模块三 防抱死制动系统,课题一 防抱死制动系统的组成与工作原理,课题二 轮速传感器,课题三 减速度传感器,课题四 电控单元,课题五 制动压力调节器,防抱死制动系统概述,汽车防抱死制动系统即Antilock Braking System（ABS）。 能防止汽车在常规制动过程中由于车轮完全抱死而出现的后轴侧滑、前轮丧失转向能力等现象，从而充分发挥轮胎与路面间的潜在附着力、最大限度地改善汽车的制动性能，达到提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力的目的，以满足行车安全的需要。 随着汽车技术的迅速发展，安全性能越来越受到人们的重视，制动系统作为主要主动安全件更是备受关注。,当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。 制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。 制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。,ABS,无ABS制动,有ABS制动,遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况。,ABS系统的作用,提高制动性能。ABS系统能充分利用轮胎和地面的附着系数，在紧急制动情况下，可将滑移率控制在20左右，即可获得较大的地面附着系数，使汽车在车轮不抱死的情况下获得较大的制动力，提高制动减速度、缩短制动距离。 提高制动时的方向稳定性。汽车制动时，由于制动力较大而有可能造成车轮抱死。若前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车后轴侧滑，严重时甚至造成急转翻车。ABS系统可以防止任何车轮完全抱死，因此能有效地提高汽车制动时的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。 能够改善轮胎的磨损状况。由于车轮抱死而造成轮胎的磨损是造成轮胎损坏的重要原因。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费已超过一套ABS系统的造价。,课题一 防抱死制动系统的组成与工作原理,一、汽车制动原理,图3-1 制动时车轮的受力图,汽车制动的实现取决于两个方面的因素：一是制动器制动力；二是地面制动力。 在一般硬实路面上，地面制动力的最大值就是地面附着力F，其表达式为： F=FZ 其中：FZ地面对车轮的法向反作用力；地面与轮胎间的附着系数。,二、车轮滑移率,所谓滑移率就是汽车在制动过程中车轮的滑动位移占总位移的比例。滑移率可用下式表示：,其中：S滑移率；v车轮中心速度；r没有制动时车轮半径；车轮角速度。 当车轮纯滚动时，v=r，滑移率S=0； 当车轮纯滑动时，=0，滑移率S=100%； 当车轮边滚边滑时，vr，滑移率0S100%。,三、地面附着系数与滑移率,图3-2 在不同路面上车轮纵向、横向地面附着系数与车轮滑移率的关系,（1）附着系数随路面性质不同而不同。在干混凝土路面上的附着系数最大，在冰地上的附着系数最小。 （2）无论在什么路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化，且变化趋势基本相同。,四、防抱死制动系统的组成,图3-3 防抱死制动系统的组成 1-蓄电池；2-点火开关；3-右前轮速传感器；4-防抱死制动系统报警灯；5-右后轮速传感器；6-防抱死制动系统电控单元；7-制动压力调节器；8-比例阀；9-制动主缸；10-制动灯开关；11-左后轮速传感器；12-制动轮缸；13-左前轮速传感器,防抱死制动系统的主要组成有轮速传感器、电控单元、制动压力调节器等,五、防抱死制动系统的控制过程,应用最为广泛的是逻辑门限值控制方式。 所谓逻辑门限值控制就是预先选择一些运动参数作为控制参数并设定相应控制门限值，在制动时，将检测到的实际参数与电控单元内设定的门限值进行比较，按照一定的逻辑，根据比较的结果，适时对制动液压进行调节。 