【《ABS液压制动系统概述》4500字】

ABS液压制动系统概述目录TOC\o"1-3"\h\u19802ABS液压制动系统概述 1285081.1ABS液压制动系统的结构 1205931.1.1ABS液压制动系统的基本结构 1110261.1.2转速传感器 3266281.1.3电子控制单元ECU 4141791.1.4液压调节单元 5124361.2ABS液压制动系统的工作原理 6248992.1.1ABS液压制动系统的基本理论 6173721.2.2ABS液压制动系统的制动过程 81.1ABS液压制动系统的结构1.1.1ABS液压制动系统的基本结构ABS液压制动系统结构如图1.1所示。ABS液压制动系统主要由踏板力输入机构（制动踏板、真空助力器）、ABS液压系统以及执行刹车任务的执行器（制动器）。ABS液压系统是整车ABS液压制动系统中的最核心部分。ABS液压系统主要由轮速传感器、电子控制单元和执行机构三大部分组成。ABS液压系统的执行机构包括制动主缸、液压调节单元、制动轮缸等液压部件。液压调节单元的组成有：进油阀（又称常开阀或加压阀）、回油阀（又称常闭阀或减压阀）、蓄能器、ABS回油泵、阻尼控制器[8]。液压调节单元的内部结构如图1.2所示。某ABS产品如图2.3所示，主要包括油泵电机、液压调节器和电子控制单元。图1.1ABS液压制动系统结构示意图图1.2ABS液压调节单元内部结构图2.3ABS产品实物图1.1.2转速传感器转速传感器也被称为车轮轮速传感器，是用来检测汽车在行驶过程中车轮转速的一种传感器。对于当代生产制造的汽车而言，车轮转速信息是必不可少的。在整车系统中需要检测车轮轮速信息的系统主要有以下几个：汽车电子稳定系统(ESP)、ABS液压制动系统、自动变速器的控制系统。综上所述，轮速传感器对当下和今后生产制造的汽车都有着至关重要的作用。在现代生产制造的车辆基本都配备了这种轮速传感器，轮速传感器主要有两种：磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器。图2.4所示的是磁电式轮速传感器；图2.4（a）的极轴采用的是凿式，图2.4（b）的极轴采用的是极柱式。磁电式轮速传感器的研发原理是电磁感应原理，结构组成简单、生产价格低廉、被污泥污染后还可以稳定工作是这类传感器的最大特点，在现代ABS防抱死制动系统的轿车还有很大一部分在使用这种传感器。磁电式轮速传感器也有一些缺点：（2）抗电磁波信号的干扰能力差，尤其是在输出信号输出的振幅值较小时，这种影响更为明显。(a)凿式极轴(b)柱式极轴图2.4磁电式轮速传感器根据霍尔效应原理研发生产的传感器被称作霍尔式轮速传感器，结构如图2.5所示。霍尔式轮速传感器具有如下特点：（1）输出信号输出的是电压信号，其振幅值不会受转速变化的影响；（2）频率响应高；（3）抗电磁波干扰能力强。（a）霍尔式传感器外观（b）霍尔式传感器结构图图2.5霍尔式轮速传感器霍尔式传感器不仅克服了磁电式所具备的缺点，还具有磁电式所不具备的优势，在任何车速下都可以稳定的工作，因此在近现代生产制造的汽车上，ABS系统使用的传感器主要是霍尔式轮速传感器。1.1.3电子控制单元ECUABS制动系统中的电子控制单元ECU(ElectronicControlUnit)实质就是一台微型数字计算机。电子控制单元的组成及功能见表1.1表1.1电子控制单元的组成及功能电子控制单元（ECU）组成功能微型处理器对来自轮速传感器、汽轮的数据进行逻辑计算轮速传感器的输入放大电路将来自轮速传感器车轮转速信号进行放大处理整形电路（RC电路）滤波作用，根据整形电路的连接方式保留的波形；串联在电路中过滤低频波，并联在电路中过滤高频波；运算电路对数字信号按照设定好的计算逻辑进行运算处理电磁阀驱动电路接收控制电磁阀的信号，控制电磁阀执行开、闭操作回油泵驱动电路接收控制回油泵的信号，控制回油泵工作稳压电源电路中电压出现异常的波动，稳压电源迅速响应输出电压使其稳定电源监控电路检测电路的电源是否出现异常信号波动故障诊断电路判断电路是否出现故障，出现故障时控制ABS故障信号灯发亮1.1.4液压调节单元液压调节单元HCU(HydraulicControlUnit)，ABS液压制动系统的执行机构就是HCU。该构件的工作主要是由ABS控制器的控制。当HCU接受到来自ABS控制器的信号后就会根据信号来判断需要那个电磁阀通电，从而实现对制动轮缸中液压油量的变化，最终实现对制动压力的控制。