汽車 ABS詳解課件

1、第十五章 ABS本章內(nèi)容概概 述述1ABS基本原理基本原理2ABS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3其他先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)其他先進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)4第一節(jié) 概述一、ABS理論基礎(chǔ)u制動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)制動(dòng)效能制動(dòng)效能制動(dòng)效能恒定性制動(dòng)效能恒定性制動(dòng)方向穩(wěn)定性制動(dòng)方向穩(wěn)定性滑移率滑移率S=(VV)/V100% =(Vr.)/V100%二、傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題縱向附著系數(shù)低，制動(dòng)距離長(zhǎng)橫向防側(cè)滑能力差，制動(dòng)穩(wěn)定性差易抱死，輪胎磨損加劇三、ABS的作用縮短制動(dòng)距離縮短制動(dòng)距離增加汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性增加汽車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性改善輪胎的磨損改善輪胎的磨損使用方便、操作性好使用方便、操作性好u四、ABS的發(fā)展最早應(yīng)用于飛機(jī)、鐵路機(jī)車：最早應(yīng)用于飛機(jī)

2、、鐵路機(jī)車：19081908年年J.E.FRANCISJ.E.FRANCIS設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)，19361936年年BOSCHBOSCH取得專利。取得專利。19451945年，美國(guó)開(kāi)發(fā)了用于噴氣式飛機(jī)的年，美國(guó)開(kāi)發(fā)了用于噴氣式飛機(jī)的ABSABS19481948年，年，Westinghouse Air BrakeWestinghouse Air Brake開(kāi)發(fā)了開(kāi)發(fā)了用于鐵路機(jī)車的用于鐵路機(jī)車的ABSABS；Hydro AireHydro Aire公司開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的的ABSABS裝于裝于B-47B-47上。上。5050年代后期至年代后期至19601960年，年，Good YearGood Year和和H

3、ydro Hydro AireAire公司開(kāi)發(fā)出了公司開(kāi)發(fā)出了ABSABS系統(tǒng)。系統(tǒng)。19541954年，福特公司將法航機(jī)用年，福特公司將法航機(jī)用ABSABS裝在林肯裝在林肯車上，失敗。車上，失敗。19571957年，福特與年，福特與Kelsey HayesKelsey Hayes公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)ABSABS系統(tǒng)，系統(tǒng)，19681968年獲得成功。年獲得成功。19581958年，年，DunlopDunlop公司開(kāi)發(fā)出了載貨車用公司開(kāi)發(fā)出了載貨車用Maxaret ABSMaxaret ABS。19601960年，年，Harry Ferguson ResearchHarry Ferguso

4、n Research公司改公司改進(jìn)了進(jìn)了Maxaret ABSMaxaret ABS，19651965年投入生產(chǎn)。年投入生產(chǎn)。19781978年，發(fā)展高峰。年，發(fā)展高峰。u五、ABS的分類按功能和布置形式不同后輪ABS四輪ABS按系統(tǒng)控制方案軸控式（一同控制，分低選控制和高選控制）輪控式混合式按組成結(jié)構(gòu)不同整體式：制動(dòng)主缸、液壓調(diào)節(jié)器制動(dòng)主缸、液壓調(diào)節(jié)器和和各控制閥制成一各控制閥制成一體體分體式u按控制通道和傳感器數(shù)不同分單通道式雙通道式三通道式四通道式控制通道控制通道（壓力調(diào)節(jié)器）（壓力調(diào)節(jié)器）輪速傳感器輪速傳感器u雙通道ABS多用于制動(dòng)管路對(duì)角布置的汽車上，兩前輪獨(dú)立控制，制動(dòng)液通過(guò)比例閥

5、(P閥)按一定比例減壓后傳給對(duì)角后輪。 u對(duì)于采用此控制方式的前輪驅(qū)動(dòng)汽車，如果在緊對(duì)于采用此控制方式的前輪驅(qū)動(dòng)汽車，如果在緊急制動(dòng)時(shí)急制動(dòng)時(shí)離合器沒(méi)有及時(shí)分離離合器沒(méi)有及時(shí)分離，前輪在制動(dòng)壓力，前輪在制動(dòng)壓力較小時(shí)就趨于抱死，而較小時(shí)就趨于抱死，而此時(shí)后輪的制動(dòng)力還遠(yuǎn)未此時(shí)后輪的制動(dòng)力還遠(yuǎn)未達(dá)到其附著力的水平，汽車的制動(dòng)力會(huì)顯著減小。達(dá)到其附著力的水平，汽車的制動(dòng)力會(huì)顯著減小。而對(duì)于采用此控制方式的后輪驅(qū)動(dòng)汽車，如果將而對(duì)于采用此控制方式的后輪驅(qū)動(dòng)汽車，如果將比例閥調(diào)整到正常制動(dòng)情況下前輪趨于抱死時(shí)，比例閥調(diào)整到正常制動(dòng)情況下前輪趨于抱死時(shí)，后輪的制動(dòng)力接近其附著力，則后輪的制動(dòng)力接近其附著

