教案-防抱死制动系统教案(朱明zhubob)

一．复习（10）

柴油机增压器由那几部分组成？

二 教学过程（60＇）

第六章 电子控制防抱死制动系统

功用：保证汽车在任何路面上进行紧急制动时，自动控制和调节车轮制动力，防止车轮完全抱死，从而得到最佳制动效果。 二、ABS系统的基本工作原理 1．最佳制动效果

(1)、普通制动装置工作时三个阶段： 车轮作纯滚动阶段：滑移率S＝0；

边滚动边滑动阶段：滑移率S介于0和100％之间； 抱死后的滑拖阶段：滑移率S＝100％

从这三个阶段可以看出，随着制动强度的增加，车轮从滚动状态逐步转变成滑动状态。车轮抱死滑拖时，制动力降低，而且无法控制汽车的行驶方向，出现不稳定状态。

(2)、滑移率S在15％-20％之间时，具有最大的付着系数，可获得最佳制动效果。

0＜S＜(15％-20％)称为稳定区域； (15％-20％)＜S＜100％称为非稳定区域。 2．ABS系统的基本工作原理

四个车轮各有一个传感器，检测车轮速度的变化，并将其信号输送给电控单元，电控单元将送来的信号处理后发出控制指令给液压调节器。

电控单元是ABS系统的控制中心；液压调节器是ABS系统的执行控制装置。 只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象，ABS系统是不工作的，制动主缸中的制动液可直接通过液压调节器进入制动工作缸产生制动力。

车轮快要抱死------车轮传感器发出的转速信号------ ABS系电控单元判断------向液压调节器发出控制指令------液压调节器控制着制动工作缸中液压力迅速变化-------始终将车轮的滑移率控制在20％左右。

尽量发挥了制动系统的制动力而使车轮又不被完全抱死，最大限度地保证了制动时汽车的安全性，并缩短了制动距离。 3、ABS系统的分类

(1)：根据液压调节系统不同可分为： 整体式：将制动主缸与液压调节系统制作为一体；

分离式：将液压调节系统独立安装在制动主缸与工作缸之间。 (2)：根据控制通道不同可分为：

三通道控制式：两前轮各有一条控制通道，两后轮共用一条控制通道； 四通道控制式：四个车轮各有一条控制通道。 三、ABS系统的优点及局限性 (1)、ABS系统的优点：

改善了汽车制动时的横向稳定性，使汽车具有足够的横向稳定能力；改善了汽车制动时的转向操纵性能和制动效能，减少了制动距离，制动减速度增大；减少了轮胎局部的过度磨损等。

(2)、ABS系统的缺陷：主要表现在安全性能方面。

机械控制式ABS系统，线路过多，一旦接触不良，就会发生故障。 电子控制方式发生电气接触不良，异常信号被输入电控单元，使整个系统紊乱引起误动作。

第二节 防抱死制动系统的控制方式及控制原理

ABS系统的控制方式主要有预测控制和模仿控制两种方式。 一、预测控制方式 预测控制方式：

预先规定控制参数和设定值等控制条件，然后根据检测的实际参数与设定值进行比较，对制动过程进行控制。

根据控制参数的不同，预测控制可分为下列几种形式。 1．以车轮减速度为控制参数的控制方式 (1)．该形式是以车轮的减速度为控制参数。 (2)．优点：

这种控制方式在高速档或空档进行紧急制动的特定条件下，防止车轮抱死效果较好， (3)．不足：

汽车以低速档行驶时，由于制动时驱动轮的减速度达不到设定值—ao，系统将无法对车轮进行控制，从而出现抱死现象。同时，这种控制方式在附着系数高低急剧变化的情况下，制动压力不能及时降低，无法根据滑移率的变化进行制动控制，从而导致车轮抱死。

