论汽车防滑控制系统的应用与发展

1、安 徽 农 业 大 学毕 业 论 文课 题 名 称:论汽车防滑控制系统的应用与发展院、 专 业: 安徽农业大学职业技术学院、汽车检测与维修设计人姓名: 张章指 导 老 师: 胡伟2009年3月4日论汽车防滑控制系统的应用与发展  摘要      近几年来，随着道路的加宽和车辆行驶密度的增加。汽车行驶安全问题越来越受到社会各界人士的高度关注。与此同时一些有关提高汽车行驶安全的措施也被提出。汽车防滑控制系统（ABS、ASR）就是在这种潮流中应运而生，并得到了很好的发展和很好的应用。本文就是基于此种原因展开了对防滑控制系统的讨论。本文分别从

2、防滑控制系统的基本概念、基本工作理论、控制原理、重要组成部件的结构和工作原理、以及防滑控制系统在国内外的发展情况和发展趋势等方面对防滑控制系统进行了简单的阐述。向大家说明了防滑控制系统在汽车安全方面所起到的重要作用。希望能对大家的行车安全有所帮助。     关键词：防滑控制系统、ABS、ASR、汽车、安全、理论、Abstract In the last few years, along with path broaden and vehicles travel density increase.The automobile travel security

3、 problem more and more receives the social people from all walks of life's high attention.At the same time some related enhance the automobile travel security the measure also to propose.The automobile skid prevention control system (ABS, ASR) are arise at the historic moment in this kind of tid

4、al current, and obtained the very good development and the very good application.This article has launched based on this kind of reason to the skid prevention control system discussion.This article separately from the skid prevention control system basic concept, the basic work theory, the control p

5、rinciple, importantly composed the part the structure and the principle of work, as well as the skid prevention control system in domestic and foreign aspects and so on development situation and trend of development has carried on the simple elaboration to the skid prevention control system.Explaine

6、d to everybody the skid prevention control system the vital role which plays in the auto safety aspect.The hope can have the help to everybody traffic safety. Key word: Skid prevention control system, ABS, ASR, automobile, security, theory,     目录     第一章：概述.第

7、二章：防滑控制系统的基本结构.4     第三章：防滑控制系统的工作原理.6第四章：防滑控制系统的控制原理.12第五章：防滑控制系统的应用.14第六章：防滑控制系统的发展19结论：.24    致谢：.25    参考文献：.26         第一章 概述1、1防滑控制系统的简介    随着时代的发展社会的进步，汽车工业得到了飞速的发展。汽车不仅从它的外观、舒适度、动力性、速度等方面

8、有了很大的进步。同时汽车安全也得到了发展。那么汽车防滑控制系统就是在这种发展潮流中应运而生，并得到了很快的发展和在汽车上很好应用。  汽车防滑控制系统最初只是在制动过程中防止车轮被制动抱死，避免车轮在道路上做纯碎的滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离。随着对汽车安全性能的不断提高，防滑控制系统也得到了进一步的发展。不仅仅能在刹车过程中防止车轮抱死而且能够在驱动过程中（特别是起步、加速、转弯等过程中）防止驱动车轮发生滑转。从而进一步提高汽车驱动过程中的方向稳定性，转向操纵能力和加速性能。纵观防滑控制系统的发展历程大体可以分为四个阶段：第一阶段重点在于解决控

9、制方面的技术难题。第二阶段则侧重于提高系统的安全性和可靠性。第三阶段更注重于降低成本，以达到防滑控制系统在汽车上日益普及的目的。第四阶段以追求高的效能成本比为目的。1、2防滑控制系统的基本知识1、2、1防滑控制系统的概念防滑控制系统包括两方面的内容：1、制动防抱死系统-ABS；2、驱动防滑控制系统-ASR；ABS是汽车制动防抱死系统的饿英文缩写，全称是Anti-Lock Brack System其目的是防止汽车制动时车轮被抱死，在路面上做纯碎的滑移。ASR是汽车驱动防滑控制系统的英文缩写，全称是Acceleration Slip Regulation 起目的是防止车轮在驱动过程中做纯碎的滑转。

