第六單元-汽車防抱死制動系統(tǒng)

第一節(jié)防抱死制動的基本理論

（一）制動器制動力Fμ制動器制動力Fμ是在車輪周緣為了克服制動器摩擦力矩所需施加的力。（二）附著力FФ輪胎-道路附著力簡稱附著力

FФ，是地面阻止車輪滑動所能提供的切向反作用力的限制值。（三）地面制動力Fx

地面制動力Fx是輪胎與地面之間的摩擦力,是使車輪制動而減速行駛的外力,方向與汽車行駛的方向相反。一、制動車輪受力分析第一頁，共30頁。第一頁，共30頁。

（一）車輪滑移率及影響因素當汽車勻速行駛時，實際車速V（即車輪中心的縱向速度）與車輪速度Vw(即車輪滾動的圓周速度)相等，車輪在路面上的運動為純滾動運動。然而，當駕駛員踩下制動踏板后，在制動器摩擦力矩的作用下，車輪的角速度減小，實際車速與車輪速度之間就會產(chǎn)生一個速度差，輪胎與地面之間就會產(chǎn)生相對滑移。（二）車輪滑移率S與附著系數(shù)Ф的關(guān)系汽車縱向、側(cè)向附著系數(shù)對滑移率又很大影響。實驗證明，在地面附著條件差（例如在冰雪路面上制動）的情況下，由于道路—附著力很小使可以得到的最大地面制動力減小，因此在制動踏板力（或制動分泵壓力）很小時，地面制動力就會達到最大附著力，車輪就會抱死滑移。

二、車輪滑移率S第二頁，共30頁。第二頁，共30頁。第二節(jié)防抱死制動系統(tǒng)的組成與類型防抱死制動系統(tǒng)是一種主動安全裝置，其英文名稱是Anti-lockBrakingSystem（防鎖死制動系統(tǒng)）或Anti-skidBrakingSystem（防滑移制動系統(tǒng)），縮寫為ABS。

電子控制防抱死制動系統(tǒng)在汽車原有制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一套電子控制裝置，其功用是：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，從而獲得最佳制動性能（提高方向穩(wěn)定性，增強轉(zhuǎn)向控制能力，縮短制動距離），減少交通事故。一、防抱死制動系統(tǒng)的功用第三頁，共30頁。第三頁，共30頁。防抱死制動系統(tǒng)（ABS）是根據(jù)車輪轉(zhuǎn)動情況，隨時調(diào)節(jié)制動壓力來防止車輪抱死滑移。盡管各型ABS的結(jié)構(gòu)各不相同，但是在常規(guī)制動裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)傳感器，電子控制器（ABSECU）和執(zhí)行器組成，如圖13-1所示。二、防抱死制動系統(tǒng)組成圖13-1防抱死制動系統(tǒng)組成簡圖第四頁，共30頁。第四頁，共30頁?？s短制動距離；保持汽車制動時的方向穩(wěn)定性；保持汽車制動時的轉(zhuǎn)向控制能力；減少汽車制動時輪胎的磨損；減少駕駛員的疲勞程度。三、防抱死制動系統(tǒng)的優(yōu)點第五頁，共30頁。第五頁，共30頁。

（一）按結(jié)構(gòu)形式分類按ABS制動壓力調(diào)節(jié)器和制動主缸的結(jié)構(gòu)形式分為分離式和整體式兩種。（二）按車輪控制方式分類電子控制防抱死制動系統(tǒng)控制車輪的方式分為“軸控式”與“輪控式”兩種。（三）按控制通道和傳感器數(shù)量分類（四）按控制車輪數(shù)量分類

三、防抱死制動系統(tǒng)的類型第六頁，共30頁。第六頁，共30頁。第三節(jié)防抱死制動系統(tǒng)

