汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS第一節(jié)汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS發(fā)展情況防抱死制動系統(tǒng)ABS的概念驅(qū)動力控制系統(tǒng)TRC或ASR的概念防抱死制動系統(tǒng)ABS發(fā)展情況防抱死制動系統(tǒng)ABS的功能一、防抱死制動系統(tǒng)ABS的概念A(yù)BS：

Anti-lockingBrakeSystem—

防抱死制動系統(tǒng)

Anti-skidBrakeSystem—

防滑移制動系統(tǒng)

二、牽引力控制系統(tǒng)ABS的概念TRC或TRAC：TractionControlSystem—

驅(qū)動力控制系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)ASR：Anti-SlipRegulation—

驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系驅(qū)動力控制系統(tǒng)TRC或ASR的含義低附著系數(shù)路面（如泥濘或有冰雪的路面）上起步或急加速時，驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，其結(jié)果是發(fā)動機(jī)扭矩?fù)p失，并有可能導(dǎo)致汽車滑移。TRC能在車輪開始滑轉(zhuǎn)時，降低發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，使傳遞給車輪的驅(qū)動扭矩達(dá)到合適的程度，從而使汽車平穩(wěn)起步或快速加速。TRC是ABS的完善和補(bǔ)充。即可獨(dú)立設(shè)置，也可與ABS組合成一體化結(jié)構(gòu)，常用ABS/TRC或ABS/ASR表示，統(tǒng)稱防滑制動系統(tǒng)。既有防抱死滑移制動功能，又有驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)功能。三、防抱死制動系統(tǒng)發(fā)展情況ABS技術(shù)英國人霍納摩爾于1920年研制發(fā)明并于1932年申請了專利。30年代，鐵路機(jī)車應(yīng)用，防止車輪在制動過程中抱死，導(dǎo)致車輪與鋼軌局部急劇摩擦而過早損壞。40年代末期，為了縮短飛機(jī)著陸時的滑行距離、防止機(jī)輪在制動時跑偏、甩尾和輪胎劇烈摩耗，飛機(jī)開始采用ABS，并很快成為飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。汽車上最早應(yīng)用是美國福特公司。1970年，F(xiàn)ord公司最早采用ABS--格爾斯·赫依斯公司生產(chǎn)的ABS，裝備在1970款LincolnContinental（林肯·大陸）牌轎車上。生產(chǎn)ABS公司：德爾科（Delco）公司、本迪克斯（Bendix）公司應(yīng)用車型：通用別克（Buick）、雪佛萊（Chevrolet）、旁蒂克（Pontiac）車系

TOYOTA公司：ABS稱為電子滑移控制系統(tǒng)ESC（ElectronicSkidControlledSystem）,最早裝備在1971款豐田皇冠（Crown）牌轎車上。瓦布克（WABCO）公司：1986年在北京設(shè)立辦事處向我國推廣ABS戴維斯（Teves）公司：桑塔納2000GSi型轎車MK20型ABS--上海汽車制動系統(tǒng)有限公司引進(jìn)戴維斯技術(shù)合資生產(chǎn)四、防抱死制動系統(tǒng)ABS的功能前輪抱死制動時：雖然汽車基本上沿直線向前行駛，但是失去轉(zhuǎn)向控制能力，駕駛員在制動過程中躲避障礙物、行人以及在彎道上行駛所必須采取的轉(zhuǎn)向操縱控制就無法實(shí)現(xiàn)－－失去轉(zhuǎn)向控制能力。后輪抱死制動時：汽車的制動穩(wěn)定性就會變差，在很小的側(cè)向力作用下，汽車就會發(fā)生甩尾，甚至出現(xiàn)調(diào)頭等危險(xiǎn)現(xiàn)象－－甩尾、調(diào)頭。ABS功用：在汽車制動過程中，自動調(diào)節(jié)車輪的制動力，防止車輪抱死滑移，從而獲得最佳制動性能（縮短制動距離、提高方向穩(wěn)定性、增強(qiáng)轉(zhuǎn)向控制能力），減少交通事故。第二節(jié)防抱死制動的基本理論一、制動車輪受力分析二、車輪滑移率S三、滑移率S與附著系數(shù)

