汽車防滑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

汽車防滑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理現(xiàn)在是1頁\一共有49頁\編輯于星期二第十四章汽車防滑控制系統(tǒng)第一節(jié)概述

汽車防滑控制系統(tǒng)就是對制動防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動防滑系統(tǒng)的統(tǒng)稱。制動防抱死系統(tǒng)(Anti-lockBrakingSystem)，簡稱ABS。驅(qū)動防滑系統(tǒng)(AccelerationSlipRegulation)，簡稱ASR。它也被稱為驅(qū)動力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem)，簡稱TCS。

輪胎與路面的附著關(guān)系：Fμ=μGFμ——輪胎與路面間的附著力，NG——輪胎與路面間的垂直載荷，N

μ——輪胎與路面間的附著系數(shù)。由于輪胎與路面之間的垂直載荷和附著系數(shù)會隨許多因素而變化，因此，輪胎與路面間的附著力實際上是經(jīng)常變化的。

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（一）車輪滑動率對附著系數(shù)的影響車輪相對于路面的滑動可分為滑移和滑轉(zhuǎn)兩種形式，引入車輪滑動率的概念可以表征車輪運動中滑動成分所占的比例。1.汽車在制動過程中，車輪可能相對于路面發(fā)生滑移，滑移成分在車輪縱向運動中所占的比例可以由負滑動率表征。SB=(rω-v)/v×100%-100%<SB<0，車輪滑移所占成分越多，SB越大。2.汽車在驅(qū)動過程中，驅(qū)動車輪可能相對于路面發(fā)生滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)成分在汽車縱向運動中所占的比例可由正滑動率表征。SA=(rω-v)/rω×100%0<SA<100%，車輪滑轉(zhuǎn)比例越大，SA越大?，F(xiàn)在是3頁\一共有49頁\編輯于星期二

通過試驗發(fā)現(xiàn)，在硬實路面上，彈性車輪與路面間的附著系數(shù)μ和滑動率S存在如下圖所示的關(guān)系?，F(xiàn)在是4頁\一共有49頁\編輯于星期二

（二）防滑控制系統(tǒng)的作用與工作原理：使汽車能夠自動地將車輪控制在縱向和橫向附著系數(shù)都很大的滑動率范圍內(nèi)。制動防抱死系統(tǒng)在制動過程中，通常將車輪滑移率控制在10%~20%的范圍內(nèi)；驅(qū)動防滑系統(tǒng)在驅(qū)動過程中，通常將車輪滑移率控制在5%~15%的范圍內(nèi)。制動防抱死系統(tǒng)(ABS)都是在制動過程中，通過調(diào)節(jié)輪缸（或制動氣室）的制動壓力使作用車輪的制動力矩受到控制，從而控制車輪的滑移率。而防滑驅(qū)動控制系統(tǒng)(ASR)在驅(qū)動過程中通常可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動系的傳動比、差速器的鎖緊系數(shù)等控制作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩，以及通過調(diào)節(jié)驅(qū)動車輪制動輪缸（或制動氣室）的制動壓力控制作用于驅(qū)動車輪的制動力矩。實現(xiàn)對驅(qū)動車輪牽引力矩的控制。現(xiàn)在是5頁\一共有49頁\編輯于星期二

第二節(jié)防滑控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程（一）ABS的基本組成及工作原理ABS通常由車輪輪速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)器、電子控制單元(ECU)和ABS警示裝置等組成。如圖：現(xiàn)在是6頁\一共有49頁\編輯于星期二

如下圖所示：ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動、制動壓力保持、制動壓力減小和制動壓力增大等階段。1.常規(guī)制動階段（ABS并不介入制動壓力控制）現(xiàn)在是7頁\一共有49頁\編輯于星期二