10、1、2、2车轮滑动率在汽车的实际行驶过程中，车轮在路面上的纵向运动可以分为两种运动形式-滑动和滚动。车轮相对于路面的滑动又可以区分为滑移和滑转两种形式。引入车轮滑动率的概念可以表征在车轮纵向运动中滑动成分所占的比例。汽车在行驶过程中存在两种速度：1、车速（车轮中心的纵向速度），2、轮速（车轮圆周速度）。当两者相同时车轮在路面上做纯滚动，当两者不同时则发生滑动。汽车在制动过程中，车轮可能相对于路面做滑移。滑移成分在车轮中心纵向速度中所占的比例可以有滑移率S1来表征即 S1=(vwr)/v×100% （公式一）式中S1车轮滑移率； V车轮速度（车轮中心纵向速度m/s） W车轮转动角速度（

11、rad/s）； r车轮半径（m）a、当v=wr时 滑移率S1=0 车轮做纯滚动（最佳）b、当wr=0时 滑移率S1=100% 车轮被抱死，做纯滑动（应防止）c、当wr时滑移率0S1100% 车轮边滚边滑，行驶中既滚动又滑动汽车在驱动时，驱动车轮可能相对于路面发生滑转。滑转成分在车轮中心纵向速度中所占的比例可以由滑转率S2来表征即 S2=(wrv)/wr×100% （公式二） 式中S2车轮滑转率； V车轮速度（车轮中心纵向速度m/s） W车轮转动角速度（rad/s）； r车轮半径（m）a、当v=wr时 滑转率S2=0 车轮做纯滚动（最佳）b、当v=0时 滑转率S2=100% 车轮在路面

12、上做纯滑转（应防止） c、当vwr时 滑转率0S2100% 车轮边滚边滑转，行驶中既滚动又滑动1、2、3附着系数与滑动率S的关系车轮滑动率的大小对车轮与地面附着系数有很大的影响。下面给出了在不同路面上弹性轮胎与路面间的附着系数和滑动率S的一般性关系滑动率与纵向附着系数的关系由下图可以看出：（1）附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化；（2）在各种路面上， S=20%左右时，附着系数达到峰值；（3）上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。（4）汽车滑转率与附着系数的关系和滑移率与附着系数的关系基本相同。但是滑转率所指的只是针对驱动轮胎。对其他的非驱动轮胎不适用。（5）图中制动时的滑转率就是滑移率。图 1

13、-1（附着系数与滑动率的关系）1、2、5防滑控制系统对汽车行驶性能的影响由于汽车防滑控制系统能够使被控制的车辆在制动和驱动、加速等过程中，获得较大的横向作用力和纵向作用力，从而大大改善了汽车的行驶性能。1、提高汽车行驶的方向稳定性；2、保持汽车的转向操纵能力；3、缩短汽车懂得制动距离；4、提高汽车的加速性能和爬坡能力。 第二章：防滑控制系统的基本结构通过上述的简单了解，我们知道防滑控制系统包括ABS、ASR两方面内容。防滑控制系统在汽车安全方面是不可或缺的。它的存在可以让驾驶员放心的驾驶。无论在制动或启动时都不必过渡紧张。对行车安全是一个很大的保障。那么防滑控制系统到底有那几部分组成的呢？下面

14、让我们简单了解一下。2、1 、1 ABS的基本组成ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制单元和ABS指示灯等组成。（图21）在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能不尽相同。1车轮转速传感器 为了检测车轮的转速，在前后左右各车轮上都安装一个轮速传感器。这种布置方法被称为传感器布置方式。 在前轮驱动汽车上，可使用3传感器方式，即在前差速器前部安装一个车轮转传感器，然后在左右后轮各安装一个车轮转速传感器。 齿轮脉冲信号发生器装在车轮上，齿轮脉冲信号发生器产生的脉冲数和车轮的转速成正比。 以上传感器信号都输往电子控制

