现代汽车安全技术-1-1

2.1.1ABS的结构及工作原理防抱死制动系统(ABS是用在汽车上最早、最广泛的主动安全系统。MK20系列防抱死制动装置(ABS)如图2-1-1所示，它具有电子制动力分配EBD功能，故无须配备制动比例控制阀，该系统具有下列特点:1)集成化模块式结构设计;2)体积小、重量轻、成本低;3)安全可靠、易维护;4)具有故障信息存储、自诊断接口。2.1.1.1系统布置如图2-1-2所示。下一页返回2.1.1ABS的结构及工作原理2.1.1.2系统组成如图2-1-3所示。2.1.1.3ABS工作原理由装在车轮上的转速传感器采集四个车轮的转速信号，送到电子控制单元计算出每个车轮的转速，进而推算出车辆的加速度及车轮的滑移率。ABS电子控制单元根据计算出的参数，通过液压控制单元调节制动过程的制动压力，达到防止车轮抱死的目的。如图2-1-4所示，在ABS不起作用时，电子制动力分配系统仍可调节后轮制动力，保证后轮不会先于前轮抱死，以保证车辆的安全。上一页下一页返回2.1.1ABS的结构及工作原理在每次点火开关接通后，ABS系统会自动进行自检，如果发现故障，电子控制单元将自动中断ABS的功能，并点亮ABS警告灯，此时制动系统将如同没装ABS系统时一样工作。车轮制动压力调节的控制过程如下:1.建压阶段制动时，通过助力器和总泵建立制动压力。此时常开阀打开，常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速迅速降低，直到ABS电子控制单元通过转速传感器识别出车轮有抱死的倾向为止，如图2-1-5、图2-1-6所示。上一页下一页返回2.1.1ABS的结构及工作原理2.保压阶段ABS电子控制单元通过转速传感器得到的信号识别出车轮有抱死倾向时，ABS电子控制单元即关闭常开阀，此时常闭阀仍然关闭，如图2-1-7、图2-1-8所示。3.降压阶段如果在保压阶段，车轮仍有抱死倾向，则ABS系统进入降压阶段。此时，电子控制单元命令常闭阀打开，常开阀关闭，液压泵开始工作，制动液从轮缸经低压蓄能器被送回到制动总泵，制动压力降低，制动踏板出现抖动，车轮抱死程度降低，车轮转速开始增加，如图2-1-9、图2-1-10所示。上一页下一页返回2.1.1ABS的结构及工作原理4.升压阶段为了达到最佳制动效果，当车轮增速达到一定转速后，ABS电子控制单元再次命令常开阀打开，常闭阀关闭。随着制动压力增加，车轮再次被制动和减速，如图2-1-11,图2-1-12所示。防抱死制动系统压力调节频率为每秒钟2~4个循环(降压一保压一升压为一个循环)。上一页返回2.1.2EBD的工作原理EBD的英文全称是ElectricBrakeforceDistribution，中文直译就是“电子制动力分配”。使用电子制动力分配功能可免装下列部件:①比例阀(图2-1-13)。②减载阀。电子制动力分配的制动过程如图2-1-14、图2-1-15所示。EBD能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。下一页返回2.1.2EBD的工作原理EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。同传统的制动力分配方式如比例阀相比，电子制动力分配(EBD)功能保证了较高的车轮附着力以及合理的制动力分配。同时，电子制动力分配(EBD)并没有增加新的硬件，而是通过软件来实现制动力的合理分配，并降低了成本。当ABS起作用时，电子制动力分配(EBD)即停止工作，EBD仅在轻微制动时起作用。EBD的升压及保压与ABS工作过程完全一样，但降压控制则有所不同。上一页下一页返回2.1.2EBD的工作原理当后轮有抱死倾向时，后轮的常开阀关闭，常闭阀打开，车轮压力降低，与ABS不同的是:此时液压泵不工作，降压所排放出的制动液暂时存放在低压蓄能器中，如图2-1-16所示。当制动结束后，制动踏板松开，总泵内的制动压力为零，此时再次打开常闭阀，低压蓄能器中的制动液经常闭阀、常开阀返回，制动总泵低压蓄能器排空，为下一次ABS或EBD做好准备，如图2-1-17所示。