6、力，則緊急制動(dòng)時(shí)由于緊急制動(dòng)時(shí)由于離合器往往難以及時(shí)分離，導(dǎo)致后輪抱死，使汽離合器往往難以及時(shí)分離，導(dǎo)致后輪抱死，使汽車喪失方向穩(wěn)定性車喪失方向穩(wěn)定性。 二通道四傳感器二通道四傳感器/ /前輪獨(dú)立控制方式前輪獨(dú)立控制方式三通道三傳感器三通道三傳感器/ /前獨(dú)前獨(dú)- -后低選控制方式后低選控制方式 由于三通道由于三通道ABSABS對(duì)兩后輪進(jìn)行一同控制，對(duì)于后輪對(duì)兩后輪進(jìn)行一同控制，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)兩后輪的平均轉(zhuǎn)速。速傳感器來(lái)檢測(cè)兩后輪的平均轉(zhuǎn)速。三通道四傳感器三通道四傳感器/ /前獨(dú)前獨(dú)- -后低選

7、控制方式后低選控制方式緊急制動(dòng)時(shí)，前軸載荷會(huì)增加很多。對(duì)前輪制動(dòng)壓力進(jìn)行獨(dú)立控制，可充分利用兩前輪的附著力對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)，有利于縮短制動(dòng)距離，并且汽車的方向穩(wěn)定性卻得到很大改善。 四通道四傳感器四通道四傳感器/ /前獨(dú)前獨(dú)- -后選控制方式后選控制方式雖然在通往四個(gè)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中各設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)雖然在通往四個(gè)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中各設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置，但兩個(gè)后制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同分裝置，但兩個(gè)后制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的，控制的，實(shí)際上仍是三通道實(shí)際上仍是三通道ABS 四通道四傳感器四通道四傳感器/ /四輪獨(dú)立控制四輪獨(dú)立控制可以最大程

8、度地利用每個(gè)車輪的附著力進(jìn)行制動(dòng)，可以最大程度地利用每個(gè)車輪的附著力進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)效能最好制動(dòng)效能最好。但。但 兩側(cè)車輪的附著系數(shù)不相等的路面上制動(dòng)時(shí)，由于同一軸上的制動(dòng)兩側(cè)車輪的附著系數(shù)不相等的路面上制動(dòng)時(shí)，由于同一軸上的制動(dòng)力不相等，使得汽車力不相等，使得汽車產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生制動(dòng)跑偏產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生制動(dòng)跑偏。因此，。因此，ABS通常不對(duì)四個(gè)車輪進(jìn)行獨(dú)立的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)。通常不對(duì)四個(gè)車輪進(jìn)行獨(dú)立的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)。 第二節(jié) ABS的結(jié)和原理一、ABS控制原理輪速傳感器輪速傳感器傳感器轉(zhuǎn)子傳感器轉(zhuǎn)子制動(dòng)分缸制動(dòng)分缸制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)制動(dòng)盤制動(dòng)盤電子控制單元電子控制單元ECU執(zhí)行器執(zhí)行器Act

9、uator二、ABS控制方式以車輪滑移率為控制參數(shù)以車輪角加、減速度為控制參數(shù)以車輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)不同的路況，最佳滑移率不同；緊急制動(dòng)時(shí)，角速度達(dá)到門限時(shí)，滑移率也差別很大。單用一種參數(shù)無(wú)法適用不同狀況。通常采用車輪角加速度、角減速度和滑移率作為控制參數(shù)。滑移率一般為輔助門限。三、ABS控制過(guò)程高附著系數(shù)路面制動(dòng)控制過(guò)程1階段：增壓至-a2階段：-a,but SS1，減壓4階段：-a；保持，加速5：+A，增壓，加速度下降6：+A，保持至+a7：+a, 增壓、保持快速轉(zhuǎn)換S在理想值附近波動(dòng)，減速8：-a，下一循環(huán)?；坡书T限S1低附著路面控制過(guò)程制動(dòng)壓力較低，加速時(shí)間長(zhǎng)，控制策略不同

