电控防抱死制动系统与电子伺服制动系统

第１７章

电控防抱死制动系统与电子伺服制动系统

１７.１

概述

１７.１.１电控防抱死制动系统（ABS）的理论基础

汽车制动过程中车轮滑动率S制：

S制=（ν—rω）/ν×100%S制——车轮相对于地面的滑动率

r——车轮的滚动半径，m；ω——车轮的转动角速度，rad/s；ν——车轮中心点的纵向移动速度；m/s汽车制动过程中附着系数与滑动率之间的关系。

１７.１.2电控防抱死制动系统的类型

１、类型

按照制动压力调节器与制动主缸之间的关系可以分为分置式ABS系统和整体式ABS系统。分置式ABS系统中的制动压力调节器是独立的结构，通过液压管路与制动主缸相连，其布置如下所示：整体式ABS系统

该系统是将制动主缸、液压助力器、制动压力调节器组合成一个整体，形成液压件总成，其布置如下图所示。２、控制通道

独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。（１）四通道ABS系统

（２）、三通道ABS系统

（３）双通道ABS系统

（４）、单通道ABS系统

１７.２电控防抱死制动系统的结构与工作原理

１７.２.１电控防抱死制动系统的基本组成与工作原理组成——电控防抱死制动系统由车轮转速传感器、制动压力调节器、电子控制单元（ECU）和ABS警示装置。工作原理在普通制动过程中，ABS系统不工作；在紧急制动过程中，ABS系统参与工作，电子控制单元根据车轮转速传感器送入的信号对制动压力进行着增大、保持、减小的循环控制。循环可达每秒3~20次（视具体车型而定）。ABS系统共性：１、ABS系统在车速较低时不起作用；2、制动车轮没有趋于抱死时，制动系统的动作过程与普通制动相同。

3、具有自诊断功能。

ABS系统具有以下一些优点：

１、增加了汽车的行驶稳定性。２、增强了制动效能，缩短了制动距离。

３、延长了轮胎的使用寿命。

４、使用方便，工作可靠。

１７.１.２电控防抱死制动系统的控制方式

电控防抱死系统一般可以分为电控液压式、电控气压式和气控液压式。

１、电控液压式防抱死系统：特点是在制动主缸与制动分泵之间加装一个液压制动压力调节器，由电子控制单元控制液压制动压力调节器，再由液压制动压力调节器来控制制动轮缸的制动压力，以达到车轮的防抱死效果，提高制动效能。

２、电控气压式防抱死系统

它主要应用于大中型汽车、牵引车及挂车等采用气压制动系统的车辆，特点是直接控制制动分泵的气压力，无须在制动系统中加装其它的部件，能比较方便地控制各制动车轮的制动力。

（１）商用车气压制动防抱死系统

（２）汽车挂车气压制动防抱死系统

如下图所示为牵引车（4２）和单轴半挂车组成的汽车列车气压制动系统采用的ABS基本组成。３、气控液压式ABS系统，气控液压式ABS系统主要安装在以下车型中：

①

中、大型载货车②

中、大型客车③

其它中、大型特殊车辆（１）气控液压增力器的输入气压控制方式（２）气控液压增力器的输出气压控制方式

（３）气控液压制动三轴轴用ABS系统

一般多轴（三轴以上）车都采用气控液压增力器的输入气压控制方式。

二轴型三轴车制动管路

二轴型三轴车ABS制动管路

１７.１.３车轮转速传感器

功用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电子控制单元（ECU）。目前，车轮转速传感器主要有电磁式和霍尔式。１７.１.４减速度传感器

功用是检测汽车的减速度，并将减速度的信号输入防抱死系统的电子控制单元，电子控制单元据此来判定道路的状况，从采取适当的控制动作。目前所用的减速传感器一般有以下三种：光电式、水银式、差动变压器式。1、光电式减速传感器

组成——两个发光二极管、二个光电三极管、一个透光板和信号转换电路。（如下图）工作原理２、水银开关式减速传感器

１７.１.５制动压力调节器

功用——接受电子控制单元（ECU）的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的调节。组成——电动油泵、储能器、主控制阀、电磁控制阀的一些控制开关。１、电动油泵

