1、ABS 系统结构与原理理实一体化教案江都市技工学校冯健2010 年 1 月第一节 ABS 概述1.汽车的制动性汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车的制动性。2.评价制动性能的指标主要有：(1)制 动效能 汽车 在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的：制动距离;制动时间; 制动 减速度。(2)制 动时的方向 稳定性 汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性。3.制动过程中车轮的三种运动状态第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致 车速 V = 轮速 V. 第
2、二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速 V.第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。轮速 V = 04.滑移率 S 定义： S =(VV)/V100%分析结论：S 20%为制动稳定区域； S 20%为制动非稳定区域；将车轮滑移率 S 控制在 20%左右，便可 获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。5.理想的制动控制过程(1)制 动开始 时，让制 动压力迅速增大，使 S 上升至 20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。(2)制 动过程中：当 S 上升稍大于 20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使 S 迅速下降到 20
3、%；(3)当 S 下降稍小于 20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使 S 迅速上升到 20%。车轮在制动过程中，以 510 次/秒 的频率进行增压、保压、减压的不断切换，使 S 稳定在 20%是最理想的制动控制过程ABS 的功用就是控制实际制动过程接近于理想制动过程。第二节 ABS 的基本组成与工作原理ABS 是在传统制动基础上，又增 设如下装置：车轮轮速传感器;电子控制单元 ECU;制 动压力调节器;ABS 警告灯.1.基本组成 传感器:车 速传感器、加速度传感器;ECU;执行机构:制动压力调节器工作原理：制动时 ECU 接收传感器的信号，当 车轮将要被抱死的情况下，ECU 发出控制信
4、号，通 过执 行机构控制制动器的制动力使车轮不被抱死。 特殊说明: (1)ABS 是在常规制动基 础上工作，制动中 车轮未抱死时，与常规制动相同；车轮趋于抱死时，ABS 才工作， ECU 控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。(2)ABS 工作的汽车车速必 须大于 5Km/h，若低于该车速，制动时车轮仍可能抱死。(3)常 规制动系统出故障，ABS 随之失去控制作用；ABS 出故障，ECU 自动关闭 ABS，同 时 ABS 警告灯点亮并存储故障码，但常规制动系统仍可正常工作。2.轮速传感器 齿圈随车轮转动时，轮齿与传感头之间的空气隙发生变化，使磁电传感器中磁路的磁通发生变化，从而切割线圈产生
5、交流电，交流电的频率随齿圈转速的快慢而变化。根据交流电的频率，ECU 就能计算出车轮的 转速。3.制动压力调节器 (1)功用：接收 ECU 的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的自动调节。(2)组 成：电 磁阀、液压泵 、储液器等。(3)制 动压力 调节器串 联在制动主缸和制动轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。(4) 循 环式（流通式）制动压力调节器循环式（流通式）制动压力调节器.结构简单、控制方便，被广泛采用这种压力调节系统的特点是制动压力油路和 ABS 控制压力油路相通。. 三位三通电磁阀通过电磁阀直接控制轮缸的制动压力。多采用三位三通电磁阀（由博世公司生产，
6、应用于博世中 .其结构示意图如下）。在 ECU 控制下，使阀处于“升压”、 “保压”、“减压”三种位置。 三位三通电磁阀由进液阀、回液阀、主弹簧、副弹簧、固定铁芯及衔铁套筒等组成。工作过程是：电磁线圈未通电时，在主弹簧张力作用下，进液阀打开，回液阀关闭，进液口与出液口保持畅通-增压。电磁线圈通入较小电流（2A ），产生电磁吸力小，吸动衔铁上移量少，但能适当压缩主弹簧，使进液阀关闭，放松副弹簧，回液阀并不打开-保压。 电磁阀线圈通入较大电流（5A ）,产生电磁吸力大，吸动衔铁上移量大同时压缩主、副弹簧，使进液阀仍保持关闭，回液阀打开- 减 压。因为该电磁阀工作在三个状态（增压、保压、减压）称之为
7、“三位”。对外具有三个接口（进液口、出液口、回液口）称之为“三通”。所以该电磁阀称之为“三位、三通”电磁阀，常写成 3/3 电磁阀。. 二位二通电磁阀两个电磁阀均由阀门、衔铁、电磁线圈、回位弹簧等组成。二位二通电磁阀又分为二位二通常开电磁阀和二位二通常闭电磁阀。常态下，二位二通常开电磁阀阀门在弹簧张力作用下打开，二位二通常闭电磁阀阀门在弹簧张力作用下闭合。二位二通常开电磁阀用于控制制动总泵到制动分泵的制动液通路，又称为二位二通常开进液电磁阀。二位二通常闭电磁阀用于控制制动分泵到储液器的制动液回路，又称为二位二通常闭出液电磁阀。两个电磁阀配套使用，共同完成 ABS 工作中对制动压力调节的任务。.
