ABS制动防抱死系统及其液压控制

《汽车液压与液力传动》Vehicle

hydraulic

drive

Technology教师：陈泽宇chenzy@东北大学专业课—

Part

seven

—制动防抱死系统及其液压控制技术Anti-lock

Braking

System

and

its

hydraulic

system1

制动防抱死系统概述ABS的组成与工作原理2ABS制动力调节控制阀ABS液压控制回路—

Contents

—ABS/ASR液压控制回路5ASR系统——是防止车辆在起步、加速或泥泞、冰雪路面上行驶时驱动轮产生滑转，用以提高汽车的驱动性能，改善操纵稳定性的装置。ABS是防止制动时车轮抱死在路面上滑移，而ASR则是防上驱动时车轮在路面上原地不动的滑转ASR的作用是当汽车加速时将轮胎滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮因为滑动而损失动力或因为过大动力输出造成一些安全问题。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象.ESP)，是博世（Bosch）公司的专利。第7章制动防抱死系统及其液压控制技术7.1制动防抱死系统概述ABS的作用与意义制动防抱死系统（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一种防止汽车紧急制动时车轮被抱死滑移的一种汽车辅助安全装置。驱动防滑控制系统（Acceleration

Slip

Regulation，ASR）TCS-

Traction

Control

SystemElectronic

Stability

Program,

ESP车身电子稳定系统第7章制动防抱死系统及其液压控制技术制动防抱死系统概述ABS的作用与意义制动防抱死系统（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一种防止汽车紧急制动时车轮被抱死滑移的一种汽车辅助安全装置。如果制动过程中车轮抱死？阻力系数降低，使制动距离增加如果前轮抱死，汽车会失去转向能力如果后轮抱死，汽车会失去稳定性，容易发生侧滑ASR系统——是防止车辆在起步、加速或泥泞、冰雪路面上行驶时驱动轮产生滑转，用以提高汽车的驱动性能，改善操纵稳定性的装置。ABS是防止制动时车轮抱死在路面上滑移，而ASR则是防上驱动时车轮在路面上原地不动的滑转ASR的作用是当汽车加速时将轮胎滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮因为滑动而损失动力或因为过大动力输出造成一些安全问题。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象.第7章制动防抱死液压系统制动防抱死系统概述ABS的作用与意义制动防抱死系统（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一种防止汽车紧急制动时车轮被抱死滑移的一种汽车辅助安全装置。如果制动过程中车轮抱死

？ABS的作用充分利用轮胎和地面的附着系数，从而缩短制动距离。确保前轮不会丧失转向能力避免后轮侧滑减少汽车制动时轮胎的磨损在20世纪30年代，ABS就已经在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车化在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。博博世世汽汽车车部部件件（（长长沙沙））有有限限公公司司系罗伯特.博世公司和博世（中国）投资有限公司投资9750万美元设立的外商独资经营公司，设立于2004年12月份，位于湖南长沙经济开发区。现有员工超过2000人。主要生产汽车部件、汽车电子设备系统及专用机器设备，现已逐步运作投产。

博博世世汽汽车车部部件件（（南南京京））有有限限公公司司博世汽车部件（南京）有限公司（原名南京华德火花塞有限公司）成立于1996年，是博世集团汽车售后事业部在中国最大的生产基地。现有员工800余人，主要从事火花塞的研发、匹配和生产加工，是目前国内各大汽车主机厂的首选。目前公司正着力于新规划的打造，包括火花塞产品的产能倍增计划和刹车片与汽车诊断设备生产线的筹建。博博世世汽汽车车部部件件（（苏苏州州））有有限限公公司司成立于1999年，位于江苏省苏州工业园区，现有员工超过3000人。博世在汽车零部件各个方面的研发及生产水平均居于世界领先地位，继柴油喷射系统在行业中取得巨大的成功之后，博世汽车的底盘系统、能源与车身系统、汽车多媒体系统、汽车电子系统和ATMO设备项目等部门也相继进驻博世（苏州）公司，博世汽车部件（苏州）有限公司将会成为博世汽车零部件生产及匹配中心。第7章制动防抱死系统及其液压控制7.1制动防抱死系统概述ABS的诞生与发展英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请专利；德国博世(Bosch)公司于1936年申请一项电液控制的ABS装置专利,促进了制动防抱死系统在汽车上的应用；20世纪40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止车轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。第7章制动防抱死液压系统亨利福特