15、装置。 2、制动压力调节装置 一般汽车的制动系统分为三个独立的液压系统，即左前轮、右前轮和左右后轮。制动压力调节装置按照电子控制装置中电脑的指令，通过增压、保持油压、调压来调节上述三个系统4个车轮的制动油压。 制动压力调节装置附有专用的电动泵，如果需要提高油压，驱动电动机提高油压。 3、电子控制装置 基于各车轮传感器送来的信号，利用电子控制装置的电脑，按预先确定好的判断程序计算各车轮的制动力。根据计算结果，如果需要加大制动力，就打开进油电磁阀，如果需要解除制动就打开泄油电磁阀。图 21（ABS的基本组成）2、1、2 ABS的分类 按机械式、电子式分类,两者有以下不同 1、电子式ABS是根据不同

16、的车型所设计的，它的安装需要专业的技术，如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计和电瓶容量，没有通用性；机械式ABS的通用性强，只要是液压刹车装置的车辆都可使用，可以从一辆车换装到另一辆车上，而且安装只要30分钟。2、电子式ABS的体积大，而成品车不一定有足够的空间安装电子ABS，相比之下，机械式的ABS的体积较小，占用空间少。 3、机械式ABS是在车轮锁死的刹那开始作用，每秒钟作用612次；电子式ABS在踩刹车时就开始工作，根据不同的车速，每秒钟可作用60120次。 4、电子式ABS的成本较高，相比之下，使用机械式ABS要经济实用些。按控制通道分类,有以下几种: 四通道式、特点：附着系数利用

17、率高，制动时可以最大程度的利用每个车轮的最大附着力。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)，会影响汽车的制动方向稳定性。广州本田即是使用四通道ABS装置。 三通道式、特点：汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。三通道ABS在小轿车上被普遍采用。二通道式、特点：二通道式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顾，目前采用很少一通道式、特点：结构简单，成本低等，在轻型载货车上广泛应用。另外ABS 按照传感器可以分为：四传感器（4S）、三传感器（3S）、两传感器（2S）和单传感器（1S）等几种系统，这里就不做重点介绍。2、2 、1 ASR的基本组成

18、 ECU：ASR电控单元 执行器：制动压力调节器 节气门驱动装置 传感器：车轮轮速传感器 节气门开度传感器图22（ASR的基本组成）2、2、2 ASR的传感器1车轮轮速传感器：与ABS系统共享。2节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。3ASR选择开关：ASR专用的信号输入装置。ASR选择开关关闭时ASR不起作用。2、2、3 ASR的电控单元（ECU） 1、ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。2、ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。2、2、4 ASR的执行机构1、单独方式的制动压力调节装置

19、与ABS制动压力调节装置在结构上各自独立2、组合方式的ASR制动压力调节器ABS/ASR组合压力调节器2、3 ABS与ASR的比较1、ASR和ABS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。ASR系统与ABS系统的不同主要在于：（1）ABS系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；ASR系统（TRC）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的牵引力，确保行驶稳定性。（2）ABS系统对所有车轮起作用，控制

20、其滑移率；而ASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。（3）ABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于8km/h）时不起作用；而ASR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，当车速很高（80120 km/h）时不起作用。 第三章 防滑控制系统的工作原理 通过对上一章的简单了解，我们对防滑控制系统（ABS/ASR）的基本结构有了初步的认识。那么防滑控制系统的各个组成单元有是怎样相互配合工作的呢？下面让我们简单了解一下防滑控制系统的工作原理。3、1 ABS的工作原理在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控

21、制装置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。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封

22、闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定

23、时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大

24、，右前轮又开抬减速转动。 ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达320HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。 尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。3、2 ASR的工作原理ASR的工作原理与ABS的工作原理有很

25、大的相似之处，其基本工作原理是基本相同的。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ECU。ECU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，使驱动车轮的滑移率控制在目标范围之内。3、3、1 车轮转速传感器轮速传感器的功用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS/ASR的电控单元（ECU）。目前，用于ABS/ASR系统的速度的速度传感器主要有电磁式和霍尔式两种（1）电磁式转速传感器结构传感头的结构如下图（31）所示，它由永磁体2、极轴5和感