的關(guān)系一、制動車輪受力分析Mμ－

制動器摩擦力矩（制動力Fμ

）；Fx

－地面制動力；

Fz

－地面對車輪的法向反作用力；G－車輪垂直載荷；

T－車軸對車輪的推力；F

－地面附著力；ω－車輪的角速度；v－汽車行駛速度；r－車輪半徑。車輪上各作用力的關(guān)系Mμ－

制動器摩擦力矩；Fx

－地面制動力；Fz

－地面法向反作用力；G－車輪垂直載荷；T－車軸對車輪的推力；F

－輪胎-道路附著力；ω－車輪的角速度；v－汽車行駛速度；r－車輪半徑;Fμ－

制動器制動力。當(dāng)制動踏板力（或制動分泵壓力）P較小時，地面制動力Fx可以克服制動器制動力Fμ而使車輪繼續(xù)滾動，此時：Fx＝Fμ，F(xiàn)xmax＝

F

＝

Fz

。

Fμ

＞Fxmax＝

F

＝

Fz時，車輪抱死滑移。

二、車輪滑移率SV－車速（車輪中心縱向速度，m/s）；Vw－輪速（車輪瞬時圓周速度，vw＝rω，m/s）；r－車輪半徑（m）；ω－車輪轉(zhuǎn)動角速度（rad/s）。當(dāng)v＝vw時，滑移率S＝0，車輪自由滾動；當(dāng)vw＝0時，滑移率S＝100%，車輪完全抱死滑移；當(dāng)v＞vw時，滑移率0＜S＜100％，車輪既滾動又滑動?；坡试酱螅囕喕瞥潭仍酱?。（一）影響車輪滑移率S的因素在制動過程中，車輪抱死滑移的根本原因是制動器制動力大于輪胎-道路附著力。因此影響車輪滑移率的因素包括以下幾個方面：（1）車輪載客人數(shù)或載物量；（2）前、后軸的載荷分布；（3）輪胎-道路附著狀況；（4）路面種類和路面狀況；（5）制動力大小及其增長速率。（二）車輪滑移率S與附著系數(shù)

的關(guān)系圖13－2附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系（虛線與實(shí)線

標(biāo)注的上下順序一一對應(yīng)）B－縱向附著系數(shù)；

S－橫向附著系數(shù)；S－車輪滑移率綜上所述，為了獲得最佳制動性能，應(yīng)將車輪滑移率控制在10％～30％范圍內(nèi)。采用ABS：控制S＝10％～30％第三節(jié)ABS組成與類型一、防抱死制動系統(tǒng)組成二、防抱死制動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)三、防抱死制動系統(tǒng)的類型一、防抱死制動系統(tǒng)ABS的組成圖13－4防抱死制動系統(tǒng)ABS組成簡圖防抱死制動系統(tǒng)ABS零部件安裝位置圖13－5ABS零部件安裝位置二、防抱死制動系統(tǒng)ABS的優(yōu)點(diǎn)（1）縮短制動距離。ABS能保證汽車在雨后、冰雪及泥濘路面上獲得較高的制動效能，防止汽車側(cè)滑甩尾（松散的沙土和積雪很深的路面除外）；（2）保持汽車制動時的方向穩(wěn)定性；（3）保持汽車制動時的轉(zhuǎn)向控制能力；（4）減少汽車制動時輪胎的磨損。ABS能防止輪胎在制動過程中產(chǎn)生劇烈地拖痕，提高輪胎使用壽命；（5）減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度（特別是汽車制動時的緊張情緒）。

三、防抱死制動系統(tǒng)ABS的類型電子控制ABS控制車輪的方式分為““輪控式”與軸控式”兩種。控制通道：ABS工作時，能夠獨(dú)立進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路。如果每個車輪各占用一個控制通道，就稱為輪控式或獨(dú)立控制式。如果兩個車輪占用同一個控制通道，就稱為同時控制。當(dāng)同時控制的兩個車輪在同一軸上時，就稱為軸控式。

軸控式又分為“低選控制（SL）”和“高選控制（SH）”兩種。當(dāng)汽車的左、右車輪行駛在附著系數(shù)不同的路面上時，由于左、右車輪與路面之間的附著力不同，因此制動時左、右車輪抱死的時機(jī)不同，附著系數(shù)小的車輪先抱死，附著系數(shù)大的車輪后抱死。