上一页返回2.1.3EDS电子差速锁EDS电子差速锁，英文全称为ElectronicDifferentialSystem,又称为EDL(ElectronicDifferentialLockingTractionControl。它是ABS的一种扩展功能，用于鉴别汽车的轮子是否失去着地摩擦力，从而对汽车轮的加速打滑进行控制。在汽车加速过程中，当电子控制单元根据轮速信号判断出某一侧驱动轮打滑时，EDS就自动开始工作，通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止工作。同普通车辆相比，带有EDS的车辆可以更好地利用地面附着力，提高车辆的通过性。下一页返回2.1.3EDS电子差速锁当汽车驱动轴的两个车轮分别在不同附着系数的路面起步时，例如一个驱动轮在干燥的柏油路面上，而另一个驱动轮在冰面上，EDS电子差速锁通过ABS系统的传感器会自动探测到左右车轮的转动速度，当由于车轮打滑而产生两侧车轮的转速不同时，EDS系统就会通过ABS系统对打滑一侧的车轮进行制动，从而使驱动力有效地作用到非打滑侧的车轮，保证汽车平稳起步。不过一般情况下EDS电子差速锁有速度限制，只能在车速低于40千米/小时的情况下启动，例如当以时速低于40公里通过湿滑路面时，EDS也可锁死打滑车轮，提高行车安全。目前车市上装备EDS电子差速锁的主要是一些中高档车型，例如奥迪A6L,奥迪A4L、帕萨特、宝来以及桑塔纳3000等车型。上一页下一页返回2.1.3EDS电子差速锁2.1.3.1常规制动在常规的ABS系统基础上，EDS要增加两个电磁隔离阀和两个液压阀，如图2-1-18所示。在制动过程中，由制动总泵产生压力，液压阀在压力的作用下关闭，电磁隔离阀常开，制动压力通过电磁隔离阀及常开阀进入制动分泵，实施常规制动。2.1.3.2加压过程在汽车的加速过程中，如果电子控制单元从轮速信号中发现某一个车轮打滑，那么它就会自动启动EDS功能。首先，给电磁隔离阀通电，轮缸与总泵间的液流通道被切断，液压泵开始运转。从总泵来的制动液，经液压阀被液压泵加压后送往空转车轮的制动器，对此车轮实施制动。如图2-1-19所示。上一页下一页返回2.1.3EDS电子差速锁与此同时，非驱动轮的常开阀被关闭，以避免被施加制动。2.1.3.3保压过程在加压过程中，如果电子控制单元发现打滑车轮的速度已经下降，为了防止制动压力的进一步升高，液压泵被切断，同时该车轮的常开阀和常闭阀均被关闭，空转的车轮继续被制动。如图2-1-20所示。2.1.3.4减压过程如果电子控制单元从轮速信号中发现，车轮已不再处于空转打滑状态，则常开阀被打开，电磁隔离阀打开，制动液从车轮制动器回到总泵，制动压力被解除，EDS功能中止，如图2-1-21所示。上一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR目前，汽车的制动、加速和转向仍是需由驾驶员完成的基本作业。当路面的附着状况不好或交通状况突然改变时，就要求驾驶员有熟练的驾驶技术来很好地适应行驶条件的变化。ASR全称:AccelerationSlipRegulation—驱动(轮)防滑系统是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展，它的作用是维持汽车行驶时的方向稳定性，并尽可能利用车轮与路面间的纵向附着能力，提供最大的驱动力。当驾驶员在光滑路面上过分踩下油门时，会造成车轮的过分滑转，驱动防滑装置通过自动施加部分制动或减少发动机功率输出的方式使车轮的滑动率保持在最佳范围内，由此可防止驾驶员过分踩下油门踏板所带来的负效应，获得较好的行驶安全性及良好的起步加速性能。它的另一优点是可减少轮胎及动力传动系统的磨损。下一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR以市内公共汽车的行驶为例，若公共汽车停车站右侧是结冰路面，左侧为水泥或沥青路面，这在北方的冬季是常见的路况。两边的附着能力不同，汽车起步受阻。