2.制動壓力保持階段現(xiàn)在是8頁\一共有49頁\編輯于星期二

3.制動壓力減小階段現(xiàn)在是9頁\一共有49頁\編輯于星期二

4.制動壓力增大階段現(xiàn)在是10頁\一共有49頁\編輯于星期二

ABS系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1.增大了汽車制動時的穩(wěn)定性。2.能縮短制動距離。3.改善了輪胎的磨損狀況。4.使用方便，工作可靠。（二）ASR的基本組成和工作原理ASR/TCS可以通過調(diào)節(jié)作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩和制動力矩，在驅(qū)動過程中防止車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)。目前在ASR系統(tǒng)中通常通過控制節(jié)氣門開度和點火提前角的方式調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，從而對作用于驅(qū)動車輪的驅(qū)動力矩進行調(diào)節(jié)。為了使驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速迅速降低，或者使兩側(cè)驅(qū)動車輪獲得不同牽引力，通常ASR都可以通過對驅(qū)動車輪施加一定的制動力矩得以實現(xiàn)。現(xiàn)在是11頁\一共有49頁\編輯于星期二

右圖所示為一種較為典型的具有制動防抱死和驅(qū)動防滑功能ABS/ASR防滑控制系統(tǒng)，其中ASR和ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和電子控制單元(ECU)，只在通往驅(qū)動車輪制動輪缸的制動管路中增設(shè)一個ASR制動壓力調(diào)節(jié)器，在由加速踏板控制的主節(jié)氣門上方增設(shè)一個由步進電機控制的副節(jié)氣門，并在主副節(jié)氣門處各設(shè)置一個節(jié)氣門開度傳感器，即可實現(xiàn)ASR控制。現(xiàn)在是12頁\一共有49頁\編輯于星期二

ASR制動液壓系統(tǒng)：下圖中的ASR制動壓力調(diào)節(jié)器主要包括制動供能裝置（由電動泵和儲能器組成）和電磁控制閥總成（其中有三個二位二通電磁閥）組成?，F(xiàn)在是13頁\一共有49頁\編輯于星期二

（三）ABS和ASR的比較：相同點：1.ABS和ASR都是通過控制作用于被控制車輪的力矩，而將車輪的滑動率控制在設(shè)定的理想范圍之內(nèi)，從而縮短汽車制動距離或提高汽車的加速性能。2.ABS和ASR都要求系統(tǒng)具有快速的反應(yīng)能力，以適應(yīng)車輪附著力的變化；都要求控制偏差量盡可能達到最?。欢家蟊M量減少調(diào)節(jié)過程中的能量消耗。不同點：1.ABS對驅(qū)動和非驅(qū)動車輪都可進行控制，而ASR只對驅(qū)動車輪進行控制。2.在ABS控制期間，離合器通常處于分離狀態(tài)（手動變速），發(fā)動機也處于怠速運轉(zhuǎn)，而在ASR控制期間，離合器處于接合狀態(tài)，發(fā)動機的慣性對ASR控制有較大影響。現(xiàn)在是14頁\一共有49頁\編輯于星期二

3.在ABS控制期間，汽車傳動系的振動較小，在ASR控制期間，很容易使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生較大的振動。4.在ABS控制期間，各車輪之間的相互影響不大，而在ASR控制期間，由于差速器的作用會使驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生較大的互相影響。5.ABS只是一個反應(yīng)時間近似一定的制動控制單環(huán)系統(tǒng)，而ASR卻是由反應(yīng)時間不同的制動控制和發(fā)動機控制等組成的多環(huán)系統(tǒng)。（四）控制通道防滑控制系統(tǒng)中能夠獨立進行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路稱為控制通道。現(xiàn)在是15頁\一共有49頁\編輯于星期二

ABS按照控制通道數(shù)可分為四通道系統(tǒng)、三通道系統(tǒng)、雙通道系統(tǒng)和單通道系統(tǒng)，其布置形式多樣，如圖：現(xiàn)在是16頁\一共有49頁\編輯于星期二