控制部件的結(jié)構(gòu)原理車輪速度傳感器簡稱輪速傳感器，其功能是檢測車輪轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)換為電信號輸入ABSECU，用以計算車輪的圓周速度。輪速傳感器有磁感應(yīng)式和差動霍爾效應(yīng)式兩種。目前普遍采用磁感應(yīng)式，由傳感器和齒圈轉(zhuǎn)子組成。傳感器為靜止部件，安裝在車輪附近的靜止部件（如轉(zhuǎn)向節(jié)、半軸套管、懸架構(gòu)件等等）上，不隨車輪轉(zhuǎn)動。傳感器由永久磁鐵、信號線圈（感應(yīng)線圈）、磁頭等組成。信號轉(zhuǎn)子為帶齒的圓環(huán)，又稱為齒圈轉(zhuǎn)子，安裝在與車輪一同轉(zhuǎn)動的部件（如輪。半軸）上。一、車輪速度傳感器第七頁，共30頁。第七頁，共30頁。

減速度傳感器又稱為加速度傳感器，其功用是：檢測汽車的減速度大小，并轉(zhuǎn)換為電信號輸入ABSECU，以便判別路面狀況并采取相應(yīng)的控制方式。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，ABSECU根據(jù)減速度傳感器信號即可判斷路面狀況。

（一）光電式減速度傳感器光電式減速度傳感器有兩只發(fā)光二極管LED、兩只光電三極管、一塊透光板和信號處理電路等組成，結(jié)構(gòu)如圖13-2所示。

二、減速度傳感器第八頁，共30頁。第八頁，共30頁。圖13-2光電式減速度傳感器工作原理

a）元件位置b）透光時c）遮光時第九頁，共30頁。第九頁，共30頁。（二）水銀式減速度傳感器水銀式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖13-3所示，由玻璃管和水銀組成。圖13-3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）減速度大時第十頁，共30頁。第十頁，共30頁。ABS電子控制器簡稱ABSECU或ABS的控制中心，主要功用是接收輪速傳感器、減速度傳感器信號和各種控制開關(guān)信號，根據(jù)設(shè)置的控制邏輯，通過數(shù)學(xué)計算和邏輯判斷后輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)制動分泵的制動壓力。（一）輸入電路輪速傳感器輸入電路由低通濾電路和整形放大電路等組成，功用是對輪速傳感器輸入的交變電壓信號進行處理，并將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸入中央處理單元CPU。（二）計算電路計算電路是ABSECU的核心，主要由微處理器構(gòu)成。三、ABS電子控制器第十一頁，共30頁。第十一頁，共30頁。（三）輸出放大電路

輸出放大電路的主要功用是將CPU輸出的數(shù)字信號（如控制力升高、保持、降低信號）轉(zhuǎn)換成模擬信號，通過功率放大器驅(qū)動執(zhí)行器工作，向執(zhí)行器（各電磁閥）提供大小不同的控制電流（豐田與博世ABS三位三通電磁閥分別為0A、2A、5A），實現(xiàn)制動壓力“升高”、“保持”或“降低”的調(diào)節(jié)功能。（四）安全保護電路安全保護電路由電源監(jiān)控、故障失憶、繼電器驅(qū)動和ABS指示燈驅(qū)動電路等組成。其主要功用是接收蓄電池（或發(fā)電機）的電壓信號，監(jiān)控電源電壓是否在穩(wěn)定范圍內(nèi)，同時將12V或14V電源電壓轉(zhuǎn)換為ECU工作需要的5V電壓。第十二頁，共30頁。第十二頁，共30頁。

制動壓力調(diào)節(jié)器時ABS的執(zhí)行器，由電磁閥、儲液器和回液泵電動機組成。制動壓力調(diào)節(jié)器設(shè)在制動總泵與車輪制動分泵之間，主要功用是根據(jù)ABSECU的控制指令，自動調(diào)節(jié)制動分泵的制動壓力。（一）制動壓力調(diào)節(jié)器的類型根據(jù)動力來源分為液壓式和氣壓式兩種。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)分為整體式和分離式兩種。

根據(jù)調(diào)壓方式分為流通式和變?nèi)菔絻煞N。四、制動壓力調(diào)節(jié)器第十三頁，共30頁。第十三頁，共30頁。

（二）三位三通電磁閥三位三通電磁閥的結(jié)構(gòu)電磁閥是制動壓力調(diào)節(jié)器的主要部件，通過電磁閥動作便可控制制動壓力“升高”“保持”“降低”。

