汽车防抱死制动系统ABS课件

汽车防抱死制动系统ABS第一节汽车防抱死制动系统ABS发展情况防抱死制动系统ABS的概念驱动力控制系统TRC或ASR的概念防抱死制动系统ABS发展情况防抱死制动系统ABS的功能一、防抱死制动系统ABS的概念ABS：

Anti-lockingBrakeSystem—

防抱死制动系统

Anti-skidBrakeSystem—

防滑移制动系统

二、牵引力控制系统ABS的概念TRC或TRAC：TractionControlSystem—

驱动力控制系统、牵引力控制系统ASR：Anti-SlipRegulation—

驱动防滑转系驱动力控制系统TRC或ASR的含义低附着系数路面（如泥泞或有冰雪的路面）上起步或急加速时，驱动轮发生滑转，其结果是发动机扭矩损失，并有可能导致汽车滑移。TRC能在车轮开始滑转时，降低发动机的输出扭矩，使传递给车轮的驱动扭矩达到合适的程度，从而使汽车平稳起步或快速加速。TRC是ABS的完善和补充。即可独立设置，也可与ABS组合成一体化结构，常用ABS/TRC或ABS/ASR表示，统称防滑制动系统。既有防抱死滑移制动功能，又有驱动防滑转功能。三、防抱死制动系统发展情况ABS技术英国人霍纳摩尔于1920年研制发明并于1932年申请了专利。30年代，铁路机车应用，防止车轮在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止机轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈摩耗，飞机开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。汽车上最早应用是美国福特公司。1970年，Ford公司最早采用ABS--格尔斯·赫依斯公司生产的ABS，装备在1970款LincolnContinental（林肯·大陆）牌轿车上。生产ABS公司：德尔科（Delco）公司、本迪克斯（Bendix）公司应用车型：通用别克（Buick）、雪佛莱（Chevrolet）、旁蒂克（Pontiac）车系

TOYOTA公司：ABS称为电子滑移控制系统ESC（ElectronicSkidControlledSystem）,最早装备在1971款丰田皇冠（Crown）牌轿车上。瓦布克（WABCO）公司：1986年在北京设立办事处向我国推广ABS戴维斯（Teves）公司：桑塔纳2000GSi型轿车MK20型ABS--上海汽车制动系统有限公司引进戴维斯技术合资生产四、防抱死制动系统ABS的功能前轮抱死制动时：虽然汽车基本上沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力，驾驶员在制动过程中躲避障碍物、行人以及在弯道上行驶所必须采取的转向操纵控制就无法实现－－失去转向控制能力。后轮抱死制动时：汽车的制动稳定性就会变差，在很小的侧向力作用下，汽车就会发生甩尾，甚至出现调头等危险现象－－甩尾、调头。ABS功用：在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而获得最佳制动性能（缩短制动距离、提高方向稳定性、增强转向控制能力），减少交通事故。第二节防抱死制动的基本理论一、制动车轮受力分析二、车轮滑移率S三、滑移率S与附着系数

的关系一、制动车轮受力分析Mμ－

制动器摩擦力矩（制动力Fμ

）；Fx

－地面制动力；

Fz

－地面对车轮的法向反作用力；G－车轮垂直载荷；

T－车轴对车轮的推力；F

－地面附着力；ω－车轮的角速度；v－汽车行驶速度；r－车轮半径。车轮上各作用力的关系Mμ－

制动器摩擦力矩；Fx

－地面制动力；Fz

－地面法向反作用力；G－车轮垂直载荷；T－车轴对车轮的推力；F

－轮胎-道路附着力；ω－车轮的角速度；v－汽车行驶速度；r－车轮半径;Fμ－

制动器制动力。当制动踏板力（或制动分泵压力）P较小时，地面制动力Fx可以克服制动器制动力Fμ而使车轮继续滚动，此时：Fx＝Fμ，Fxmax＝

F

＝

Fz

。

Fμ

＞Fxmax＝

F

＝

Fz时，车轮抱死滑移。

二、车轮滑移率SV－车速（车轮中心纵向速度，m/s）；Vw－轮速（车轮瞬时圆周速度，vw＝rω，m/s）；r－车轮半径（m）；ω－车轮转动角速度（rad/s）。当v＝vw时，滑移率S＝0，车轮自由滚动；当vw＝0时，滑移率S＝100%，车轮完全抱死滑移；当v＞vw时，滑移率0＜S＜100％，车轮既滚动又滑动。滑移率越大，车轮滑移程度越大。（一）影响车轮滑移率S的因素在制动过程中，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。因此影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面：（1）车轮载客人数或载物量；（2）前、后轴的载荷分布；（3）轮胎-道路附着状况；（4）路面种类和路面状况；（5）制动力大小及其增长速率。（二）车轮滑移率S与附着系数