第三節(jié)防滑控制系統(tǒng)主要組成件的結(jié)構(gòu)及工作原理（一）車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輪的速度，并將速度信號輸入防滑控制系統(tǒng)的電子控制單元。目前，用于防滑系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種?，F(xiàn)在是17頁\一共有49頁\編輯于星期二

1.電磁式轉(zhuǎn)速傳感器通過磁通量的變化產(chǎn)生感應(yīng)電壓,由傳感頭和齒圈兩部分組成?，F(xiàn)在是18頁\一共有49頁\編輯于星期二

2.霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器優(yōu)點：1.輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響。2.頻率響應(yīng)高3.抗電磁波干擾能力強?，F(xiàn)在是19頁\一共有49頁\編輯于星期二

（二）汽車減速度傳感器有些ABS系統(tǒng)中，為了獲得汽車的縱向或橫向減速度，在汽車的車身上安裝有減速度傳感器。如下圖為采用水銀開關(guān)的G傳感器?，F(xiàn)在是20頁\一共有49頁\編輯于星期二

（三）ABS制動壓力調(diào)節(jié)器ABS/ASR制動壓力調(diào)節(jié)器的作用是接受電子控制單元(ECU)的指令，通過電磁閥的動作來實現(xiàn)車輪制動器制動壓力的自動調(diào)節(jié)。它主要由電磁閥閥體、制動液儲能室、儲能器、制動主缸、液壓助力器與電動泵等組成。如圖：現(xiàn)在是21頁\一共有49頁\編輯于星期二

下面主要介紹ABS制動壓力調(diào)壓器。1.電動泵現(xiàn)在是22頁\一共有49頁\編輯于星期二

2.儲能器a.活塞－－彈簧式：現(xiàn)在是23頁\一共有49頁\編輯于星期二

b.氣囊式：現(xiàn)在是24頁\一共有49頁\編輯于星期二

3.電磁控制閥ABS系統(tǒng)中都有一個或兩個電磁閥體，其中有若干個電磁控制閥，分別控制前、后輪的制動。常用的電磁閥有三位三通閥和二位二通閥等。(1)三位三通閥現(xiàn)在是25頁\一共有49頁\編輯于星期二

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(2)二位二通閥現(xiàn)在是27頁\一共有49頁\編輯于星期二

4.壓力控制、壓力警告和液位指示開關(guān)（四）電子控制單元ABS電子控制單元一般由以下幾個基本電路構(gòu)成1.輸入極電路：將轉(zhuǎn)速傳感器輸入的正弦交流信號轉(zhuǎn)換成脈沖方波信號。2.運算電路：主要是進行車輪線速度、初始速度、滑動率、加速度及減速度等的運算，以及調(diào)節(jié)器的電磁閥控制參數(shù)的運算和監(jiān)控運算3.輸出級（電磁閥控制）電路：接受運算電路輸入的電磁閥控制參數(shù)信號，控制大功率三極管向電磁閥提供控制電路。4.安全保護電路：將汽車電源提供的12V或14V的電壓變?yōu)殡娮涌刂茊卧獌?nèi)部所需的5V電壓。對電源電路的電壓進行監(jiān)控，對故障信號進行監(jiān)視，出現(xiàn)故障時停止ABS系統(tǒng)工作，現(xiàn)在是28頁\一共有49頁\編輯于星期二

點亮ABS警告燈，并儲存故障碼。電子控制單元內(nèi)部電路如下圖：現(xiàn)在是29頁\一共有49頁\編輯于星期二

ABS系統(tǒng)故障指示燈現(xiàn)在是30頁\一共有49頁\編輯于星期二

第四節(jié)制動壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)壓方式及工作原理（一）ABS調(diào)壓方式（1）循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器：電磁閥直接控制輪缸制動壓力（2）可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器：間接控制制動壓力