2．以车轮滑移率为控制参数的控制方式

(1)、该形式是以车轮的滑移率Ｓ为控制参数。滑移率Ｓ是通过检测汽车速度和车轮速度计算得到。

车轮速度可由轮速传感器检测得到， 车速＝瞬间的轮速－车轮减速度×时间

优点：在所有路面上都能确保车轮旋转恢复到稳定区域。 不足：

在轮速返回稳定区之前，由于连续降低制动压力，有时会出现过度减压现象，不利于缩短制动距离。

另外，当汽车以低速度行驶时，，驱动轮的制动减速度达不到设定值，将导致车轮抱死。

3．以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式 (1)、该形式是以车轮减速度和车轮加速度为控制参数。

优点：这种控制方式，因与第一种控制方式一样，在高档或空档进行紧急制动时效果较好， 不足：

在高附着系数路面上易出现过度减压，而在低附着系数路面上易发生 车轮抱死现象，

同时对于纵向附着系数急变的路面适应性差，尤其是由高附着系数向低附着系数路面跃变时易出现车轮抱死。

4．以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式

在车轮减速度、加速度信号基础上增加车轮滑移率信号，实现多参数控制，优点：

综合了上述三种控制方式的，保证在不同路面情况和行驶状态下的防抱死控制。

这种控制方式在对滑移率的计算时多采用较大的计算滑移率，即从对角线车轮(如后驱动车型右前轮和左后轮)的车轮速度产生的滑移率中，选取较大的计算滑移率为控制参数。

使ABS系统预测控制技术达到了实用化的程度， 目前多数ABS系统均采用该控制方式。 二、模仿控制方式

在控制过程中，记录前一控制周期(即从制动减压到增压)中的各种参数，再按照这些参数规定出下一个控制周期的控制条件。

这种控制方式更能准确地识别各种路面，对每一种制动装置所产生不同的滞后量(即制动压力和制动力矩之间存在的滞后量)能给予相应的修正，同时还能对不同档位所产生的不同的转动惯量的影响加以修正。

因此，不管在什么路面或何种行驶条件下，都能把车轮的旋转状态控制在非常狭窄的滑移率变化范围内，实现近似理想制动控制，如图6-5所示。 ABS的电子控制装置(ECU)： (1)

ABS系统的控制中心，

(2) 接收各车轮传感器送来的信号，进行比较、分析和判断，然后通过精确计算得出制动时车轮的转速和车速变化来判断车轮与道路表面之间的滑移状况，然后控制制动压力调节器去执行压力调节的任务。

(3)还包括初始检测功能、故障检测功能、速度传感器检测功能和失效保障功能。 一、ABS系统电子控制装置的主要功能 1．轮速控制(防抱死控制)

2．继电器控制 (包括：电磁阀继电器控制和泵电机继电器控制。) 3．初始检测功能 4．故障检测功能 5．传感器检测功能 ·

6．失效保障功能(故障保护控制功能)

三 课堂小结（10’）

ABS系统的基本工作原理；

四 课后作业（15’）

ABS系统电子控制装置的主要功能？

一．复习（10＇）

1．ABS系统的控制方式

二 教学过程（60＇）

一、ABS系统的组成

气压制动系统还是液压制动系统，电子控制防抱死制动系统(ABS)的组成：由传感器、电子控制单元(ECU)和制动压力调节器三部分组成。

二、ABS系统在车上的配置

ASS系统在车上的一般配置如图645所示。

三、ABS的布置形式

按照传感器的数量和控制通道数目，分为以下几种型式： 1．四传感器四通道／四轮独立控制方式

特性：该种控制系统的制动距离和操纵性最好，

不足：在不对称路面上制动时的方向稳定性较差，易产生制动跑偏。 2．四传感器四通道／前轮独立—后轮选择控制方式 特性：操纵性、稳定性较好， 不足：制动效能稍差。

3．四传感器三通道/前轮独立—后轮低选择控制方式 特性：操纵性、稳定性较好， 不足：制动效能稍差。如图6-8所示。

4．三传感器三通道／前轮独立-后轮低选择控制方式 特性：操纵性、稳定性较好， 不足：制动效能稍差。

5．四传感器二通道／前轮独立控制方式

特性：

汽车在不对称的路面上制动时，如图6—11所示，高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力，通过管路传至低附着系数路面一侧的后轮，该侧后轮则抱死。 而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低，经管路传至高附着系数路面一侧的后轮，此后轮则不抱死，但低附着系数侧的后轮会抱死。这样不能提高汽车制动时的方向稳定性。但与三通道、四通道控制系统相比，其后轮制动力稍有降低，制动效能稍有下降，但后轮侧滑较大。