如果汽车装备有ASR系统，则可通过制动飞转车轮的办法来平衡驱动轮的转速差。这实际上产生的是差速锁效应，这一方面，提高了驱动力的发挥，可在较大程度上发挥附着较好一侧的附着能力;另一方面，防止了差速器行星齿轮的快速转动，避免了差速器的早期磨损。ASR的这种控制方式称为“制动力控制”。若公共汽车的两侧附着状况均不好，例如都是结冰路面，当猛踩加速踏板时，由于地面附着能力不足，两侧驱动轮会同时飞转。在这种情况下，驱动防滑系统通过自动减少发动机功率输出的办法来控制。上一页下一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR发动机输出功率和发动机转速的适度降低，可减少驱动轮的过分滑转，一方面，提高了车轮与路面间的侧向附着能力，维持了方向稳定性;另一方面，增大了纵向附着能力，有利于起步和加速。ASR系统的这种控制方式称为“发动机调速控制”。ASR系统进行制动力控制和发动机调速控制时，仪表盘上的ASR指示灯会发光。这样驾驶员就被告知路面的状况，从而可及时采取相应的措施，以改善驱动条件。ASR系统的这种控制方式称为“光滑路面状况显示控制”。如果应用气体悬架的汽车在光滑路面上起步或行驶比较困难，可通过ASR控制作用使驱动力获得一定程度的增加，但仍不足以正常行驶，为增加驱动力，改善行驶状况，可通过轴荷转移的方法，增大驱动桥的附着载荷，增大驱动力。上一页下一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR轴荷转移是通过部分释放驱动桥气体悬架中的压力气体，造成悬挂质量向驱动桥一边倾斜，整车质心位置的改变来实现。压力气体释放的多少取决于驱动轮的滑转程度。ASR系统这种控制方式称为“轴荷转移控制”。总的说来，驱动防滑控制包括上述四个方面的内容。它已成功地应用在一些高档小汽车、客车和货车工制造，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死系统结合在一起应用，通常称为ABS/ASR系统。为了提高驾驶乐趣，我们可以强行将ASR系统关闭，如图2-1-22所示为ASR开关。上一页返回2.1.5系2.1.4驱动防滑系统ASR统元件ABS系统一览，如图2-1-23所示。1.轮速传感器在汽车的四个车轮上各装有一个转速传感器，其作用是向电子控制单元提供各个车轮的转速信号，如图2-1-24所示。车轮的轮速信号是ABS及EBD工作的基础，为了保证安全，在转速传感器失效后，电子控制单元会采取以下措施:(1)单个转速传感器失灵:防抱死制动系统ABS功能中断;电子制动力分配EBD功能仍保持工作;ABS警告灯点亮。(2)两个以上转速传感器失灵:ABS/EBD功能中断;ABS警告灯点亮。下一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR2.制动灯开关制动灯开关位于制动踏板下边，其作用是将制动踏板信号输送到电子控制单元，用于ABS/EBD系统的舒适性控制，并在制动过程中点亮制动尾灯，如图2-1-25所示。制动灯开关失效后，不影响ABS/EBD的调节功能，但舒适性将会变差。3.液压控制单元液压控制单元与液压泵电机不允许拆卸，如图2-1-26所示，其产生故障的后果是ABS/EBD系统功能中断;ABS警告灯点亮。4.液压泵电动机液压泵电动机及电路(电机位于液压控制单元上方)如图2-1-27所示。上一页下一页返回2.1.4驱动防滑系统ASR不允许将液压泵电机从液压控制单元上拆卸下来，产生故障的后果是防抱死系统ABS功能中断;电子制动力分配功能仍能保持工作，ABS警告灯亮。5.ABS警告灯ABS警告灯位于仪表板上符号，如图2-1-28所示。在以下情况下ABS警告灯点亮:(1)点火开关接通(自检约1.7秒后警告灯熄灭);(2)当ABS功能失效时。ABS警告灯失灵的后果:在自诊断过程中警告灯不亮。上一页返回图2-1-1MK20系列防抱死

制动装置(ABS)返回图2-1-2MK20系列制动防抱死制动装置(ABS)系统布置返回图2-1-3ABS系统组成返回图2-1-4