取汽车车轮转速信号的车轮转速传感器，也称车轮速度传感器或轮速传感器。 第147页/共201页3. ABS系统结构组成 对于ASR系统的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器，轮速传感器通常与ABS系统共用，而节气门位置传感器与发动机电控燃油喷射系统共用。第148页/共201页3. ABS系统结构组成 因此，以下仅介绍车轮转速传感器，车轮转速传感器分为电磁式和霍尔式两种。第14

59、9页/共201页1.电磁式车轮转速传感器 车轮转速传感器由电磁感应传感头和齿圈两部分组成。 传感头是一个静止部件，通常由永久性磁心、电磁线圈和磁极等构成，用于测量非驱动 车轮转速的传感头安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如制动底板、转向节、半轴套管等。 第150页/共201页(a) 驱动车轮驱动车轮 (b) 非驱动车轮非驱动车轮图图4.13 车速转速传感头在车轮上的安装车速转速传感头在车轮上的安装1、8电磁感应式传感器；电磁感应式传感器；2半轴；半轴；3悬架支承；悬架支承；4、7齿圈；齿圈；5轮毂；轮毂；6转向节转向节 第151页/共201页(a) 主减速器主减速器 (b) 变速器变速器图图

60、4.14 车轮转速传感器在传动系统中的安装位置车轮转速传感器在传动系统中的安装位置1、5传感器；传感器；2、3齿圈；齿圈；4变速器变速器第152页/共201页(a) 齿隙与磁心端部相对时 (b) 齿顶与磁心端部相对时 图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理1齿圈；2磁心端部；3感应线圈引线；4感应线圈；5永久性磁心；6磁力线；7电磁感应式传感器；8磁极；9齿圈齿顶第153页/共201页(c) 传感器输出电压传感器输出电压图图4.15 电磁感应式车轮转速传感器的工作原理电磁感应式车轮转速传感器的工作原理1齿圈；齿圈；2磁心端部；磁心端部；3感应线圈引线；感应线圈引线；4感应感应线圈；线圈