26、应线圈4等组成,极轴头部结构有凿式和柱式两种。 1、电缆 2、永磁铁 3、外壳 4、感应线圈 5、极轴 6、齿圈图31（电磁式传感头结构）齿圈6旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈末端的电缆1输入ABS/ASR的电控单元。当齿圈的转速发生变化时，感应电动势的频率也变化。ABS/ASR电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。 电磁式轮速传感器结构简单、成本低，但存在下述缺点：一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元就无法检测；二是响应频率不高。当转速过高时，传感器的频率

27、响应跟不上；三是抗电磁波干扰能力差。目前，国内外ABS系统的控制速度范围一般为15160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。（2）霍尔轮速传感器 霍尔轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体，霍尔元件和电子电路等组成，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮，如下图所示。 1、磁铁 2、霍尔元件 3、齿圈 图32（霍尔式传感头结构）当齿轮位于图中(a)所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当齿轮位于图中(b)所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。齿轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起

28、霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个毫伏(mV)级的准正弦波电压。此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压。 霍尔轮速传感器具有以下优点：其一是输出信号电压幅值不受转速的影响。；其二是频率响应高。其响应频率高达20kHz，相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。因此，霍尔传感器不仅广泛应用于ABS/ASR轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。3、3、2 制动压力调节装置 制动压力调节器串接在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。通常，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的制动压力调节器称作循环式调节器，把间接控制制动压力的制动压力调节器称作

29、可变容积式调节器。 循环式制动压力调节器 此种形式的制动压力调节器是在制动总缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路相通。 该系统的工作原理如下： (1)常规制动 常规制动过程中，ABS系统不工作。电磁线圈中无电流通过，电磁阀处于“升压”位置，此时制动主缸与轮缸直通，由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减。此时回油泵也不需工作。 (2）保压过程 当轮速传感器发出抱死危险信号时，ECU向电磁线圈通入一个较小的保持电流(约为最大电流的1/2)时，电磁阀处于“保压”位置。此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中的

30、制动压力保持一定。 图33（3）减压过程 如果在“保持压力”命令发出后，仍有车轮抱死信号，ECU即向电磁线圈通入一个最大电流，电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液室，轮缸压力下降。 图34（4）增压过程 当压力下降后车轮加速太快时，ECU便切断通往电磁阀的电流，主缸和轮缸再次相通，主缸中的高压制动液再次进入轮缸，使制动压力增加。图353、3、3电子控制装置（ECU）防滑控制系统的电子控制装置（ECU）是以微处理器为控制核心，配有输入和输出电路及电源组成。ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与A

31、BS电控单元常组合在一起。ECU由以下几个电路组成：1、车速传感器的输入放大电路。安装在各车轮上的车速传感器根据轮速输出交流信号，输入放大电路将交流信号放大成矩形波并整形后送往运算电路。2、运算电路。 运算电路主要运行车轮线速度、初始速度、滑移率、加减速度的运算，以及电磁阀的开启控制运算和监控运算。3、电磁阀控制电路。接受来自运算电路的减压、保持和增压信号，控制电磁阀的电流。4、稳压电源、电源监控系统故障反馈电路和继电器驱动电路。在蓄电池供给ECU内部所用5V稳压电压的同时，上述电路监控着12V和5V电压是否在规定范围内，并对轮速传感器输入放大电路、运算电路和电磁阀控制电路的故障信号进行监视，

32、控制着继动电动机和继动阀门。出现故障信号时，关闭继动阀门，停止ABS工作，返回常规制动状态，同时仪表盘上的ABS警报灯变亮，让驾驶员知道有异常情况发生。 ECU的工作原理：ECU是ABS系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，一般是由两个微处理器和其它必要电路组成的、不可分解修理的整体单元，电控单元的基本输入信号是四个轮上传感器送来的轮速信号，输出信号是：给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号。电控单元有连续监测四轮传感器速度信号的功能。电控单元连续地检测来自全部四个车轮传感器传来的脉冲电信号，并将它们处理、转换成和轮速成正比的数值，从这些数值中电控单元可区