10、于前車速低于20，減速度太小，以滑移率門限作為主要控制參數(shù)制動(dòng)中路況突變的控制過(guò)程高附著系數(shù)突變到低附著系數(shù)時(shí)，由高滑移率門限S2來(lái)判斷，進(jìn)行相應(yīng)的控制。四、ABS結(jié)構(gòu)一、輪速傳感器一、輪速傳感器u1 1、磁感應(yīng)式、磁感應(yīng)式作用：測(cè)出車輪的轉(zhuǎn)速，并將信號(hào)送到作用：測(cè)出車輪的轉(zhuǎn)速，并將信號(hào)送到ECUECU。結(jié)構(gòu)：由傳感頭和齒圈兩部分組成，傳感結(jié)構(gòu)：由傳感頭和齒圈兩部分組成，傳感頭由永磁鐵、極軸、感應(yīng)線圈等組成。頭由永磁鐵、極軸、感應(yīng)線圈等組成。u電磁式車輪傳感器的缺點(diǎn)是： 其輸出信號(hào)隨車速的變化而變化； 其響應(yīng)過(guò)慢； 抗電磁波干擾能力差。u安裝方式2 2、霍爾效應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：輸出信

11、號(hào)幅值不受轉(zhuǎn)速影響；輸出信號(hào)幅值不受轉(zhuǎn)速影響；頻率響應(yīng)高；頻率響應(yīng)高；抗電磁干擾能力強(qiáng)?？闺姶鸥蓴_能力強(qiáng)。二、二、G G傳感器傳感器 水銀型：水銀型：當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，足夠大的減速度力將水銀上拋，接通電路，當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，足夠大的減速度力將水銀上拋，接通電路，給給ECUECU加速度信號(hào)。加速度信號(hào)。 擺型擺型：擺動(dòng)板（遮光板）兩面分別裝有兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)汽車制：擺動(dòng)板（遮光板）兩面分別裝有兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)板擺動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生通或斷的脈沖信號(hào)。動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)板擺動(dòng)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生通或斷的脈沖信號(hào)。ECUECU根據(jù)通、斷變根據(jù)通、斷變換的速率就能計(jì)算出加速度來(lái)。換的速率就能計(jì)算出加速度來(lái)。

12、 應(yīng)變儀型應(yīng)變儀型：當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，懸架減速度產(chǎn)生的慣性力使半導(dǎo)體應(yīng)變：當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，懸架減速度產(chǎn)生的慣性力使半導(dǎo)體應(yīng)變片發(fā)生彎曲變形，使其電阻變化，引起動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀輸出電壓的變化；加速片發(fā)生彎曲變形，使其電阻變化，引起動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀輸出電壓的變化；加速度越大，慣性力越大，輸出電壓越高。度越大，慣性力越大，輸出電壓越高。三、ABS電控單元ABS的控制軟件一般由防滑控制和安全檢查保證兩部分組成。主循環(huán)是相隔一定時(shí)間就循環(huán)一次，其功能主要是對(duì)各模塊和子程序進(jìn)行初始化，對(duì)控制標(biāo)志進(jìn)行重新設(shè)置，對(duì)地址和參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。安全保障 主要是對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視并作出檢測(cè)和診斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在影響系統(tǒng)正常工作的故障時(shí)，

13、作出相應(yīng)的響應(yīng)。 模式選擇 根據(jù)汽車的參考速度、車輪速度以及系統(tǒng)的故障決定是否進(jìn)入ABS工作狀態(tài)。分析子程序 將計(jì)算的車輪運(yùn)動(dòng)特性與參考車速比較決定如何調(diào)用電磁閥的控制命令，門限值的設(shè)定、控制邏輯的選擇都是在此模塊中實(shí)現(xiàn)。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置u根據(jù)制動(dòng)壓力裝置與制動(dòng)助力器的結(jié)構(gòu)關(guān)系，分為分離式、組合式和整體式。 液壓調(diào)節(jié)裝置含有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的回流泵、儲(chǔ)壓器、阻尼室、節(jié)流閥和兩位液壓電磁閥（2/2電磁閥）?；亓鞅茫夯亓鞅脤⒅苿?dòng)分泵中排出的制動(dòng)液泵回到制動(dòng)總泵。 儲(chǔ)壓器：儲(chǔ)壓器為在減壓過(guò)程中大量回流的制動(dòng)液提供暫時(shí)的儲(chǔ)存所。 阻尼器：阻尼器及其下游的節(jié)流裝置能減少返回到制動(dòng)總泵中的液壓脈沖幅值，使噪聲減少