8、 二位三通电磁阀二位三通电磁阀主要用于戴维斯 MKIIABS 中的主电磁阀。二位三通电磁阀主要由：两个阀门（第一球阀和第二球阀）、衔铁、弹 簧及电磁线圈等组成。第一球阀（常闭阀门）用于控制助力室与内部储液室之间的制动液通路- 高压控制。第二球阀（常开阀门）用于控制储液筒与内部储液室之间的制动液通路-低 压控制。工作过程:踏下制动踏板：ABS 不工作（电磁线圈未通电）时，第一球阀关闭，第二球阀打开，内部储液室与储液筒相通，低压制动液由制动总泵进入两前轮制动分泵，对两前轮实施低压制动。由于助力室在控制滑阀作用下在踏下制动踏板的同时，储存了高压制动液，所以对两后轮实施高压制动。 ABS 工作（电磁线
9、圈通电）时，第一球 阀打开，接通助力室与内部储液室之间的高压制动液通路，第二球阀关闭，切断了储液筒与内部储液室之间的低压制动液通路，此时，前、后轮均为高压制动。当电磁阀在减压过程中，从轮缸流出的制动液由储能器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。 储能器依椐储存制动液压力的不同，分为低压储能器和高压储能器。分别配置在不同型式的制动压力调节系统中。1) 低压储能器与电动泵低压储能器一般称为储液器，用来接纳 ABS 减压过程中，从制动分泵回流的制动液，同时还对回流制动液的压力波动具有一定的衰减作用。储液器内有一活塞和弹簧。减压时，回流的制动液压缩活塞克服弹簧张力下移，使容积增大，暂时存储制动液。电动回液
10、泵由直流电动机和柱塞泵组成。柱塞泵由柱塞、进出液阀及弹簧组成。当 ABS 工作（减压）时，根据 ECU 输出的指令，直流电动机带动凸轮转动，凸轮将驱动柱塞在泵筒内移动。柱塞上行时，储液器与制动分泵内具有一定压力的制动液进入柱塞泵筒。柱塞下行时，压开进液阀及泵筒底部的出液阀，将制动液泵回到制动总泵出液口。2）高压储能器与电动增压泵高压蓄压器下端，设有两个控制开关：压力控制开关：检测 高压蓄压器下腔制动液压力。 压力低于 15 Mpa 时，开关闭合，增压泵工作。压力达到 18 Mpa 时，开关打开，增压泵停止工作。高压储能器：用于储存制动中或 ABS 工作时所需的高压制动液。高压蓄压器多采用黑色气
11、囊状球体。黑色气囊状球体被一个膜片分隔成两个互不相通的腔室。上腔为气室，充入氮气并具有一定的压力。下腔为液室，与电动增压泵液道相通，盛装由电动增压泵泵入的制动液。压力警示开关：设有两对开关触点，一对常开，一对常闭。当高压蓄压器下腔制动液压力低于 10.5Mpa 时，常开触点闭合，点亮红色制动警示灯；同时常闭触点张开，该信号送给 ECU 关闭ABS 并点亮黄褐色 ABS 警示灯。另外，还有 ABS 主 继电器、电磁阀继电 器及 ABS 警示灯，将在具体 ABS 中再作介 绍。. 循环式制动压力调节器的工作过程升压（常规制动）踏下制动踏板，由于电磁阀的进液阀开启，回液阀关闭，各电磁阀将制动总泵与各
12、制动分泵之间的通路接通，制动总泵中的制动液将通过各电磁阀的进出液口进入各制动分泵，各制动分泵的制动液压力将随着制动总泵输出制动液压力的升高而升高 - 增压 。与常规制 动相同。保压过程:当某车轮制动中，滑移率接近于 20%时，ECU 输出指令，控制电磁阀线圈通过较小电流（约 2A），使 电磁阀的进液阀关闭（回液阀仍关闭），保证该控制通道中的制动分泵制动压力保持不变 - 保压。减压过程:当某车轮制动中，滑移率大于 20%时，ECU 输出指令，控制电磁阀线圈通过较大电流（约 5A），使 电磁阀的进液阀关闭回液阀开启，制动分泵中的制动液将通过回液阀流入储液器，使制动压力减小-减 压。 与此同时，EC