6．四传感器二通道／前轮独立—后轮低选择控制方式 特性：更接近三通道或四通道系统的控制效果。 7．一传感器一通道／后轮近似低选择控制方式

特性：由于前轮无控制，故易抱死，转向操纵性差，制动距离较长。 轮速传感器的功用：

检测车轮的速度，井将速度信号输入ECU。ECU通过计算决定是否开始或准确地进行防抱死制动。目前，用于ABS系统的轮速传感器主要有电磁式轮速传感器和霍尔式轮速传感器两种类型。 一、电滋式轮速传感器 1．电磁式轮速传感器的结构

电磁式轮速传感器的结构如图7—12所示，它是一种磁通量变化而感应电压的装置，在每个车轮上安装一个。图7-13是电磁式轮速传感器的外形，它一般由磁感应传感头和齿圈组成。

传感头是一个静止部件，根据极轴的结构形式不同有： (1)．凿式极轴轮速传感头， (2)、柱式极轴轮速传感头

(3)、菱形极轴轮速传感头等形式，

由永久磁铁，电磁线圈和滋极构成(图6-17)，安装在每个车轮的托架上。

齿圈是一个运动部件，一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转。

传感头滋极与齿圈的端面有一定间隙，一般在lmm左右(具体大小可查阅维修手册)，通常可用移动传感头位置的办法来调整。

在实际安装中，可用一个厚度与空气隙大小一样的纸盘贴在传感头的磁极面上，纸盘的另一面紧挨齿圈凸出端面，然后固定传感头即可。 2．电磁式轮速传感器的工作原理

特性：电磁式轮速传感器结构简单，成本低， 缺点：

(1)频率响应不高。当车速过高时，传感器的频率响应跟不上，容易产生误信号。

(2)抗电磁波干扰能力差，尤其是输出信号振幅值较小时。

目前，国内外ABS系统的控制范围一般为15—160km／h，今后要求控制速度范围扩大到8—260km／h以至更大，显然电磁式轮速传感器很难适应。 二、霍尔式轮速传感器

霍尔式轮速传感器由传感头和齿圈组成。 传感头：由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。 霍尔式轮速传感器具有以下优点： (1)输出信号电压振幅值不受转速的影响。 (2)频率响应高。 (3)抗电磁波干扰能力强。

由于上述原因，霍尔式传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。 一、液压调节系统

液压调节系统是制动防抱死装置中的液压执行机构，

功用：接受ECU的指令，通过电磁阀控制工作缸的油压迅速变大或变小，来实

现防抱死制动功能。

根据调节器的动力源不同，制动压力调节器主要有：

液压式、气压式和空气液压助力式以及真空式、机械式等多种形式。 1．电动液压泵和蓄压器

(1)、电动液压泵是一个高压泵，

(2)、电动液压泵能在汽车起动一分钟内完成上述工作，

(3)、它的工作独立于ABS微电脑，如果微电脑出现故障或接线有问题，电动泵仍能正常工作。

注意：由于蓄压器中的氮气压力较高，绝对禁止拆卸、分解蓄压器。

电动液压泵给蓄压器下腔泵入制动液，使隔扳上移，在蓄压器上腔的氮气被压缩后产生压力，反过来推动隔板下移，会使蓄压器下腔的制动液始终保持大约14000—18 000kPa的压力。

在普通制动系统工作的时候，蓄压器就可提供较大压力的制动液到后制动轮缸； 当防抱死制动系统工作时，加压的制动液可进入前、后轮制动轮缸。 2．主控制阀和电磁控制阀体

主控制阀和电磁控制阀体是液压调节器中的重要部件，由它们承担防抱死制动控制的主要任务。

3．压力控制、压力警告和液位指示灯开关 4．继电器和微电脑保护二极管 1)继电器

在ABS系统中，一般有两个继电器：

一个是灰色主电源继电器，它通过点火开关供给ABS微电脑电能。

另一个是棕色电动泵继电器，它主要给电动泵接通电源。当点火开关接通以后，电流通过压力控制开关(接通状态)使电动泵继电器导通，控制电动泵的触点闭合，蓄电池直接给电动泵供电使其工作。如果电动泵继电器损坏或发生故障，