在逻辑门限值控制方式中，一般都具有路面状态自动选择功能，以适应不同附着系数的路面。,图3-4 高附着系数路面上防抱死制动系统的控制过程 vF车速；+a、+A车轮加速度门限值；VRef参考车速；a车轮减速度门限值；vR车轮速度；p制动分泵压力；S1滑移率门限值,六、防抱死制动系统的分类,1按制动压力调节器与制动主缸的结构关系分类 按制动压力调节器与制动主缸的结构关系可将防抱死制动系统分为分离式防抱死制动系统和整体式防抱死制动系统。 （1）分离式防抱死制动系统,图3-5 丰田凌志（LEXUS）轿车防抱死制动系统,（2）整体式防抱死制动系统 制动主缸和制动压力调节器安装在一起，形成一个整体的防抱死制动系统，称为整体式防抱死制动系统。,图3-6 切诺基（Cherokee）吉普车防抱死制动系统,2按控制通道分类 可分为单通道系统、双通道系统、三通道系统、四通道系统。,图3-7 双通道系统,车轮转速传感器,控制通道,四传感器四通道四轮独立控制,三通道,四传感器双通道前轮独立控制,四传感器三通道前轮独立，后轮低选择控制,三传感器三通道前轮独立，后轮低选择控制,课题二 轮速传感器,一、轮速传感器的结构,轮速传感器主要由传感器转子、传感器线圈、永久磁铁组成。,图3-10 轮速传感器的结构,【车轮转速传感器的别名】轮速传感器、转速传感器 【作用】检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进行防抱死制动。 【安装位置】车轮上。,前轮安装位置,后轮安装位置,二、轮速传感器的工作原理,三、轮速传感器的分类,常见的轮速传感器按其极轴的形状不同可分为：凿式极轴速度传感器、菱形极轴速度传感器和柱式极轴速度传感器。 传感器的型式不同，其安装方式也不同。,车速传感器头剖视图,四、轮速传感器的工作电路,图3-12 轮速传感器的工作电路,五、轮速传感器的检查,轮速传感器的主要检查内容包括：检查轮速传感器的电阻；检查轮速传感器传感线圈有无搭铁现象；检查轮速传感器的安装是否可靠；检查轮速传感器转子齿面是否完好。现以丰田车系防抱死制动系统为例，说明轮速传感器的检查方法。,课题三 减速度传感器,减速度传感器的作用是检测汽车的减速度。电控单元根据减速度传感器输入的减速度信号判断路面的附着系数，从而控制防抱死制动系统的工作，以获得更好的制动性能,一、减速度传感器的结构与工作原理,1光电式减速度传感器 如图3-13所示，光电式减速度传感器主要由两个发光二极管、两个光敏晶体管、一个透光板和一个信号转换电路组成。 丰田CAMRY、CELICA等四轮驱动车就采用了光电式减速度传感器。,图3-13 光电式减速度传感器的结构,2水银式减速度传感器 如图3-14所示，水银式减速度传感器主要由玻璃管及放在其中的水银组成。,图3-14 水银式减速度传感器,3差动变压器式减速度传感器 如图3-15所示，差动变压器式减速度传感器主要由线圈、铁心、弹簧、变压器油及印刷电路板组成。 日本三菱汽车上装用了差动变压器式减速度传感器。,图3-15 差动变压器式减速度传感器,二、减速度传感器的工作电路,图3-16 丰田子弹头旅行车防抱死制动系统减速度传感器的工作电路,三、减速度传感器的检查,课题四 电控单元,一、电控单元的组成,电控单元主要由四部分组成：输入电路A、控制电路B、输出电路C及稳压、监测与保护电路D。,图3-17 防抱死制动系统电控单元 1-轮速传感器；2-横摆力矩限制；3-发动机电控单元接口；4-自检初级电路；5-电源电压；6-阀继电器；7-自检输出；8-车轴负荷传动装置；9-减速控制继电器；10-加速防滑调节装置（ASR）；11-ABS报警灯；12-电磁阀；13-发动机电控单元输出接口；14-压力调节阀；A-输入电路；B-数字控制电路；C-输出电路；D-稳压、监测与保护电路,【ECU作用】接受传感器信息计算车轮转速、加减速度、车轮滑移率，并判断车轮是否有抱死趋势，然后向制动压力调节器发出制动压力控制指令，由制动压力调节器执行压力调节的任务。 