33、别哪个车轮速度快，哪个车轮速度慢。电控单元根据四个轮子的速度实施防抱死制动控制。电控单元以四个轮子的传感器传来的数据作为控制基础，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻就进入防抱死控制状态，向液压调节器输出幅值为12V的脉冲控制电压，以控制分泵(轮缸)上油路的通、断，分泵上油压的变化就调节了轮上的制动力，使车轮不会因一直有较大的制动力而让车轮完全抱死(通与断的频率一般在312次/秒)。3、3、4 节气门开度传感器和节气门驱动装置。在装有防滑控制系统的发动机上，有主节气门和副节气门。其中防滑控制系统是通过控制副节气门的开度来控制发动机的输出功率，从而进一步控制驱动车轮的驱动力的。在主、副节气门上都装有节

34、气门开度传感器。节气门开度传感器将节气门开度的信号采集起来并传送给到电子控制装置。节气门驱动装置由步进电机和传动机构组成。步进电机根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。控制过程如下：ASR不起作用时，辅助节气门处于全开位置，当需要减少发动机驱动力来控制车轮滑转时，ASR控制器输出信号使辅助节气门驱动机构工作，改变辅助节气门开度。（如下图）空气进口副节气门 副节气门位置传感器步进电机主节气门 主节气门位置传感器气缸图36第四章 防滑控制系统的控制方法 4、1、1 ABS的控制原理控制原理ABS分有机械式和电子式两种。由于机械式不论从精度还是实际效果都比不上

35、电子式，所以目前轿车上的ABS大多数是电子式的，它利用轿车上的液压制动系统，加上车轮转速传感器，电子控制器和电磁调节器组成了ABS，其中轮速传感器要和一种叫“齿圈”的元件配对使用，组成了ABS的传感机构。轮速传感器内有电磁线圈可产生磁力线，安装在车轮附近的一个固定部件上，齿圈安装在车轮轮辋上，车轮转动带动齿圈转动，齿圈切割磁力线使传感器内的电磁线圈感应出交变电流，其脉冲率与车轮转速成正比并被输往电子控制器内。电子控制器是一种微电子计算机，它根据各个轮速传感器的电流脉冲信号测出各个车轮的运动速度，加速度或者减速度，滑动率等数值，当这些数值超出正常值的范围内就会发出指令给电磁调节器。电磁调节器里面

36、的柱塞会依照指令上下移动，调节输入各个车轮制动分泵的油量，起到一个阀门的作用。 综合前述各个部件的功能，ABS的工作原理简单一点来讲，就是由轮速感应器监测车轮的转速，监测信号汇集到电子控制器内分析，一旦监测到车轮快要抱死时，电子控制器会发出指令给电磁调节器，由它控制油压分配阀调节各个车轮的制动分泵，以“一放一收”的点放形式来控制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。用点放形式来制动，即可急剧降低轮速，又可保持轮胎与地面的附着力。 4、1 、2 ABS的控制方法ABS技术的一个核心问题就是控制算法的研究。由于ABS系统是非线性系统，因此探索一种有效的控制方法是ABS系统发展的关键。近年来，国内外学者对

37、ABS的控制算法进行了很多理论研究，主要有以下几种控制方法。（一）逻辑门限值控制 这种控制方式的特点是不需要建立具体系统的数学模型，并且对系统的非线性控制很有效，比较适合用于ABS的控制。当其用于ABS的控制时，可以预选一个角减速度门限值，当实测值达到此门限值时，控制器发出指令，减小制动力，使车轮转速提高。再预选一个角加速度门限值，当实测值达到此门限值时，控制器发出指令，增加制动力，使车轮转速降低。以车轮角速度作为单信号输入，如上所述，同时在控制器中设置合理的角加速度、角减速度门限值，就可以实现防抱制动循环。因此整个控制过程比较简单，结构原理上比较容易实现。同时，如果控制参数选择合理，则可以达

38、到比较理想的控制效果，能够满足各种车辆的要求。但是逻辑门限值控制本身也存在一些不足。如它的控制逻辑比较复杂、波动较大，而且控制系统中的许多参数都是经过反复试验得出的经验数据，缺乏严谨的理论依据，对系统稳定性品质无法评价等。（二）滑模变结构控制由汽车防抱死制动的基本原理可知，其制动过程的本质问题是把车轮的滑移率控制在附着系数的峰值点Sk，则滑动模态变结构根据系统当时的状态、偏差及其导数值在不同的控制区域，以理想开关的方式切换控制量的大小和符号，以保证系统在滑动区域很小的范围内，状态轨迹S沿滑动换节曲线滑向控制目标。（三）最优控制最优控制方法是基于状态空间法的现代控制理论方法。它可以根据车辆地面系