电动泵即不能运行，必然导致整个系统压力下降而无法工作，此时车辆要停止运行，直到将电动泵继电器修复为止。 2)微电脑保护二极管

ABS微电脑保护二极管起到保护电脑的作用。它装在主电源继电器和琥珀色ABS故障指示灯之间，防止电流由蓄电池的正极通过主电源继电器直接流向微电脑而引起微电脑损坏。

5．故障指示灯ABS系统带有两个故障指示灯， 一个是红色故障指示灯， 另一个是琥珀色(黄色)指示灯，

两个故障指示灯正常闪亮的情况如下： 项目 红色制动灯 点火开关打开 发动机发动后 正常使用 常亮．压力低14 000kPa 常亮．ABS系统故障 同亮．时间较短 再亮至几十秒 再亮至几十秒 琥珀色ABS灯 同亮．亮长3s 二、液压式制动压力调节器

液压式制动压力调节器组成：

电磁阀、液压泵和储压器等组成。它串接在制动主缸和工作缸之间，用电磁阀和液压泵产生的压力控制制动力。

1．循环式制动压力调节器的工作过程 循环式制动压力调节器工作原理：

在制动主缸与工作缸之间串接一个电磁阀，直接控制工作缸制动压力。 工作过程：(1)升压――(2)保持压力――(3)减压。 (1)升压(常规制动)。

当电磁线圈中无电流时，电磁阀处于“升压”位置，此时制动主缸与轮缸直通，由主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力的增减而增减，此时ABS系统不工作，如图7-27所示。

(2)保持压力。

当ECU向电磁线圈通入较小电流(约为最大电流的一半)时，电磁阀处于“保压”位置，此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封，轮缸中保持一定的制动压力，如图7-28所示。 (3)减压。

当ECU向电磁线圈通人一个最大电流时，电磁阀处于“减压”位置，此时电磁阀将轮缸与回油通道或储压器接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储压器，轮缸压力下降，如图7-29所示。 2．可变容积式制动压力调节器

可变容积式制动压力调节器是在汽车原有制动系统管路上增加一套液压控制装置，用它控制制动管路中容积的增减，从而控制制动压力的变化。这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。 可变容积式制动压力调节器的基本结构 主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。

工作原理如下： (1)

常规制动。

常规制动时，电磁线圈无电流通过，电磁阀将控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞在强力弹簧的作用下推至最左端，活塞顶端推杆将单向闽打开，使制动主缸与轮缸的制动管路接通，制动主缸的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力变化而变化。这种状态是ABS未介入工作常规制动工况。 (2)

减压。

减压时，ECU向电磁线圈通人一大电流，电磁阀内的柱塞在电磁力作用下克服弹簧弹力移到右边，将储能器与控制活塞工作腔管路接通，储能器(液压泵)的压力油进入控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀关闭，主缸与轮缸之间的通

路被切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。 (3)

保持压力。

ECU向电磁线圈通人一较小电流，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞在弹力作用下左移至将储能器、回油管及控制活塞工作腔管路相互关闭的位置，此时控制活塞左侧的油压保持一定，控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下保持在一定位置，而此时单向阀仍处于关闭状态，轮缸侧的容积也不发生变化，制动压力保持一定。 (4)

增压。

需要增压时，ECU切断电磁线圈中的电流，柱塞回到左端的初始位置，控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧控制油压解除，控制液流回储液器，控制活塞在强力弹簧的作用下左移，轮缸侧容积变小，压力升高至初始值。当控制活塞左移最左端时，单向阀被打开，轮缸压力将随主缸的压力增大而增大。 日本本田车系ABS调节器和美国通用公司达科ABSⅥ调节器均属可变容积式调节器。

三 课堂小结（10’）

可变容积式制动压力调节器的基本结构

四 课后作业（15’）

可变容积式制动压力调节器的主要功能？

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