14、。u電磁閥電磁閥u電磁閥控制三種狀態(tài)：加 壓：進(jìn)油閥開(kāi)，出油閥關(guān)減 壓：進(jìn)油閥關(guān)，出油閥開(kāi)保 壓：進(jìn)油閥關(guān)，出油閥關(guān)（1）開(kāi)始制動(dòng)階段（系統(tǒng)油壓建立）開(kāi)始制動(dòng)階段（系統(tǒng)油壓建立） 循環(huán)流動(dòng)式循環(huán)流動(dòng)式u開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，駕駛員開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩制動(dòng)踏板，制動(dòng)壓踩制動(dòng)踏板，制動(dòng)壓力由制動(dòng)主缸產(chǎn)生，力由制動(dòng)主缸產(chǎn)生，經(jīng)常開(kāi)的不帶電壓的經(jīng)常開(kāi)的不帶電壓的進(jìn)油閥作用到車輪制進(jìn)油閥作用到車輪制動(dòng)輪缸上，此時(shí)，不動(dòng)輪缸上，此時(shí)，不帶電壓的出油閥依然帶電壓的出油閥依然關(guān)閉，關(guān)閉，ABS沒(méi)參與控制，沒(méi)參與控制，整個(gè)過(guò)程和常規(guī)液壓整個(gè)過(guò)程和常規(guī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)相同，制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)相同，制動(dòng)壓力不斷上升。壓力不斷上升。系統(tǒng)

15、油壓建立過(guò)程 電控單元發(fā)出的信號(hào)u進(jìn)油電磁閥 出油電磁閥 電動(dòng)液壓泵 不通電 不通電 不通電 (打開(kāi)) (關(guān)閉) (不運(yùn)轉(zhuǎn))（2）油壓保持階段）油壓保持階段 u當(dāng)駕駛員繼續(xù)踩制當(dāng)駕駛員繼續(xù)踩制動(dòng)踏板，油壓繼續(xù)動(dòng)踏板，油壓繼續(xù)升高到車輪出現(xiàn)抱升高到車輪出現(xiàn)抱死趨勢(shì)時(shí)，死趨勢(shì)時(shí)，ABS電子電子控制單元發(fā)出指令控制單元發(fā)出指令使進(jìn)油閥通電并關(guān)使進(jìn)油閥通電并關(guān)閉閥門，出油閥依閉閥門，出油閥依然不帶電壓保持關(guān)然不帶電壓保持關(guān)閉，系統(tǒng)油壓保持閉，系統(tǒng)油壓保持不變。不變。電控單元發(fā)出的信號(hào)u進(jìn)油電磁閥 出油電磁閥 電動(dòng)液壓泵 不通電 不通電 不通電 (打開(kāi)) (關(guān)閉) (不運(yùn)轉(zhuǎn)) 通電 不通電 不通電 (關(guān)

16、閉) (關(guān)閉) (不運(yùn)轉(zhuǎn))（3）油壓降低階段 若制動(dòng)壓力保持不變，車輪有抱死趨勢(shì)時(shí)，ABS電子控制單元給出油閥通電打開(kāi)出油閥，系統(tǒng)油壓通過(guò)低壓儲(chǔ)液罐降低油壓，此時(shí)進(jìn)油閥繼續(xù)通電保持關(guān)閉狀態(tài)、有抱死趨勢(shì)的車輪被釋放，車輪轉(zhuǎn)速開(kāi)始上升。與此同時(shí)，液壓泵開(kāi)始起動(dòng)，將制動(dòng)液由低壓儲(chǔ)液罐送至制動(dòng)主缸。常規(guī)制動(dòng)制動(dòng)總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔打開(kāi)B 孔關(guān)閉0 A0 VC 孔泵電機(jī)ABS執(zhí)行器: 常規(guī)制動(dòng)時(shí)的3位電磁閥和泵電機(jī)工作狀態(tài)部 件 名 工 作 狀 態(tài) 3 位 電 磁 閥 “A”口打開(kāi)“B”口關(guān)閉泵 電 機(jī) 不 運(yùn) 轉(zhuǎn) 壓力降低時(shí)的工作示意圖制動(dòng)總缸泵ABS ECU