39、统的数学模型，采用状态空间的概念，在时间域内研究汽车防抱死制动系统。最优控制方法和门限值控制方法不同，它是一种基于模型分析的控制方法。其思路是根据防抱死制动系统的各项控制要求，按照最优化的原理来求得制动防抱死系统的最优控制目标。这种控制方法的优点是考虑了控制过程中状态变化的历程而使控制过程平稳；缺点是控制效果的优劣主要依赖于系统的数学模型，控制质量难以准确把握。（四）PID控制PID控制方法的最大优点是不需要了解被控制对象的数学模型，只需要根据经验进行调节器参数的整定，这个特点正好满足了ABS控制系统建模比较困难的特点。显然，对于单一路面（期望滑移率固定）的路面来说，PID控制的特点决了它的实

40、用性很强，但是我们很难确定一种准确的轮胎模型来实时确定不同制动工况下的期望滑移率，所以在实际产品中并不适用。目前，许多研究者把研究的重点放在建立准确的轮胎模型或者通过其他的方式来识别路况的方法上，以期望和PID控制方法联合起来应用于ABS，并且己经取得了部分研究成果，但还不能进入实用阶段。（五）模糊控制模糊控制是基于经验规则的控制，具有不依赖对象的数学模型，便于利用人的经验知识，具有鲁棒性强和简单实用等优点。控制规则符合人的思维规律。缺点是没有有效通用的计算方法，只能依靠设计者的经验和反复调试。4、2、1 ASR的控制原理ASR的控制原理与ABS的控制原理基本上是相同的。ASR的电子控制装置（

41、通常情况下是与ABS的电子控制装置是结合在一起使用）通过对各个传感器输送过来的信号进行处理。当发现汽车的某个驱动车轮要发生滑转现象时，ASR的电子控制装置就会对各执行机构发出信号进行调节驱动力矩或制动力矩。使驱动车轮避免发生滑转现象。4、2、2 ASR的控制方法1发动机输出功率控制：在汽车起步、加速时，ASR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：辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。2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。普遍采用ASR与ABS组合的液压控制系统，在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。3.同时

42、控制发动机输出功率和驱动轮制动力：控制信号同时起动ASR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率，以达到理想的控制效果。4.防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential) 控制：LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从0%100%。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。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，便可调节差速器的锁止程度。图

43、415.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。第五章 防滑控制系统的应用5、1、1 防滑控制系统的应用 第一台防抱死制动系统 ABS(Ant-ilock Brake System), 在 1950 年问世，首先被应用在航空领域的飞机上， 1968 年开始研究在汽车上应用。 70 年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了 ABS 在汽车上的应用。 1980 年后，电脑控制的 ABS 逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。到目前为止，一些中

44、高级豪华轿车，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列，英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列，意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列，法国的波尔舍系列，美国福特的 TX3 、 30X 、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列，日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女 300Z 等系列，均采用了先进的 ABS 。到 1993 年，美国在轿车上安装 ABS 已达46% ，现今在世界各国生产的轿车中有近 75% 的轿车应用 ABS 。 ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱动轮的

45、转速。ASR大多借用ABS的硬件，两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。目前，ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用，并且欧共体法规EEC/71/320已强制性规定在总质量大于3.5t的某些载货车上使用，重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用，并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性，但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能，同时可进行制动强度的控制。今天，ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备现以丰田凌志LS400型轿车为例。防滑控制系统在丰田轿车上称为ABS/TRC防滑控制系统，它具有防抱死制动和驱动防滑功能。在车辆