三位三通電磁閥工作情況三位三通電磁閥的工作狀態(tài)由ABSECU通過控制電磁線圈中流過電流的大小進行控制。第十四頁，共30頁。第十四頁，共30頁。

（三）兩位兩通電磁閥兩位兩通電磁閥的結(jié)構(gòu)兩位兩通電磁閥工作情況當電磁線圈未通電時，在復(fù)位彈簧彈力作用下，活動鐵心帶動頂桿和限位桿下移復(fù)位，直到限位桿與緩沖墊圈相抵為止。頂桿下移時，球閥隨之下移，使電磁閥閥門處于開啟狀態(tài)，制動液從進液口經(jīng)球閥閥門、出液口流出。當電磁線圈有電流通過時，活動鐵心產(chǎn)生電磁吸力，壓縮復(fù)位彈簧并帶動頂桿一起上移，頂桿將球閥壓在閥座上，電磁閥閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，進液口與出液口之間的制動液通道關(guān)閉。

第十五頁，共30頁。第十五頁，共30頁。

（四）儲液器與電動回液泵儲液器又稱為儲液罐，分為抵押儲液器和高壓儲液器兩種，分別與不同形式的制動壓力調(diào)節(jié)器配用。

儲液器與電動回液泵的結(jié)構(gòu)低壓儲液器內(nèi)設(shè)一個活塞和彈簧。電動回液泵又稱為電動泵或回液泵，由永磁式直流電動機與柱塞泵組成。

儲液器與電動回液泵工作原理在ABS工作過程中，當需要制動壓力降低時，制動壓力調(diào)節(jié)器的回液閥打開，具有一定壓力的制動液就會從制動分泵經(jīng)制動壓力調(diào)節(jié)器的回液閥流入儲液器和柱塞泵。第十六頁，共30頁。第十六頁，共30頁。

（五）制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況1、常規(guī)制動（ABS不工作）時制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況汽車正常行駛或常規(guī)制動時，制動壓力調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)如圖13-4所示。在ABSECU控制下，電磁閥和電動泵均不通電，三位三通電磁閥在回位彈簧作用下，進液閥打開，回液閥關(guān)閉。進液閥打開將制動總泵與制動分泵之間的油液管路構(gòu)成通路；回液閥關(guān)閉將制動分泵與儲液器之間的油液管路關(guān)閉。第十七頁，共30頁。第十七頁，共30頁。圖13-4常規(guī)制動時ABS執(zhí)行器工作情況第十八頁，共30頁。第十八頁，共30頁。

2、緊急制動（ABS工作）時制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況在緊急制動過程中，當四個車輪中的任意一個趨于抱死時，制動壓力調(diào)節(jié)器就會根據(jù)ABSECU的控制指令，通過調(diào)節(jié)該車輪制動分泵的制動液壓力“降壓”、“保壓”或“升壓”來達到防抱死制動的目的。

降壓時制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況保壓時制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況升壓時制動壓力調(diào)節(jié)器工作情況第十九頁，共30頁。第十九頁，共30頁。第四節(jié)防抱死制動系統(tǒng)控制過程電子控制防抱死制動系統(tǒng)都是根據(jù)車輪減速度和滑移率是否達到某一設(shè)定值來判定車輪式工作在附著系數(shù)-滑移率曲線的穩(wěn)定區(qū)域還是工作在非穩(wěn)定區(qū)域，并通過調(diào)節(jié)制動分泵的制動液壓力，充分利用輪胎-道路附著力將車輪滑移率控制在10%-30%的穩(wěn)定區(qū)域范圍內(nèi)，從而獲得最佳制動性能。一、控制方式第二十頁，共30頁。第二十頁，共30頁。在汽車行駛之前，每次接通點火開關(guān)時ABS就會自動進入自檢狀態(tài)，并持續(xù)到汽車行駛過程中，因為某些已經(jīng)存在的故障只有在行駛時才能識別出來。在自檢過程中，儀表盤上的ABS指示燈發(fā)亮約2s后自動熄滅，同時可以聽到繼電器觸點斷開與閉合的響聲以及回液（油）泵啟動時的響聲，在控制踏板上也能感覺到輕微的振動。當ABS發(fā)生故障后，在汽車行駛過程中控制系統(tǒng)將自動關(guān)閉ABS，同時控制儀表盤上的ABS指示燈發(fā)亮，此時常規(guī)制動系統(tǒng)將繼續(xù)保持正常工作狀態(tài)。當控制系統(tǒng)的電源電壓低于允許的最低電壓值（10.5V）時，ABS將自動關(guān)閉，此時ABS指示燈將發(fā)亮指示。一旦電源電壓恢復(fù)正常值時，控制系統(tǒng)將再次啟動ABS，指示燈自動自滅。二、控制電路第二十一頁，共30頁。第二十一頁，共30頁。