Henry.Ford1863~19477.1制动防抱死系统概述ABS的诞生与发展20世纪40年代末，ABS成为了飞机的标准配备装置；20世纪50年代，ABS正式进入汽车领域；福特汽车公司于1954年在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置；1969

年福特使用了真空助力的ABS制动器。1978年ABS系统有了突破性发展。由于微处理器的引入，使ABS系统开始具有了智能，从而奠定了ABS系统的基础和基本模式。第7章制动防抱死液压系统7.1制动防抱死系统概述ABS的诞生与发展博世公司与奔驰公司于1978年合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统，并批量装于奔驰轿车上。20世纪80年代中期以后，借助于电子控制技术的进步，ABS的更为灵敏、成本更低、安装更方便、价格也更易被中小型家用轿车所接受，ABS的市场占有率迅速上升。如果对两个(或两个以上)车轮的制动压力同时进行调节，则称这种控制方式为同同时时控控制制。。以不易抱死的车轮不发生制动抱死为原则，为高选择方式；以易抱死的车轮不发生制动抱死为原则，为低选择方式第7章制动防抱死液压系统7.1制动防抱死系统概述ABS的分类□控制通道——能够独立进行制动压力调节的制动管路。四通道ABS系统三通道ABS系统二通道ABS系统单通道ABS系统同时控制选择方式高选择方式控制低选择方式控制第7章制动防抱死液压系统7.2

ABS的组成与基本工作原理ABS的系统组成ABS系统通常由车轮速度传感器、制动压力调节器、制动主缸、制动轮缸和电控单元ECU等组成。图7-1

ABS防抱死制动系统组成图使磁通量周期性增减，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压。第7章制动防抱死液压系统图7-2轮速传感器结构原理图7.2

ABS的组成与基本工作原理ABS基本工作原理□轮速传感器实时地检测车轮的转速，将转速转化为一个电压脉冲信号，发送给ECU单元。第7章制动防抱死液压系统7.2

ABS的组成与基本工作原理ABS基本工作原理控制器ECU根据轮速传感器信号，判断车轮转动状态，控制电磁阀动作，使系统升压、保压或减压将滑转率保持在20%左右区域。图7-3

ABS系统基本工作流程第7章制动防抱死液压系统7.2

ABS的组成与工作原理ABS基本控制策略ABS控制策略在ECU中运行。ECU根据轮速信息计算车速、滑动率、车轮加速度等。图7-4博世ABS控制策略控制电磁阀电流改变油路第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀限压阀当前、后制动管路压力p1和p2由零同步增长到一定值后，即自动将后制动管路中的压力值限定不变。工作原理特◆性当p曲1较线低时，阀口保持开启，p2=p1当p1增大到一定程度（ps）时，压缩弹簧使阀口关闭，p2不再随p1继续增大1-阀盖；2-阀门；3-活塞；4-密封圈；5-弹簧；6-阀体；图7-5限压阀结构图第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀比例阀当前后制动管路压力与同步增长到一定值后，使后轮管路压力的增量小于前轮管路压力的增量。□工作原理由于有效面积差，p2与p1同步增长的同时，产生下压力克服弹簧力。之后，p2与p1不再同步增长，而是满足如下关系：1-阀；2-活塞；3-弹簧图7-6比例阀结构图第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀比例阀当前后制动管路压力与同步增长到一定值后，使后轮管路压力的增量小于前轮管路压力的增量。工作原理特性曲线1-阀；2-活塞；3-弹簧图7-6比例阀结构图汽车在实际装载质量不同时，其总重力和重心位置变化较大，需要不同的制动管路压力分配特性，因此，需要一种可以根据不同的装载质量而改变制动力的感载阀。感载限压阀与感载比例阀的结构，基本与前面说到的限压阀与比例阀一致，唯一的区别就是，弹簧力由汽车载荷来确定，也即是说，弹簧力并非固定，而是随载荷变化而变化，从而实现ps随汽车载荷变化的目的。第7章制动防抱死液压系统图7-7感载阀结构图a.感载限压阀b.感载比例阀7.3

ABS制动力调节控制阀感载阀根据不同的装载质量而改变制动力分配关系特性曲线。通过载荷控制弹簧力，改变ps感载限压阀感载比例阀第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀电磁阀——配合ECU的指令改变油路方向，从而调节制动压力。三位三通电磁阀图7-8三位三通电磁阀示意图第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀电磁阀——配合ECU的指令改变油路方向，从而调节制动压力。三位三通电磁阀图7-8三位三通电磁阀示意图一个常开式，一个常闭式。原理一样，都是电磁阀吸合后压缩弹簧，从而将坐阀坐死，关闭油路第7章制动防抱死液压系统7.3