功用——给整个液压系统提供高压制动液。2、储能器

位于电磁阀和回油泵之间，从制动轮缸来的制动液进入储能器，进而压缩弹簧使储能器液压腔容积变大，暂时储存制动液。活塞－弹簧式储能器如下图：气囊式储能器

３、电磁控制阀

功用——实现对各个车轮制动力的控制。它是ABS系统中一个很重要的部件，一般ABS系统中都有一个或两个电磁阀体，其中有若干对电磁控制阀，分别对前、后轮的制动进行控制。常用的电磁阀有三位三通阀和二位二通阀。三位三通阀主要由阀体、供油阀、卸荷阀、单向阀、弹簧、无磁支撑环、电磁线圈等组成。如下图所示：工作过程（１）当电磁线圈中无电流通过时，由于主弹簧弹力大于副弹簧弹力，进油阀被打开，卸荷阀关闭，制动主缸与制动轮缸的油路接通，此时，轮缸的制动力能在没有ABS系统参加的普通制动情况下增大。也能在ABS系统参加工作的情况下增大。

（２）当电子控制单元向电磁线圈输入1/2最大工作电流时，电磁力使柱塞向上（如下图中为向下）的力与弹簧力的综合作用使柱塞保持在中间位置，同时将进油阀关闭，而卸荷阀仍处于关闭状态，此时，三孔间相互密封，轮缸内的制动压力保持一定值。（３）当电子控制单元向电磁线圈输入最大工作电流时，电磁力足以克服两个弹簧的弹力使柱塞进一步上移（如图为下移），此时，卸荷阀打开，轮缸通过卸荷阀与储液室相通，于是轮缸中的制动液就流入回油管，制动压力降低。常开式二位二通阀的内部结构如下图所示４、制动压力调节器的调压方式及工作原理

功用——通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。一般地，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的调节器称作循环式制动压力调节器；把间接控制制动压力的调节器称作可变容积式制动压力调节器。（１）循环式制动压力调节器循环式制动压力调节器是在制动主缸与制动轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力，该种压力调节系统的特点是制动压力油路与ABS压力控制油路相通。１）普通制动

ABS系统不工作，电磁线圈中无电流通过，制动主缸与制动轮缸直接相通，从制动主缸来的一定压力的制动液直接进入轮缸，轮缸的制动压力随主缸压力而变化，此时回油泵不工作。

２）紧急制动

（工作过程可以分解为以下三个状态）①保压状态

当电子控制单元检测到车轮滑动率在理想范围内时，ECU向电磁线圈输入一个较小的电流（约是1/2最大电流），电磁阀就处于保压位置，此时，主缸、轮缸和回油孔相互密封，轮缸中的制动压力保持一定。

②减压状态

ECU向电磁线圈输入一个较大的电流，柱塞移到上端，使电磁阀处于“减压”状态，此时，电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通，轮缸中的制动液经电磁阀流入储液室，轮缸中的制动压力下降。同时，电子控制单元驱动电动机启动，带动液压泵工作，把制动液经加压后送入主缸。

②保压状态

ECU向电磁线圈输入一个较小的电流（约是1/2最大电流），使电磁线圈的电磁降小，柱塞在弹簧力的作用下左移，把储能器、回油管和控制活塞工作腔的管路相互隔离，此时，控制活塞左侧的油压保持一定，控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下保持在一定的位置，单向阀仍处于关闭状态，轮缸侧的容积不变，其制动压力也保持一定。

③增压状态

ECU就切断通往电磁线圈的电流，柱塞回到左端的初始位置，使控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧的控制油压解除，控制活塞左移至最左端时，单向阀被打开，轮缸制动压力就随主缸压力的增大而增大。

（３）其它可变容积式制动压力调节器

①旁通式

如下图所示为旁通式制动压力调节器，正常情况下旁通阀受储能器的高压作用，不让主缸的制动液直接进入轮缸，而是通过衰减阀和旁通阀后再进入轮缸。

②本田式

普通制动时，输入、输出阀上的电磁线圈断电，将输出阀打开，输入阀关闭。

减压状态时，ECU同时给输入和输出阀通电，将输入阀打开，输出阀关闭。保压状态时，ECU将输入阀电磁线圈的电流切断，让输出阀电磁线圈仍然通电，即输入和输出阀同时关闭。增压状态时，ECU同时切断输入和输出阀的电磁线圈，将输出阀打开，输入阀关闭。如下图所示：