當(dāng)車輪采用同時控制時，如以保證附著系數(shù)較小的車輪不發(fā)生抱死滑移來調(diào)節(jié)制動壓力，這兩個車輪就是按低選原則來進(jìn)行控制，簡稱低選控制（SL）；如以保證附著系數(shù)較大的車輪不發(fā)生抱死為原則來調(diào)節(jié)制動壓力，這兩個車輪就是按高選原則來進(jìn)行控制，簡稱高選控制（SH）。按ABS控制通道和傳感器數(shù)量分類（1）四通道四傳感器ABS（方式1、2）；（2）三通道四傳感器ABS（方式3）－－桑塔納2000GSi（3）二通道三傳感器ABS（方式4）（4）兩通道兩傳感器ABS（方式5、6）（5）單通道一傳感器ABS（方式7）（6）六通道六傳感器ABS（適用于帶掛車汽車，圖中未畫）。第四節(jié)ABS控制部件結(jié)構(gòu)原理一、車輪速度傳感器二、減速度傳感器三、ABS電子控制器四、制動壓力調(diào)節(jié)器一、輪速傳感器ABS輪速傳感器結(jié)構(gòu)原理ABS輪速傳感器結(jié)構(gòu)原理功用：檢測車輪轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)換為電信號輸入ABSECU。結(jié)構(gòu)：信號轉(zhuǎn)子：與車輪同步轉(zhuǎn)速度傳感器：固定在懸架上

型式：磁感應(yīng)式：普遍采用霍爾效應(yīng)式磁感應(yīng)式輪速傳感器傳感磁頭：永久磁鐵、信號線圈（感應(yīng)線圈）、磁頭齒圈轉(zhuǎn)子：帶齒圓環(huán)（一般為100個凸齒）

傳感頭與齒圈之間的空氣間隙：0.4～2.0mm二、減速度傳感器作用：檢測汽車的減速度,并轉(zhuǎn)換為電信號輸入ABSECU，以便判別路面狀況。汽車在高附著系數(shù)路面上制動時減速度很大；在低附著系數(shù)路面上制動時減速度很小型式：光電式水銀式差動變壓器式半導(dǎo)體式（一）光電式減速度傳感器結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管LED：兩只光電三極管：兩只--把光能變成電能一塊透光板：透光或遮光信號處理電路：（二）光電式減速度傳感器原理光電效應(yīng)：某些物質(zhì)受到光線照射而發(fā)出電子的現(xiàn)象。（二）光電式減速度傳感器原理圖13－8光電式減速度傳感器透光板的位置狀態(tài)（a）勻速行駛；（b）減速行駛（三）水銀式減速度傳感器圖13－9水銀式減速度傳感器結(jié)構(gòu)原理（a）整體結(jié)構(gòu)；（b）減速度小時；（c）減速度大時結(jié)構(gòu)：玻璃管、水銀在低附著系數(shù)路面上制動時，減速度小，水銀在玻璃管內(nèi)基本不動，傳感器電路接通，使ABS控制電路接通（ON），如圖13－9（b）所示，ABS采用低附著系數(shù)路面的控制程序進(jìn)行控制。在高附著系數(shù)路面上制動時，減速度大，水銀在慣性作用下前移，傳感器電路斷開（OFF），如圖13－9（c）所示，信號電路被切斷，汽車采用高附著系數(shù)路面的控制程序進(jìn)行控制。