ABS制动力调节控制阀电磁阀——配合ECU的指令改变油路方向，从而调节制动压力。三位三通电磁阀二位二通电磁阀1－顶杆；2－壳体；3－限压阀；4－球阀；5－复位弹簧图7-9二位二通电磁阀示意图第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件线圈储液器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵循环式制动压力控制回路ABS增压状态图7-10

ABS防抱死制动控制回路电磁阀不通电，ABS不工作，回油泵也不工作，进入常规制动阶段第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件线圈储液器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵循环式制动压力控制回路ABS增压状态图7-10

ABS防抱死制动控制回路ABS保压状态电磁阀通较小的电流，电磁阀处于保压位置。第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件线圈储液器ECU轮缸电磁阀回油泵循环式制动压力控制回路ABS增压状态图7-10

ABS防抱死制动控制回路ABS保压状态ABS减压状态电磁阀通较大的电流，电磁阀处于减压位置。传感器第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路循环式制动压力控制回路图7-11三通道ABS防抱死制动控制回路第7章制动防抱死液压系统总泵常闭阀常开阀常闭阀断电：OFF7.4

ABS液压控制回路2位2通阀循环式制动压力控制回路常规制动阶段常开阀断电：ONABS不起作用，油压正常升压图7-12

2位2通电磁阀ABS系统原理图第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路总泵常开阀常闭阀2位2通阀循环式制动压力控制回路保压制动阶段常开阀通电：OFF常闭阀断电：OFF两个阀均关闭，油压保持不变图7-12

2位2通电磁阀ABS系统原理图第7章制动防抱死液压系统总泵常开阀常闭阀7.4

ABS液压控制回路2位2通阀循环式制动压力控制回路减压制动阶段常开阀通电：OFF常闭阀通电：ON进口关闭，出口打开，油压卸荷减压图7-12

2位2通电磁阀ABS系统原理图这是一个由2位2通阀组成的4通道ABS系统的完整回路图，完整油路图的分析和刚才的单个轮的分析是一样的。由ECU按照所设计的控制策略来综合控制4个通道。第7章制动防抱死液压系统图7-132位2通电磁阀ABS系统回路图7.4

ABS液压控制回路2位2通阀循环式制动压力控制回路□完整油路图除了上述2种常见的由换向阀来操纵的增压、减压和保压方式ABS之外，还有一种依靠活塞式液压缸的容积变化来实现增压、减压和保压的ABS系统。第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件控制活塞柱塞电磁阀线圈泵传感器单向阀轮缸储能器容积式制动压力调节器回路ABS增压状态电磁阀无电流，柱塞左移，控制活储液器ECU图7-14容积式ABS压力调节器原理图塞在弹簧作用下左移顶开单向阀。第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件控制活塞柱塞电磁阀线圈泵传感器阀轮缸储能器容积式制动压力调节器回路ABS增压状态储液器ECU图7-14容积式ABS压力调节器原理图ABS减压状态控制活塞在压力油作用下右移，轮单向缸侧容积增大，制动压力减小。第7章制动防抱死液压系统7.4

ABS液压控制回路主缸踏板液压部件控制活塞柱塞电磁阀线圈泵传感器单向阀轮缸储能器容积式制动压力调节器回路ABS增压状态储液器ECU图7-14容积式ABS压力调节器原理图ABS减压状态ABS保压状态控制活塞保持在某一位置，轮缸侧的容积不发生变化。驱动防滑ASR与ABS的原理有几分类似，但功能上有些区别第7章制动防抱死液压系统7.5

ABS/ASR液压控制回路驱动防滑控制ASRASR基本概念驱动防滑控制系统(Acceleration

Slip

Regulation,ASR)，用来对驱动轮的滑转率进行控制。提高汽车起步、加速的牵引力提高在溜滑路面行驶的行驶稳定性与ABS只对车轮制动所不同，ASR的控制对象更多也更复杂，不过这里只介绍与液压控制有关的内容——即对驱动轮的制动控制。而这部分，经常是与ABS融合使用，共用一个ECU和轮速传感器。第7章制动防抱死液压系统7.5

ABS/ASR液压控制回路ASR控制方式□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