現(xiàn)在以凌志LS400轎車的循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器來說明ABS系統(tǒng)的調(diào)壓工作原理循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器是在制動總缸和輪缸之間串聯(lián)一電磁閥，直接控制輪缸的制動壓力，其特點是制動壓力油路和ABS控制壓力油路相通。組成：制動踏板機構(gòu)、制動主缸、回油泵、儲能器、電磁閥、制動輪缸?，F(xiàn)在是31頁\一共有49頁\編輯于星期二

1）常規(guī)制動（升壓）狀態(tài)此時ABS系統(tǒng)不工作，制動輪缸與輪缸相通。如圖：現(xiàn)在是32頁\一共有49頁\編輯于星期二

2）保壓狀態(tài)當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出抱死危險信號時，電磁閥處于“保壓”位置。此時主缸、輪缸和回油孔相互隔離密封，輪缸中制動壓力保持一定?，F(xiàn)在是33頁\一共有49頁\編輯于星期二

3）減壓狀態(tài)若“保壓”命令發(fā)出后，車輪仍有抱死傾向，電磁閥將輪缸與回油通道或儲液室接通，輪缸中的制動液經(jīng)電磁閥流入儲液室，輪缸壓力下降。現(xiàn)在是34頁\一共有49頁\編輯于星期二

4）增壓狀態(tài)當(dāng)壓力下降后車輪轉(zhuǎn)速太快時，電控單元便切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中高壓制動液再次進入輪缸，使制動力增加。現(xiàn)在是35頁\一共有49頁\編輯于星期二

（二）ASR調(diào)壓方式ASR制動壓力調(diào)節(jié)器也可以采用流通調(diào)壓方式進行防滑轉(zhuǎn)制動壓力調(diào)節(jié)，故ASR制動壓力調(diào)節(jié)器也分為循環(huán)式和變?nèi)莘e式兩種?，F(xiàn)在是36頁\一共有49頁\編輯于星期二

第五節(jié)轎車防滑控制系統(tǒng)以下以凌志LS400為例，介紹轎車防滑控制系統(tǒng)的組成和功能。LS400轎車的防滑驅(qū)動控制系統(tǒng)(TRC)為選裝件，所以國內(nèi)只有部分LS400制動防抱死系統(tǒng)中帶有TRC。（一）LS400的制動防抱死系統(tǒng)(ABS)凌志LS400不帶TRC的防抱死制動系統(tǒng)零件位置如下圖所示?，F(xiàn)在是37頁\一共有49頁\編輯于星期二

在這一系統(tǒng)中，設(shè)有前輪左右輪速傳感器各一個，后輪左右輪速傳感器各一個，共四個車輪速度傳感器檢測車輪的轉(zhuǎn)速；在ABS控制通道中，前輪系統(tǒng)是由確保轉(zhuǎn)向性能的左右輪各一個通道組成，后輪系統(tǒng)則只裝設(shè)一個通道。該ABS系統(tǒng)由輪速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)器、電控單元、控制電路等部分組成。原理和工作方式與前面幾節(jié)中介紹的基本相同，故本節(jié)主要介紹帶牽引力控制系統(tǒng)(TRC)的LS400轎車防滑系統(tǒng)。（二）牽引力控制系統(tǒng)(TRC)LS400為后輪驅(qū)動車。其牽引力控制系統(tǒng)(TRC)是在控制發(fā)動機輸出功率的同時控制汽車的驅(qū)動輪制動系統(tǒng)，即采用發(fā)動機/制動器并用控制方法，控制驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，它有助于避免在起動和加速時容易出現(xiàn)的驅(qū)動輪打滑現(xiàn)象，并根據(jù)車速、路面狀態(tài)控制汽車驅(qū)動輪的驅(qū)動力，和ABS系統(tǒng)相結(jié)合，保持制動滑移率在15%~30%之間，達到最佳制動效果。現(xiàn)在是38頁\一共有49頁\編輯于星期二