HCU的内部结构爆炸图如图2.6所示，HCU在ABS装置中并不是单独的一个元件，它是与ABS控制器封装共同组成一个复合结构。整个HUC中共有8个电磁阀：四个增压阀、四个减压阀。四个增压阀（进油阀、常开阀）用来连接制动主缸和四个制动轮缸，减压阀（回油阀、常闭阀）用来连接制动轮缸和蓄能器。一个进油阀和一个回油阀共同组成一个制动轮缸的高速开关阀，通过接受来自ABS控制器的信号实现开、闭的切换。图2.6ABS液压调节单元内部结构爆炸图1.2ABS液压制动系统的工作原理2.1.1ABS液压制动系统的基本理论汽车之所以能够向前或向后行驶，这是路面和汽车的轮胎共同作用产生的结果，汽车开始实施制动后，汽车车轮产生的制动力矩会转变成为汽车的制动力。当路面给车轮提供的附着力不足以使制动器执行制动命令时产生的制动力矩被车轮的转矩克服时，车轮就会发生抱死。将汽车行驶的方向作为研究汽车附着力时的正方向，附着力的大小就取决于附着系数和汽车轮胎与路面之间的垂直载荷，即：F=−μ∙F式中：F——制动钳回位弹簧压力；μ——附着系数；Fz随着科学技术的发展和对制动系统研究的不断深入，发现轮胎和路面之间的相互后产生的力不仅仅有与汽车轮胎行驶方向相同的单个附着力，而是受到来自两个不同方向的力的作用，分别是作用在车轮纵向的纵向附着力Fx以及在车轮横向的横向附着力Fy。汽车的侧向稳定性就取决于侧向力的大小，而侧向力还受到横向附着系数φy的影响。纵向附着系数φFxFy式中：FxFyφxφyFz制动时车轮的滑移程度一般用滑移率SxSx式中：SxVxVw——车轮的瞬时圆周速度，Vω——车轮的转动角速度；R——车轮半径。车轮的抱死情况主要分为三种：拖滑（轮胎抱死）、未完全抱死产生边滚边滑、近似于纯滚动。车轮完全抱死，但汽车还在继续行驶时，ω=0，滑动率S=100%；车轮在作近似于纯滚动的行驶时，Vx=ωR，滑动率Sx=0；在未完全抱死作车轮进行边滚边滑行驶时，图2.7滑移率与附着系数的关系图由图2.7可知，纵向附着系数并不是一直增大或一直减小的状态，而是在某一范围内增大或减小，纵向附着系数的变化过程中会出现一个峰值，峰值位置的制动力系数被称作峰值附着系数φp。纵向附着系数的峰值通常是位于滑移率Sx=20%附近。由图2.7可知，纵向制动力系数在滑移率0~20%之间，二者之间是正相关，滑移率与制动力系数同步增大，稳定区根据滑移率与制动力系数这种变化关系而命名的；纵向制动力系数与滑移率在Sx>20%以后是表现为负相关。SxABS控制器的主要是控制汽车制动时产生的制动力矩，从而使滑移率处于Sx=15%~20%附近；将路面给轮胎提供的的附着力发挥到最大，经过ABS控制器的调节后，汽车制动性能会得到提升；滑移率处于Sx1.2.2ABS液压制动系统的制动过程ABS系统主要是通过在制动时按照一定的规律不断调节制动压力使车轮发生不抱死的工况。当汽车以某一车速运行时，制动踏板接收到来自驾驶员的控制时，ABS系统的就开始工作，轮速传感器采集车轮转速信号然后将采集的信号传给ECU进行分析，ECU通过逻辑分析获得车轮减速度和滑移率的值，同时还要作出判断，判断车轮此时会不会产生抱死的趋势；其制动压力调节的基本过程如下：（1）增压过程当驾驶员根据自身判断认为汽车需要制动停驶时，开始给制动踏板施加一个输入力，这个输入力首先传给真空助力器，接着再施加给制动轮缸，最后利用液压系统传给制动轮缸。在最开始给制动踏板输入力时，液压调节器中的所有电磁阀都处于断电状态，进油阀维持开启状态保持不变，常闭阀维持关闭状态不变；每个制动主缸和制动轮缸并不是直接用液压管路连接在一起，而是在它们之间接入进油阀，制动主缸的液压油必须流经进油阀，进油阀开启后才能流入制动轮缸，从而达到给制动轮缸增压的目的。（2）保压过程制动时，ABS控制器通过分析来自轮速传感器的信号，并判断出此时的滑移率在Sx（3）减压过程制动时，ABS控制器要时刻分析由轮速传感器传来的信号，控制滑移率维持在Sx=20%附近，因此，制动过程中保压阶段甚至可以直接跳过，直接从增压阶段进入到减压阶段。ABS控制器为了将滑移率维持在ABS循环控制原理图如图2.8所示。图2.8ABS循环控制原理图压力调节器在ABS调节过程中电磁阀一个循环的工作过程如图2.9所示。图2.9电磁阀在制动时的工作过程根据图2.9可知，电子阀通过连续切换开关使制动液的流向发生改变，从而控制ABS液压系统维持增压、保压、减压三种工作状态中的某一状态。利用压力调节器调节压力的方式的最大缺点就是：压力变化的非连续性，对于整个系统而言，会产生很大的波动。但是与可以连续调节的伺服阀液压调节器相比，其生产成本非常