１７.１.６电子控制单元

ABS系统电子控制单元的基本组成与ASR系统相同，也是主要由输入级电路、运算电路、输出级电路及安全保护电路组成

外观图如下：ABS系统一般带有两个故障警告灯，红色的为制动故障警告灯，琥珀色（或黄色）的为ABS故障警告灯。若红色制动故障警告灯常亮，则说明制动液面过低或蓄压器中的压力下降（低于14MPa）,此时普通制动与ABS系统均不能正常工作，应察明故障原因并予以排除。若ABS故障警告灯常亮，说明电子控制单元发现ABS系统有故障，也应及时检修。

达科（DELCO）ABS系统故障警告灯如下图

１７.１.７典型的电控防抱死制动系统

１、BOSCHABS系统

它的制动压力调节器由电磁阀3a，储液器3b和油泵3c等组成。下图中a）增压状态；b）保压状态；c）减压状态２、达科（Ⅵ）ABS系统

达科（Ⅵ）ABS系统制动压力调节器位于主缸与轮缸之间，与主缸组合成一体，其内部装有电磁阀，两只前轮各一个，两个后轮共用一个，由电子控制单元控制，单向阀靠活塞的上下移动来控制开启和关闭，而活塞的上下移动由电动机中的驱动齿轮带动螺栓来驱动。

如下图所示为控制前轮的制动压力调节：普通制动时，电磁阀不工作，活塞位于上方，单向球阀打开，主缸的制动液通过电磁阀、单向阀到前轮制动器，此时电磁制动器（EMB）不通电，即处于制动状态，电动机不转。紧急制动时，电磁阀通电，油路被切断，此时电磁制动器（EMB）通电，电动机被释放，活塞在电动机驱动下向下移动，单向阀关闭，球阀与活塞之间出现小的空间。

ABS电控单元根据车轮的运转情况来控制电动机旋转，通过减速机构减速后传给螺栓，使活塞上下移动。当活塞上移时，空间变小，油压变大，制动力增加，即处于增压状态；当活塞不动时，油压不娈，即处于保压状态；当活塞下降时，油压变小，即处于减压状态。如此反复循环，使车轮制动保持在最佳状态。１７.２车轮防抱死制动系统的使用与检修

１７.２.１装备ABS系统的汽车常出现的现象

装备ABS系统的汽车行驶过程中常会发生警告灯常亮、紧急制动时出现车轮明显的抱死拖滑的印痕等现象，这些故障现象大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线短路或断路、电磁阀线圈短路或断路、电动泵电路短路或断路、车轮转速传感器电磁线圈短路或断路、继电器内部发生短路或断路、以及制动开关、液位开关和压力开关等不正常工作而引起。另外，蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间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。

7、不能让电控单元处于高温环境中。8、当蓄电池电压过低时，ABS系统将不能工作。9、具有ABS系统的制动系应使用专用的管路，因为该系统往往具有很高的压力。10、一般对于ABS系统中的传感器、电子控制单元的制动压力调节器都是不能修复的，若发生损坏应进行整体更换。11、应尽量选用生产厂家推荐的轮胎，否则会影响防抱制动效果。12、装备ABS系统的汽车，操纵上与没有装备ABS系统的汽车一样，但ABS系统工作时制动踏板会有些轻微的振动，也可能会听到一点“咔嚓、咔嚓”的声音，这属于正常现象，并非故障出现。

１７.２.３ABS的故障自诊断

１、故障码的读取

（１）从位于前排乘客侧仪表板下的接头盖上拔出诊断接头，将SCS短路插头连接到2引脚接头上。（２）在没有踩下制动踏板的情况下接通点火开关，否则系统将转入故障码清除模式。（３）若系统有故障，警告灯闪烁以显示故障代码，若存储器中无故障代码，警告灯就会熄灭。（４）根据警告闪烁的情况读取故障码。（５）关闭点火开关，并取下SCS短路插头。如果SCS短路插头未取下，则发动机启动后，警告灯会一直点亮。