13、U 控制电动泵通电运转，将流入 储液器的制动液泵回到制动总泵出液口。(5) 可变容 积调压方式：微型 电机控制可变容积调压方式德尔科 ABS VI 是美国德尔科公司研制开发、应用在美国通用公司生产车系轿车上。制动压力调节器：前轮制动压力调节器由控制阀（单向阀、电磁阀）、电磁制动器（简称 EMB）、双向直流电动机及驱动齿轮（固装在电机轴一端）、传动齿轮（固装在驱动调压缸活塞的螺杆的下端）、螺杆及活塞等组成。后轮制动压力调节器由控制阀、机械式膨胀弹簧制动装置（简称 ESB）、双向直流电动机及驱动齿轮（固装在电机轴一端）、传动齿轮（固装在驱动调压缸活塞的螺杆的下端）、螺杆及活塞等组成。双向直流电动机
14、同时驱动两个活塞分别在两个缸筒中上下同步移动或保持在某一位置，改变制动管路容积，调节制动压力。工作过程：踏下制动踏板：车轮滑移率低于 20%时，前轮制动压力调节器后轮分泵驱动齿轮减速齿轮后轮分泵前轮制动压力调节器后轮制动压力调节器单向阀和电磁阀均打开，制动液由制动总泵、制动管路、电磁阀和单向阀到前轮制动分泵；后轮制动压力调节器单向阀打开，制动液由制动总泵、制动管路、单向阀到后轮制动分泵。各制动分泵的制动液压力将随着制总泵输出制动液压力的增大而增大。车轮滑移率达到 20%时， ECU 控制对电磁阀、电磁制动器、双向直流电动机的通电时机，使电磁阀关闭、电磁制动器解除制动、双向直流电动机通电转动，通
15、过传动齿轮、螺杆驱动活塞在调压缸中上、下移动或停止，完成增压、减压、保压的循环调压过程。第三节 ABS ECU 的控制过程1.打开点火开关，ECU 进入自诊断（1）ABS 保护继电器 线圈通电:蓄电池“+”点火开关 IGABS 保护继电器线圈搭铁蓄电池“”。蓄电池电压（12V）经继电 器触点送至 ECU 端子 1，触发自检（2）自检过程中，ABS 警示灯亮蓄电池“+”点火开关 IG ABS 警示灯ABS 二极管电磁阀继电器常闭触点搭铁蓄电池“”。ABS 警示灯亮后可能出现两种情况： 灯亮 3-5 秒后熄灭，说明系统正常；灯亮 3-5 秒后不熄灭，说明系统有故障，ECU 关闭 ABS，汽车仅保持
16、常规制动。2.自检正常 ABS 等待工作 自检中 ABS 系统没有发现故障， ECU 端子 27 将搭铁，电磁阀继电器线圈中有电流流过：蓄电池“+”ABS 保护继电器电磁阀继电器线圈ECU 端子 27搭铁蓄电池“”。由于线圈通电，铁芯产生吸力，常闭触点张开，ABS 警示灯熄 灭；常开触点闭合，蓄电池电压作用在三个三位三通电磁阀线圈及 ECU 端子 32。 3.制动防抱死控制过程 （1）车速超过 8Km/h，需要制动踩下踏制动踏板时，制动开关闭合，蓄电池电压送至 ECU 端子 25，ECU 获知汽车进入制动状态。ECU 将根据各轮速传感器输入的电压信号 对车轮运动状态进行监测。（2）制动中，各车
17、轮滑移率均小于 20%时，ECU 端子 2、35、18均开路，每个电磁阀线圈中均无电流通过，各制动分泵制动液压力将随制动总泵输出制动液压力的变化而变化-增压。 。（3）制动中，某一车轮滑移率接近 20%，ECU 对其相应的电磁阀线圈通电，电流较小（2A），关闭制动液进液口，回液口并不打开，使其制动分泵制动液压力保持不变-保压。 与此同时，ECU 端子 32 接收电磁阀线 圈工作电压，用于监测电磁阀线圈工作是否正常。（4）制动中，某一车轮滑移率大于 20%，ECU 对其电磁阀线圈通电电流较大（5A），在进液口关闭的同时，打开回液口，使其制动分泵制动液压力减小-减压。在减压过程的同时，ECU 端子 28 搭铁，接通 电动回液泵继电器线圈电路，触点闭合， 电动回液泵通电转动，将制动分泵回流到储液器中的制动液泵回到制动总泵出液口。电动泵转动的同时，蓄电池电压作用于 ECU 端子 14，监测电动泵工作是否正常。