三、ABS電子控制單元（ABSECU）功用：接收輪速傳感器、加減速度傳感器信號和開關(guān)信號，根據(jù)設(shè)定的控制邏輯，通過數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷后輸出控制指令，控制油壓調(diào)節(jié)器動作。桑塔納2000GSi型轎車（ABSECU）8只兩位兩通電磁閥兩個CPU：如果兩個微處理器處理結(jié)果不一致，微處理器立即使ABS系統(tǒng)退出工作，防止系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致錯誤控制。四、制動壓力調(diào)節(jié)器名稱：制動壓力調(diào)節(jié)器液壓調(diào)節(jié)器液壓控制單元（HCU）功用：根據(jù)ABSECU的指令，自動調(diào)節(jié)制動分泵的制動壓力。組成：電磁閥電動回液泵儲液器（一）制動壓力調(diào)節(jié)器類型動力來源分為液壓式：小轎車和輕型載貨汽車氣壓式：大型客車和載重汽車根據(jù)總體結(jié)構(gòu)分為整體式：制動壓力調(diào)節(jié)器與總泵（和制動助力器）構(gòu)成一個整體。結(jié)構(gòu)緊湊、管路接頭少，但成本高，用在將ABS作為標(biāo)準(zhǔn)裝備的轎車上，如戴維斯ABSMKII型、博世ABS3型、德爾科ABSVI型、本迪克斯ABS9、ABS10型、瓦布克ABS等。分離式：制動壓力調(diào)節(jié)器、制動總泵（和制動助力器）自成一體，用制動管路連接。桑塔納、捷達(dá)轎車、沃爾沃轎車（二）MK20-Ⅰ型制動壓力調(diào)節(jié)器組成圖12－4MK20-Ⅰ型ABS電控單元與液壓調(diào)節(jié)器外形（a）整體結(jié)構(gòu)；（b）模塊結(jié)構(gòu)1－回液泵電動機(jī)；2－液壓調(diào)節(jié)器；3－防抱死制動與制動力分配（ABS/EBV）電控單元；4－電控單元線束插座；5－回液泵電動機(jī)線束插頭（三）液壓控制油路圖12－4MK20-Ⅰ型ABS液壓控制油路（四）兩位兩通電磁閥圖13－14兩位兩通電磁閥的結(jié)構(gòu)（a）常開電磁閥；（b）常閉電磁閥1－頂桿；2－殼體；3－限壓閥；4－球閥；5－復(fù)位彈簧；6－電磁線圈；7－閥體；8－活動鐵心；9－限位桿兩位：打開、關(guān)閉兩通：進(jìn)液口、出液口（五）三位三通電磁閥圖13－12三位三通電磁閥工作原理（a）升壓位置；（b）保壓位置；（c）降壓位置

三位：升壓；

保壓；

降壓三通：進(jìn)液口、出液口、回液口（六）儲液器與電動回液泵圖13－15低壓儲液器與電動泵（a）柱塞上行時儲液；（b）柱塞下行時回液功用：儲存ABS減壓過程中從制動分泵流回的制動液，同時衰減回流制動液的壓力波動。第五節(jié)ABS控制過程一、控制方式二、控制原理三、控制電路四、控制過程一、控制方式控制方式：普遍采用自適應(yīng)控制方式來實(shí)現(xiàn)近似理想的防抱死制動控制。控制方法：預(yù)先設(shè)定車輪加、減速度以及滑移率閾值，通過檢測車輪的角速度來計(jì)算車輪速度和加、減速度，再利用車輪速度和存儲在存儲器中的制動開始時的汽車速度計(jì)算車輪的參考滑移率。ABS工作時，將這些控制參數(shù)與預(yù)先設(shè)定的閾值（又稱為門限值）進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制制動壓力調(diào)節(jié)器的電磁閥動作來改變制動壓力大小，并在控制過程中記錄前一控制周期（在制動過程中，從制動降壓、保壓到升壓為一個控制周期）的各個控制參數(shù)，再根據(jù)這些參數(shù)值確定下一個控制周期的控制條件。二、控制原理圖13－21高附著系數(shù)路面的制動控制原理v－車速；S1－滑移率閾值；vref－參考車速；vw－車輪圓周速度；+A、+a－車輪加速度閾值；-a－車輪減速度閾值三、控制電路圖13－20MK20-Ⅰ型防抱死制動系統(tǒng)控制電路四、控制過程兩位兩通電磁閥式液壓調(diào)節(jié)器ABS控制過程常規(guī)制動保壓控制降壓控制升壓控制三位三通電磁閥式液壓調(diào)節(jié)器ABS控制過程常規(guī)制動保壓控制降壓控制升壓控制（一）兩位兩通電磁閥式ABS執(zhí)行元件工作狀態(tài)（MK20-Ⅰ型ABS制動壓力調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)）常規(guī)制動保壓控制降壓控制升壓控制兩位兩通電磁閥式ABS常規(guī)制動控制過程進(jìn)液閥：打開；回液閥：關(guān)閉；回液泵：不轉(zhuǎn)制動分泵壓力