２、故障码的清除

（１）将SCS短路插头连接到位于驾驶席侧脚踏板后的诊断接头（2引脚）上。（２）踩下制动踏板后，接通点火开关。同时保持制动踏板在踩下的位置不动。（３）在ABS警告灯熄灭后，松开制动踏板。（４）在警告灯亮起后，再次踩下制动踏板；在警告灯熄灭后再次松开制动踏板。（５）几秒后，ABS警告灯会闪烁两次，表明故障码已清除。如果警告灯不是闪烁两次，则需重复步骤（1）~（4）。若ABS警告灯闪烁两次后仍亮着，需再次检查故障代码，因为在转换到故障代码清除模式之前的诊断期间已检测到故障。（６）关闭点火开关，并拆下SCS短路插头。１７.２.２检修ABS的注意事项

1、ABS系统与普通制动系统是不可分的，普通制动系统一旦出现故障，ABS系统也就不能正常工作。2、ABS电控单元对电压、静电非常敏感，维修中稍有不慎就可能会损坏电控单元，因此，点火开关接通时，不可以拔或插电控单元上的连接器。3、维修车轮转速传感器时应特别小心，不要碰伤传感器头，不要用传感器齿圈作撬面，以免损坏，安装时不可用力敲击，磁隙可以调整的，在调整时应用非磁性工具。4、维修达科ABS液压控制装置时，应先进行泄压，以免高压油喷出伤人。5、制动液至少每二年更换一次，最好一年一次。6、要注意不能让电子控制装置受碰撞或敲击。

7、不能让电控单元处于高温环境中。8、当蓄电池电压过低时，ABS系统将不能工作，所以特别在汽车停驶长时间后启动时，应检查蓄电池电压。9、具有ABS系统的制动系应使用专用的管路，因为该系统往往具有很高的压力。10、一般对于ABS系统中的传感器、电子控制单元的制动压力调节器都是不能修复的，若发生损坏应进行整体更换。11、应尽量选用生产厂家推荐的轮胎，否则会影响防抱制动效果。

12、装备ABS系统的汽车，操纵上与没有装备ABS系统的汽车一样，但ABS系统工作时制动踏板会有些轻微的振动，也可能会听到一点“咔嚓、咔嚓”的声音，这属于正常现象，并非故障出现。

１７.２.３ABS的故障自诊断

１、故障码的读取

（１）从位于前排乘客侧仪表板下的接头盖上拔出诊断接头，将SCS短路插头连接到2引脚接头上。（２）在没有踩下制动踏板的情况下接通点火开关，否则系统将转入故障码清除模式。（３）若系统有故障，警告灯闪烁以显示故障代码，若存储器中无故障代码，警告灯就会熄灭。（４）根据警告闪烁的情况读取故障码。（５）关闭点火开关，并取下SCS短路插头。如果SCS短路插头未取下，则发动机启动后，警告灯会一直点亮。

２、故障码的清除

（１）将SCS短路插头连接到位于驾驶席侧脚踏板后的诊断接头（2引脚）上。（２）踩下制动踏板后，接通点火开关。同时保持制动踏板在踩下的位置不动。（３）在ABS警告灯熄灭后，松开制动踏板。（４）在警告灯亮起后，再次踩下制动踏板；在警告灯熄灭后再次松开制动踏板。（５）几秒后，ABS警告灯会闪烁两次，表明故障码已清除。如果警告灯不是闪烁两次，则需重复步骤（1）~（4）。若ABS警告灯闪烁两次后仍亮着，需再次检查故障代码，因为在转换到故障代码清除模式之前的诊断期间已检测到故障。（６）关闭点火开关，并拆下SCS短路插头。１７.２.４ABS故障的一般检查步骤

１、确认故障情况和故障症状。２、

先对ABS系统进行直观检查，检查制动液渗漏、导线破损、插头松脱、制动液液位过低等情况。３、利用自诊断系统进行读取故障码，既可以用解码器读取，也可以通过警告灯的闪码进行读取，然后根据维修手册查找故障代码代表的故障情况。４、根据故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行具体的检查，确定故障部位和故障原因。５、修理或更换部件以排除故障。６、清除故障码。７、检查故障警告灯是否仍然持续点亮，故障故障灯仍然持续点亮，则可能是系统仍存在故障，也可能是故障已经排除，但故障码未被清除。８、若警告灯不再持续点亮，则对车辆进行路试，确认ABS系统是否恢复正常工作。１７.２.５制动液的更换