的关系图13－2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）B－纵向附着系数；

S－横向附着系数；S－车轮滑移率综上所述，为了获得最佳制动性能，应将车轮滑移率控制在10％～30％范围内。采用ABS：控制S＝10％～30％第三节ABS组成与类型一、防抱死制动系统组成二、防抱死制动系统的优点三、防抱死制动系统的类型一、防抱死制动系统ABS的组成图13－4防抱死制动系统ABS组成简图防抱死制动系统ABS零部件安装位置图13－5ABS零部件安装位置二、防抱死制动系统ABS的优点（1）缩短制动距离。ABS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）；（2）保持汽车制动时的方向稳定性；（3）保持汽车制动时的转向控制能力；（4）减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈地拖痕，提高轮胎使用寿命；（5）减少驾驶员的疲劳强度（特别是汽车制动时的紧张情绪）。

三、防抱死制动系统ABS的类型电子控制ABS控制车轮的方式分为““轮控式”与轴控式”两种。控制通道：ABS工作时，能够独立进行制动压力调节的制动管路。如果每个车轮各占用一个控制通道，就称为轮控式或独立控制式。如果两个车轮占用同一个控制通道，就称为同时控制。当同时控制的两个车轮在同一轴上时，就称为轴控式。

轴控式又分为“低选控制（SL）”和“高选控制（SH）”两种。当汽车的左、右车轮行驶在附着系数不同的路面上时，由于左、右车轮与路面之间的附着力不同，因此制动时左、右车轮抱死的时机不同，附着系数小的车轮先抱死，附着系数大的车轮后抱死。

当车轮采用同时控制时，如以保证附着系数较小的车轮不发生抱死滑移来调节制动压力，这两个车轮就是按低选原则来进行控制，简称低选控制（SL）；如以保证附着系数较大的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按高选原则来进行控制，简称高选控制（SH）。按ABS控制通道和传感器数量分类（1）四通道四传感器ABS（方式1、2）；（2）三通道四传感器ABS（方式3）－－桑塔纳2000GSi（3）二通道三传感器ABS（方式4）（4）两通道两传感器ABS（方式5、6）（5）单通道一传感器ABS（方式7）（6）六通道六传感器ABS（适用于带挂车汽车，图中未画）。第四节ABS控制部件结构原理一、车轮速度传感器二、减速度传感器三、ABS电子控制器四、制动压力调节器一、轮速传感器ABS轮速传感器结构原理ABS轮速传感器结构原理功用：检测车轮转速，并转换为电信号输入ABSECU。结构：信号转子：与车轮同步转速度传感器：固定在悬架上

型式：磁感应式：普遍采用霍尔效应式磁感应式轮速传感器传感磁头：永久磁铁、信号线圈（感应线圈）、磁头齿圈转子：带齿圆环（一般为100个凸齿）

传感头与齿圈之间的空气间隙：0.4～2.0mm二、减速度传感器作用：检测汽车的减速度,并转换为电信号输入ABSECU，以便判别路面状况。汽车在高附着系数路面上制动时减速度很大；在低附着系数路面上制动时减速度很小型式：光电式水银式差动变压器式半导体式（一）光电式减速度传感器结构发光二极管LED：两只光电三极管：两只--把光能变成电能一块透光板：透光或遮光信号处理电路：（二）光电式减速度传感器原理光电效应：某些物质受到光线照射而发出电子的现象。（二）光电式减速度传感器原理图13－8光电式减速度传感器透光板的位置状态（a）匀速行驶；（b）减速行驶（三）水银式减速度传感器图13－9水银式减速度传感器结构原理（a）整体结构；（b）减速度小时；（c）减速度大时结构：玻璃管、水银在低附着系数路面上制动时，减速度小，水银在玻璃管内基本不动，传感器电路接通，使ABS控制电路接通（ON），如图13－9（b）所示，ABS采用低附着系数路面的控制程序进行控制。在高附着系数路面上制动时，减速度大，水银在惯性作用下前移，传感器电路断开（OFF），如图13－9（c）所示，信号电路被切断，汽车采用高附着系数路面的控制程序进行控制。