ABS工作時，ABSECU首先根據(jù)減速度信號判定路面狀況，減速度大于一定值高附著系數(shù)路面，減速度小于一定值為低附著系數(shù)路面，然后根據(jù)判定結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的控制程序，通過控制制動壓力調(diào)節(jié)器電磁閥線圈電流大小，使電磁閥處于“降壓”，“保壓”或“升壓”狀態(tài)來改變車輪制動分泵的壓力，從而實現(xiàn)防抱死制動。雖然輪胎-道路附著系數(shù)不同路面上的控制過程有所不同，但其控制方法基本相同。二、控制過程第二十二頁，共30頁。第二十二頁，共30頁。第五節(jié)防抱死制動系統(tǒng)故障診斷與檢修各型汽車ABS與發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)EFI一樣都具有故障監(jiān)測與自診斷功能。在組合儀表盤上設(shè)有ABS指示燈。點火開關(guān)接通后，ABSECU進入故障自診斷狀態(tài)，指示燈發(fā)亮。如果指示燈持續(xù)發(fā)亮3~5秒鐘后熄滅，說明ABS正常；如果指示燈一直發(fā)亮，說明ABS有故障。一、故障診斷方法第二十三頁，共30頁。第二十三頁，共30頁。手制動是否完全釋放；制動液有無滲漏、制動液液面是否符合規(guī)定高度；ABS熔斷器、繼電器是否完好、ABSECU連接器插接是否牢固；控制部件（輪速傳感器、電磁閥、電動回液泵、壓力指示開關(guān)和壓力控制開關(guān)等）連接插頭與插座連接是否良好；ABSECU、壓力調(diào)節(jié)器的搭鐵線是否可靠搭鐵；電源（蓄電池和交流發(fā)電機）電壓是否符合規(guī)定；讀取故障代碼并根據(jù)代碼指示情況進行檢修。一、故障檢查方法第二十四頁，共30頁。第二十四頁，共30頁。（一）利用診斷測試儀進行自珍斷測試將專用診斷測試儀與ABS診斷插座（通訊接口）相連，按照一定的操作規(guī)程，就能與ABSECU進行雙向通訊，并通過監(jiān)測儀的顯示器或指示燈閃爍顯示故障代碼。（二）跨接自珍斷觸發(fā)端子進行自珍斷測試ABS控制線路中設(shè)有故障自診斷插座，可按規(guī)定方法跨接診斷觸發(fā)端子（有的還要進行操作動作），然后根據(jù)儀表盤上的ABS指示燈或跨接線路中的發(fā)光二極管（LED）或ABSECU上的LED閃爍情況讀出故障代碼，再參照維修手冊上的故障代碼表，查閱故障代碼表示的故障內(nèi)容。二、故障自診斷測試方法第二十五頁，共30頁。第二十五頁，共30頁。目前，大多數(shù)ABS都需要專用診斷測試儀器來進行自診斷測試，其測試方法可參照使用說明書進行。三、故障自珍斷測試實例四、ABS使用注意事項在卸液壓調(diào)節(jié)器之間，必須斷開蓄電池搭鐵線；在汽車上使用電焊機作業(yè)時，必須拔下電子控制器線束插頭；在汽車上進行噴漆作業(yè)時，注意電子控制器不能過熱

；檢修ABS之前，應(yīng)先讀取故障代碼，以便縮小故障范圍；第二十六頁，共30頁。第二十六頁，共30頁。拆卸電氣連接器插頭之前，必須斷開點火開關(guān)；當出現(xiàn)制動效果不佳，而ABS指示燈又未發(fā)亮警報時，可能是制動系統(tǒng)放氣不凈或常規(guī)制動系統(tǒng)有故障；當更換制動管路、液壓調(diào)節(jié)器等總成部件時，必須使用故障監(jiān)測儀測試整個系統(tǒng)的功能