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下圖為LS400TRC系統(tǒng)構(gòu)成圖，TRC系統(tǒng)由TRC和ABSECU、TRC制動執(zhí)行器、ABS執(zhí)行器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、副節(jié)氣門位置傳感器和副節(jié)氣門執(zhí)行器組成。現(xiàn)在是40頁\一共有49頁\編輯于星期二

該系統(tǒng)主要部件及工作原理：1.車輪轉(zhuǎn)速傳感器：與ABS系統(tǒng)合用，當(dāng)需要進行防滑控制時才用到。2.輔助節(jié)氣門執(zhí)行器：執(zhí)行元件為一步進馬達，接受ECU指令逐漸關(guān)閉輔助節(jié)氣門。現(xiàn)在是41頁\一共有49頁\編輯于星期二

3.主、副節(jié)氣門位置傳感器：主節(jié)氣門位置傳感器用來檢測節(jié)氣門開度，并將開度大小信號送入ECU。副節(jié)氣門位置執(zhí)行器根據(jù)來自ABS和TRCECU的信號，打開和關(guān)閉副節(jié)氣門，以控制發(fā)動機輸出功率。現(xiàn)在是42頁\一共有49頁\編輯于星期二

4.TRC制動執(zhí)行器：TRC工作過程是由TRC泵和TRC制動執(zhí)行器來完成的。制動執(zhí)行器是用來傳送液壓并釋放從制動分泵來的液壓。現(xiàn)在是43頁\一共有49頁\編輯于星期二

5.ABS和TRCECU控制邏輯6.故障保護功能LS400TRC系統(tǒng)控制電路如右圖所示：現(xiàn)在是44頁\一共有49頁\編輯于星期二

第六節(jié)防滑控制系統(tǒng)的維護與檢修（一）使用與維修中的一般注意事項1.拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭，應(yīng)先斷開點火開關(guān)。2.不可用充電機起動發(fā)動機，也不要在蓄電池與汽車電系連接的情況下，對蓄電池進行充電。3.避免電子控制單元受到碰撞和敲擊。4.在高溫環(huán)境（如烤漆作業(yè)）下，應(yīng)拆下電子控制單元；在焊接電器元件與線路時，應(yīng)拔下線束插頭。5.不要讓油污沾染電子控制單元，特別是電子控制單元的端子。6.要注意對蓄電池的電壓進行檢查，特別是長時間停駛后初次起動時。7.不要使車輪轉(zhuǎn)速傳感器和傳感器齒圈沾染油污或其他臟污，且不要敲擊輪速傳感器。

現(xiàn)在是45頁\一共有49頁\編輯于星期二

8.維修帶有防滑制動功能的制動系統(tǒng)時，應(yīng)首先將蓄能器中的高壓制動液完全釋放。9.具有防滑控制功能的制動系統(tǒng)應(yīng)使用專用的管路。10.大多數(shù)防滑控制系統(tǒng)中的車輪轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制單元和制動壓力調(diào)節(jié)裝置如果損壞，應(yīng)該進行整體更換。11.在對制動液壓系統(tǒng)進行維修以后，或者在使用過程中發(fā)覺制動踏板變軟時，應(yīng)按照要求的方法和順序?qū)χ苿酉到y(tǒng)進行空氣排除。12.應(yīng)盡量選用汽車廠家推薦的輪胎。13.在防抱死警告燈持續(xù)點亮的情況進行制動時，應(yīng)注意控制制動強度。現(xiàn)在是46頁\一共有49頁\編輯于星期二

（二）防滑控制系統(tǒng)的故障自診斷當(dāng)防抱死警告燈持續(xù)點亮?xí)r，就表明系統(tǒng)因故障已退出工作狀態(tài)，已將故障情況以故障代碼的形式儲存記憶。大多數(shù)具有自診斷功能的防滑控制系統(tǒng)可以通過跨接診斷插座中相應(yīng)的端子，根據(jù)儀表板上的警告燈或ECU上的發(fā)光二極管的閃爍情況讀取故障代碼，然后從維修手冊中查找故障代碼所代表的