17、單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔關(guān)閉B 孔打開(kāi)5 A12 VC 孔泵電機(jī)ABS執(zhí)行器:壓力降低時(shí)的3位電磁閥和泵電機(jī)的工作狀態(tài)部 件 名 工 作 狀 態(tài) 3 位 電 磁 閥 “A”口關(guān)閉“B”口打開(kāi)泵 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 壓力保持時(shí)的工作示意圖制動(dòng)總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔關(guān)閉B 孔關(guān)閉2 A12 VC 孔泵電機(jī)ABS執(zhí)行器: 壓力保持時(shí)的3位電磁閥和泵電機(jī)的工作狀態(tài)部 件 名 工 作 狀 態(tài) 3 位 電 磁 閥 “A”口關(guān)閉“B”口關(guān)閉泵 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn)壓力升高時(shí)的工作示意圖制動(dòng)總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔打開(kāi)B

18、孔關(guān)閉0 A12 VC 孔泵電機(jī)壓力升高時(shí)的3位電磁閥和泵電機(jī)的工作狀態(tài)部 件 名 工 作 狀 態(tài) 3 位 電 磁 閥 “A”口打開(kāi)“B”口關(guān)閉泵 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn)2 2、可變?nèi)莘e式、可變?nèi)莘e式（1 1）液壓控制可變?nèi)莘e調(diào)壓方式：在汽車原有制動(dòng)系）液壓控制可變?nèi)莘e調(diào)壓方式：在汽車原有制動(dòng)系統(tǒng)管路中增加一套液壓控制裝置，用于改變制動(dòng)管路統(tǒng)管路中增加一套液壓控制裝置，用于改變制動(dòng)管路容積，實(shí)現(xiàn)容積，實(shí)現(xiàn)增壓增壓保壓保壓減壓減壓的循環(huán)調(diào)節(jié)。這種制動(dòng)的循環(huán)調(diào)節(jié)。這種制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制液壓油路和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制液壓油路和ABSABS控制的制動(dòng)液油控制的制動(dòng)液油路是相互隔開(kāi)的。路是相互隔開(kāi)的。 調(diào)壓缸

19、結(jié)構(gòu)原理調(diào)壓缸結(jié)構(gòu)原理活塞活塞控制彈簧控制彈簧單向閥單向閥控制液壓通口控制液壓通口制動(dòng)總泵通口制動(dòng)總泵通口制動(dòng)分泵通口制動(dòng)分泵通口調(diào)壓缸調(diào)壓缸 輸入輸入電磁閥電磁閥 輸出輸出電磁閥電磁閥儲(chǔ)能器通口儲(chǔ)能器通口儲(chǔ)液罐通口儲(chǔ)液罐通口調(diào)壓缸通口調(diào)壓缸通口組合電磁閥結(jié)構(gòu)原理組合電磁閥結(jié)構(gòu)原理輸入電磁閥：輸入電磁閥：。 平時(shí)常閉，通電打開(kāi)平時(shí)常閉，通電打開(kāi)平時(shí)常開(kāi)，通電關(guān)閉平時(shí)常開(kāi)，通電關(guān)閉常規(guī)制動(dòng)常規(guī)制動(dòng)：輸入電輸入電磁閥斷電關(guān)閉，輸磁閥斷電關(guān)閉，輸出電磁閥斷電打開(kāi)。出電磁閥斷電打開(kāi)。調(diào)壓缸活塞在彈簧調(diào)壓缸活塞在彈簧作用下上移，將單作用下上移，將單向閥頂開(kāi)。向閥頂開(kāi)。制動(dòng)分泵壓力，將制動(dòng)分泵壓力，將隨制動(dòng)踏板力的增隨制動(dòng)踏板力的增大而增大。大而增大。減壓減壓：ECUECU對(duì)兩個(gè)電對(duì)兩個(gè)電磁閥同時(shí)供電，輸磁閥同時(shí)供電，輸入電磁閥打開(kāi)，輸入電磁閥打開(kāi)，輸出電磁閥關(guān)閉，高出電磁閥關(guān)閉，高壓