46、紧急制动时，通过采用四通道、流通调压方式，对四个车轮进行防抱死制动控制；在驱动过程中，通过调节节气门的开度来控制发动机的输出转矩以及通过驱动轮介入制动的方式对两个驱动后轮进行防滑转控制A、主要组成主要由轮速传感器，ASR/TRC，ECU，ABS执行器（制动压力调节器），TRC制动执行器（隔离电磁阀总成和制动供能总成），副节气门位置传感器等组成。B、工作过程（1）未进入工作状态时在ABS/TRC未进入防抱死制动和驱动防滑转控制时，制动压力调节器以及TRC隔离电磁阀总成中的各个电磁阀都不通电，各电磁阀处于状态，制动总泵至各车轮制动分泵的制动液油路都处于流通状态。蓄能器中制动液的压力保持在一定的范围

47、内，控制副节气门是步进电动机不通电，副节气门处于全开位置（2）驾驶员踩下制动踏板时1常规制动时，当驾驶员踩下制动踏板进行制动时，制动总泵中的制动液通过个调压电磁阀进入制动总泵，各制动分泵的制动压力随制动总泵输出的制动液压力而变化2ABS工作时，在制动过程中，若ECU根据转速传感器输入的信号判断出有车轮趋于抱死时，ABS/TRC系统就进入防抱死制动的减压保压增压的循环过程3驱动轮滑转时在汽车起步、加速和行驶过程中，ECU根据轮速传感器输入的信号，判定驱动轮（LS400为后轮）的滑移率超过门限值时，就进入驱动防滑转控制过程。ECU首先使控制副节气门的步进电动机通电运转，减小节气门的开度来减小进入发

48、动机的进气量，使发动机的输出转矩减小。当ECU判定需要对驱动车轮进行制动介入时，就将TRC隔离电磁阀总成中的三个隔离电磁阀通电，使制动总泵隔离电磁阀处于关闭状态，使蓄能器隔离电磁阀和储液器隔离电磁阀处于流通状态。此时，蓄能器中被加压是制动液会通过蓄能器隔离电磁阀、后轮三位三通调压电磁阀进入后轮的制动分泵，使后轮制动分泵中的制动压力增大。在驱动防滑转制动介入过程中，ECU通过独立地控制两个后轮调压电磁阀的电流值，对两个后轮制动分泵的制动压力进行减小、保持、增大的循环调节，以防止驱动车轮滑转并使驱动车轮的滑移率保持在规定的范围内。值得注意的是在，在此时的压力调节过程中，增压时进入制动分泵中的制动液

49、，不是来自制动总泵，而是来自蓄能器；减压时从制动分泵流出来的制动液不是流回蓄液器，而是经过调压电磁阀、储液器隔离电磁阀流回制动总泵的储液室，此时ABS电动回液泵并不工作。另外，在TRC装置工作过程中，当压力开关检测到蓄能器中的液压下降到一定值时，ECU会接通电动供液泵电路，使供液泵工作，将蓄能器中的制动液压力升高到规定值C、 驱动防滑控制系统的检修初步检查是在防滑控制系统出现明显故障而不能正常工作时首先采取的检测与诊断方法，例如仪表板上的ABS故障指示灯常亮不熄，系统不能工作。初步检查方法1.     检查驻车制动是否完全释放2.  

50、   检查制动液液面是否在规定的范围内3.     检查ABS ECU导线插头、插座的连接是否良好，插接器以及导线是否损坏4.     检查下例导线插接器（插头和插座）以及导线的连接或接触是否良好     制动压力调节器上的电磁阀插接器     制动压力调节器上的主控制阀插接器     连接压力警告开关和压力控制开关的插座器     制动

51、液液面指示灯开关插座器     轮速传感器的插座器     电动泵的插座器5.     检查所有的继电器、熔丝是否完好，插座是否牢固6.     检查蓄电池容量和电压是否在规定的范围内，检查蓄电池正极，负极导线是连接是否牢靠，连接是否清洁7.     检查ABS ECU、制动压力调节器等接地端的接触是否良好8.     检查接触车轮胎面纹槽的深度是否符合规定