１、对制动液的要求

（１）沸点要高（不低于260℃），以保证制动系不会产生“气阻”。（２）运动粘度要低，以保证ABS系统工作时循环控制动作能反应及时。（３）对金属、橡胶等无腐蚀作用。（４）性能稳定，能长期保存，当工作温度频繁变化时其化学性能应无大的变化。(5)吸湿沸点（制动液在含水量为3.5％时的沸点）要高。

２、制动液的更换与补充

（１）先将新制动液加至储液器的最高液位标记（MAX）处。（２）如果需要对ABS系统中的空气进行排除，应按规定的步骤进行放气。（３）将点火开关打到点火位置，反复踏下和放松制动踏板，直到电动泵开始工作为止。（４）待电动泵停止运转后，再对储液器中的液面进行检查。（５）如果储液器中的制动液液位在最高液位标记以上，先不要泄放过多的制动液，而应重复（3）和（4）过程。（６）如果储液器中的制动液液位在最高液位标记以下，应向储液器再次补充新的制动液，使其液位达到最高液位标记处，但切不可超过最高液位标记。否则，当蓄压器中的制动液排出时，制动液可能会溢出储液室。在ABS系统中，ABS系统电控单元会对储液室的制动液面进行监测，当液面过低时，ABS系统将会自动关闭，因此，应定期对储液室液面进行检查，并视具体情况及时补充制动液。１７.２.６制动系统的放气

一般应该用专用仪器按照特殊程序将空气放出.１７.３电控行驶平稳系统（ESP）

１７.３.１电控行驶平稳系统的功用与组成

功用——保持车辆在各种情况下的行驶稳定性，防止车辆由于行驶在不同的道路中因不同的附着力而产生各车轮的打滑。组成——传感器（轮速传感器、减速度传感器、横摆率传感器、转向角度传感器、制动液压传感器、节气门位置传感器）、电子控制单元（ECU）、执行器及警示装置。

LS400轿车上的VSC系统中各零部件的功用１、轮速传感器：装在每个车轮上，用于检测车轮旋转的角速度。２、减速度传感器：水平安装于汽车重心附近地板下方的中间位置，用于检测汽车的纵向和横向加速度。３、横摆率传感器：装在汽车行李箱前部，与汽车垂直轴线平行，用于检测汽车横摆率（汽车绕垂直轴旋转的角速度）。４、转向角度传感器：装于转向盘后侧，检测转向盘的转向角度。５、制动液压传感器：装于VSC液压控制装置上部，检测驾驶员进行制动操作时的制动液压力。６、节气门位置传感器：装于节气门体上，检测节气门的开度。７、电子控制单元：收信各传感器信息并起先计算处理，发出指令控制车轮制动力及发动机输出功率。８、VSC液压控制装置：正常情况下执行制动助力功能；当车轮在加速或减速中出现滑移时，执行TRC和ABS功能；当汽车出现侧滑时，把受到控制的制动液压加到每个车轮上。９、节气门执行器：在VSC系统控制发动机功率时，由它来启闭节气门。

１７.３.２电控行驶平稳系统的基本工作原理

１、转向过度（OverSteer）ESP系统把制动力加到外侧前轮，使车辆的转弯力量减小，同时使后轮的打滑现象也减少

２、转向不足（UnderSteer）

此时，电子控制单元会发出指令降低发动机转矩，并给内侧前轮加制动力，使其向内侧移动。１７.４伺服制动系统

１７.４.１伺服制动系统的功用

兼用人力和发动机动力作为制动的动力源，它能减轻驾驶员施加于制动踏板上的力，增加车轮制动力，达到操纵轻便、制动可靠的目的。１７.４.２伺服制动系统的类型

按助力部位和控制装置的操纵方式不同，可分为助力式和真空式两类。按伺服能量形式不同又可分为气压伺服式、真空伺服式和液压伺服式三种。

１７.４.３真空助力式伺服制动系统

奥迪100轿车真空助力式液压制动传动装置如下图：上海桑塔纳和一汽奥迪轿车所用的