【组成】输入级电路：将传感器输入的信号整形放大后输入运算电路。 运算电路：进行车轮转速、车轮加减速度、滑移率等控制参数的计算，以及电磁阀的开启和监控运算。 输出级电路（电磁阀控制电路）：接受运算电路的控制信号，对电磁阀的动作进行控制。 安全保护电路：将电源电压稳压成5V标准电压，并对故障信号进行监控。当出现故障时，停止ABS的工作，转入常规制动状态，同时点亮仪表板上的警告灯。,二、电控单元的功能,电控单元的主要功能是控制车轮转速，防止车轮抱死。除此之外，还具有初始检测功能、故障自诊断功能、传感器检测功能和失效保护功能。 1轮速控制,图3-18 轮速控制过程,2初始检测功能 3故障自诊断功能 4失效保护功能 5传感器检测功能,课题五 制动压力调节器,【作用】接受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调节。 现代轿车常用液压式制动压力调节器。 循环式制动压力调节器：电磁阀直接控制制动压力。 可变容积式制动压力调节器：电磁阀间接控制制动压力。,一、制动压力调节器的分类,制动压力调节器种类较多，其结构和工作原理也有较大差异。可根据动力来源、总体结构和调压方式进行分类。 1根据动力来源分类 制动压力调节器可分为液压式和气压式两种类型。 2根据总体结构分类 根据总体结构不同，制动压力调节器可分为整体式和分离式两种。 3根据调压方式分类 根据调压方式不同，制动压力调节器可分为循环式和变容式两种。 循环式制动压力调节器根据制动油液的循环方式又可分为开放式循环调压方式和封闭式循环调压方式。,图3-19 开放式循环调压方式 1-回液电磁阀；2-油泵；3、8-单向阀；4-储液罐；5-制动主缸；6-制动踏板；7-进液电磁阀；9-制动轮缸,图3-20 封闭式循环调压方式 1-单向阀；2-低压蓄能器；3-油泵；4-储液罐；5-制动主缸；6-制动踏板；7-缓冲器；8-制动轮缸；9-节流孔；10-三位三通电磁阀,二、循环式制动压力调节器,（一）循环调压分离式制动压力调节器 1循环调压分离式制动压力调节器的结构 循环调压分离式制动压力调节器主要由三位三通电磁阀、储液罐和电动泵组成。 （1）三位三通电磁阀,图3-21 三位三通电磁阀的结构 1-过滤器；2-单向阀；3-电磁线圈；4-非磁性支承环；5-衔铁；6-进油阀；7-出油阀；8-非磁性支承环；9-过滤器；10-回油器接口；11-阀体；12-车轮制动轮缸接口；13-承接盘；14-副弹簧；15-承接盘；16-主弹簧；17-阀体；18-油压高度调整；19-制动主缸接口；a=0.25mm,3位3通电磁阀基本结构及简化图,（2）储液罐和电动泵 储液罐的作用是在防抱死制动系统需要“减压”时，暂时储存从轮缸回流的制动液。 电动泵的作用是在防抱死制动系统需要“减压”时，将流入储液罐的制动液泵回到制动主缸。,图3-22 电动泵的原理图,2循环调压分离式制动压力调节器的工作原理 循环调压分离式制动压力调节器在防抱死制动系统不工作、工作（升压、保压、减压）时，有着不同的工作状态。 （1）防抱死制动系统不工作时升压,电磁阀不通电，ABS不工作，回油泵也不工作，进入常规制动阶段。,（2）防抱死制动系统工作时,电磁阀通较小的电流，电磁阀处于保压位置，ABS工作。,循环式制动压力调节器工作原理：保压,循环式制动压力调节器工作原理：减压,电磁阀通较大的电流，电磁阀处于减压位置，ABS工作。,（二）循环调压整体式制动压力调节器 1循环调压整体式制动压力调节器的结构,图3-27 克莱斯勒汽车循环调压整体式制动压力调节器总成 1-左后轮比例阀；2-囊式蓄压器；3-液面传感器；4-储液室；5-低压管；6-变换器和开关线束插接器；7-制动压力调节器线束插接器；8-制动总泵；9-差压开关；10-右后轮比例阀；11-制动压力调节器；12-双作用压力开关；13-助压变换器；14-防护罩,图3-28 双作用压力开关,组成部分: （1）储液室 （2）液面传感器 （3）蓄压器 （4）