52、，检查轮胎气压是否符合要求9.     检查ABS系统各零件有无明显损伤10.  检查制动警告灯故障指示灯工作是否正常如果用初步检查方法不能确定故障部位就需要转入以后的检查步骤。下面我们来浅谈一下防滑控制系统的故障检测与维修。5、1、2 防滑控制系统的故障检测与维修 防滑控制系统大都具有自诊断和故障保险功能，当点火开关处于点火位置时，电子控制装置会自动对车轮转速传感器、制动压力调节装置中的电气元件(如电磁阀、电动机)、继电器等进行静态测试。在此期间，防抱死警告灯、防滑转警告灯会自动点亮，由此可以检查防抱死警告灯及其线路是否存在故障。系统静态自检

53、持续的时间很短。一般只需35s。在自检过程中，如果电子控制装置发现系统中存在故障，将会以故障代码的形式存储记忆故障情况，防抱死警告灯将会持续点亮，防滑控制系统将不进入工作状态，汽车的制动系统恢复为常规的制动系统。自检过程中，如果电子控制装置未发现系统中有故障存在，在自检过程结束以后，防抱死警告灯将会自动熄灭。当汽车的速度达到一定值(例如5kmh或8kmh)时，防滑控制系统的电子控制装置对系统中的一些电气元件，如车轮转速传感器、电磁阀和电动泵等进行动态测试。在动态测试时，如果发现系统中有故障存在，电子控制装置将会以故障代码的形式存储记忆故障情况，并使防抱死警告灯持续点亮，汽车的制动系统将恢复为常

54、规制动系统。此外，电子控制装置还在系统处于工作状态期间通过对系统中的电气元件进行监测，检查系统中是否存在故障，一旦发现系统中发生故障，电子控制装置将会以故障代码的形式存储记忆系统的故障情况，并使系统退出工作状态，防抱死警告灯也会持续点亮。当防抱死警告灯持续点亮时，表明系统因故障已退出工作状态，并已将故障情况以故障代码的形式存储记忆。但是，并非系统中的所有故障都可由电子控制装置检查出来。因此，即使防抱死警告灯未持续点亮，但发觉系统的工作不正常时，也需对系统进行检查。1故障诊断与排除当防滑控制系统的警告灯持续点亮或感觉防滑控制系统工作不正常时，应及时对系统进行故障诊断与排除。在对系统进行故障诊断和

55、排除时，应按一定的步骤进行，才能取得良好的效果。一般的诊断步骤如下：确认故障情况和故障症状；对系统进行直观检查，检查是否有制动液渗漏、导线破损、插头松脱、制动液液位低等现象；读解故障代码，既可以用解码器直接读解，也可以通过警告灯读取故障代码，然后根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况；根据读解的故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行深入检查，确诊故障部位和故障原因；排除故障；清除故障代码；检查警告灯是否仍然持续点亮，如果警告灯仍然持续点亮，可能是系统中仍有故障存在，也可能是故障已经排除而故障代码未被清除；警告灯不再持续点亮后，进行路试，确认系统是否恢复正常工作。在故障诊断和维修过程中应

56、当注意：不仅不同型号的汽车所装备的防滑控制系统可能不同，而且即使是同一型号的汽车，由于生产年份不同，其装备的防滑控制系统也可能不同。防滑控制系统的故障大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线断路或短路、电磁阀电磁线圈断路或短路、电动泵电路断路或短路、车轮转速传感器电磁线圈断路或短路、继电器内部断路或短路，以及制动开关、液位开关和压力开关等不能正常工作引起的。另外，蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间的间隙过大或受到泥污沾染，储液室液位过低等也会影响系统的正常工作。2故障代码的读取与消除具有自诊断功能的防滑控制系统将故障代码存储在非易失存储器中，即使将点火开关断开，甚至拆下蓄电池，故障代码也不会自动消除。大多数具有自诊断功能的防滑控制系统可以通过跨接诊断插座中相应的端子，然后根据仪表板上的警告灯或电子控制装置上的发光二极管的闪烁情况来读取故障代码。读取代码后可从维修手册中查找故障代码所代表的故障情况，也可利用解码器直接读解故障代码。但是，即使是同一种防滑控制系统，在不同的车型上，诊断端子在诊断插座中的排列顺序也可能不同，所以，应根据维修手册确定所要跨接的端子。另外，不同的防滑控制系统在读取故