三、ABS电子控制单元（ABSECU）功用：接收轮速传感器、加减速度传感器信号和开关信号，根据设定的控制逻辑，通过数学计算和逻辑判断后输出控制指令，控制油压调节器动作。桑塔纳2000GSi型轿车（ABSECU）8只两位两通电磁阀两个CPU：如果两个微处理器处理结果不一致，微处理器立即使ABS系统退出工作，防止系统发生故障导致错误控制。四、制动压力调节器名称：制动压力调节器液压调节器液压控制单元（HCU）功用：根据ABSECU的指令，自动调节制动分泵的制动压力。组成：电磁阀电动回液泵储液器（一）制动压力调节器类型动力来源分为液压式：小轿车和轻型载货汽车气压式：大型客车和载重汽车根据总体结构分为整体式：制动压力调节器与总泵（和制动助力器）构成一个整体。结构紧凑、管路接头少，但成本高，用在将ABS作为标准装备的轿车上，如戴维斯ABSMKII型、博世ABS3型、德尔科ABSVI型、本迪克斯ABS9、ABS10型、瓦布克ABS等。分离式：制动压力调节器、制动总泵（和制动助力器）自成一体，用制动管路连接。桑塔纳、捷达轿车、沃尔沃轿车（二）MK20-Ⅰ型制动压力调节器组成图12－4MK20-Ⅰ型ABS电控单元与液压调节器外形（a）整体结构；（b）模块结构1－回液泵电动机；2－液压调节器；3－防抱死制动与制动力分配（ABS/EBV）电控单元；4－电控单元线束插座；5－回液泵电动机线束插头（三）液压控制油路图12－4MK20-Ⅰ型ABS液压控制油路（四）两位两通电磁阀图13－14两位两通电磁阀的结构（a）常开电磁阀；（b）常闭电磁阀1－顶杆；2－壳体；3－限压阀；4－球阀；5－复位弹簧；6－电磁线圈；7－阀体；8－活动铁心；9－限位杆两位：打开、关闭两通：进液口、出液口（五）三位三通电磁阀图13－12三位三通电磁阀工作原理（a）升压位置；（b）保压位置；（c）降压位置

三位：升压；

保压；

降压三通：进液口、出液口、回液口（六）储液器与电动回液泵图13－15低压储液器与电动泵（a）柱塞上行时储液；（b）柱塞下行时回液功用：储存ABS减压过程中从制动分泵流回的制动液，同时衰减回流制动液的压力波动。第五节ABS控制过程一、控制方式二、控制原理三、控制电路四、控制过程一、控制方式控制方式：普遍采用自适应控制方式来实现近似理想的防抱死制动控制。控制方法：预先设定车轮加、减速度以及滑移率阈值，通过检测车轮的角速度来计算车轮速度和加、减速度，再利用车轮速度和存储在存储器中的制动开始时的汽车速度计算车轮的参考滑移率。ABS工作时，将这些控制参数与预先设定的阈值（又称为门限值）进行比较，根据比较结果控制制动压力调节器的电磁阀动作来改变制动压力大小，并在控制过程中记录前一控制周期（在制动过程中，从制动降压、保压到升压为一个控制周期）的各个控制参数，再根据这些参数值确定下一个控制周期的控制条件。二、控制原理图13－21高附着系数路面的制动控制原理v－车速；S1－滑移率阈值；vref－参考车速；vw－车轮圆周速度；+A、+a－车轮加速度阈值；-a－车轮减速度阈值三、控制电路图13－20MK20-Ⅰ型防抱死制动系统控制电路四、控制过程两位两通电磁阀式液压调节器ABS控制过程常规制动保压控制降压控制升压控制三位三通电磁阀式液压调节器ABS控制过程常规制动保压控制降压控制升压控制（一）两位两通电磁阀式ABS执行元件工作状态（MK20-Ⅰ型ABS制动压力调节器工作状态）常规制动保压控制降压控制升压控制两位两通电磁阀式ABS常规制动控制过程进液阀：打开；回液阀：关闭；回液泵：不转制动分泵压力