第四章电控防抱死制动系统（ABS）

第四章电控防抱死制动系统（ABS）
天津交通职业学院教案⾸页
第四章电控防抱死制动系统（ABS）
⼀、教学⽬的和基本要求
通过此章内容的教学，让学⽣了解电控防抱死制动系统（ABS）的理论基础、种类；掌握电控防抱死制动系统（ABS）的结构与⼯作原理及典型的ABS结构形式和⼯作过程；了解装⽤ABS的车辆容易出现的⼀些特殊现象；检修ABS时应注意的事项；ABS故障的⼀般检查⽅法以及制动液和制动液的更换。

⼆、教学内容及课时安排
第⼀节概述理论教学：1学时。

第⼆节ABS的结构与⼯作原理理论教学：4学时。

第三节典型车型的ABS系统理论教学：1学时。

第四节ABS的使⽤与检修理论教学：2学时；ABS系统的拆检实践技能：4学时。

三、教学重点及难点
重点：电控防抱死制动系统（ABS）的结构、原理；检修ABS 时应注意的事项；ABS故障的⼀般检查⽅法。

难点：电控防抱死制动系统（ABS）的结构、原理；ABS故障的⼀般检查⽅法。

四、教学基本⽅法和教学过程
此内容采⽤理实⼀体化教学⽅法，在教学过程中ABS的结构原理授课先理论后实践；ABS故障的⼀般检查⽅法理论实践同步进⾏。

第四章电控防抱死制动系统（ABS）
汽车防抱死制动系统即英⽂的Antilock Braking System，缩写为ABS。

第⼀节概述
⼀、ABS的理论基础
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的⽅向稳定性的能⼒。

制动效能
主要评价指标
制动时的⽅向稳定性
（1）制动效能——汽车在⾏驶中，强制减速以⾄停车的能⼒。

基本评价指标：制动距离、制动减速度、制动时间。

（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。

2.汽车制动时车轮受⼒分析
Ｖ——车速
ω——车轮旋转⾓速度
Ｍ
——惯性⼒矩
ｊ
Ｍ
——制动阻⼒矩
µ
Ｗ——车轮法向载荷
——地⾯法向反⼒
Ｆ
ｚ
Ｔ——车轴对车轮的推⼒
——地⾯制动⼒
Ｆ
ｘ
ｒ——车轮半径
ｒω——车轮切向速度，简称
轮速
（1）制动器制动⼒：
制动蹄与制动⿎（盘）压紧时形成的摩擦⼒矩Mµ通过车轮作⽤于地⾯的切向⼒——Fµ（2）地⾯制动⼒
制动时地⾯对车轮的切向反作⽤⼒——F X
（3）地⾯制动⼒Fµ、制动器制动⼒F X及附着⼒Fφ之间的关系
3.硬路⾯上附着系数φ与滑移率s的关系
（1）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Vω
第⼆阶段：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Vω
第三阶段：抱死拖滑，路⾯印痕粗⿊。

轮速Vω=0
若需增⼤F x，必须增⼤F F。

F F取决于附着系数φ，φ⼜受滑移率s的影响。

（2）滑移率S
定义：s=[(V－Vω)/V]×100%
=[(V－r.ω)/V]×100%
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。

4.理想的制动控制过程：
制动开始时，制动压⼒骤升，使滑移率S 达到opt S 即B ?达最⼤值的时间最短。

当达到opt S 后，即适当降低制动压⼒，并使S 保持在opt S ，
B ?保持最⼤值；同时，S ?也保持较⼤值。

5.ABS 的功⽤——控制实际制动过程接近于理想制动过程。

⼆、ABS 的基本组成与⼯作原理传统制动系统的⼯作原理
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
三、ABS的控制参数
1）以车轮滑移率为控制参数的ABS 2）以车⾓加速度为控制参数的ABS
第⼆节ABS的结构与⼯作原理
⼀、ABS的控制⽅式（图4-4⾄图4-11）
1.四传感器四通道/四轮独⽴控制
2.四传感器四通道/前轮独⽴-后轮选择控制⽅式
3.四传感器三通道/前轮独⽴-后轮低选控制⽅式
4.三传感器三通道/前轮独⽴-后轮低选控制⽅式
5.四传感器⼆通道/前轮独⽴控制⽅式
6.四传感器⼆通道/前轮独⽴-后轮低选控制⽅式
7.⼀传感器⼀通道/后轮近似低选控制系统制动⽅式
⼆、ABS系统各组成部分的⼯作原理
（⼀）车速传感器（图4-12）
凿式极轴车速传感头传感器头柱式极轴车速传感头1.组成菱形极轴车速传感头
齿圈
（图4-14、图4-15）
2.安装
⼀般前轮传感器头被固定在车轮转向架上，齿圈安装在轮毂上与车轮同步转动；后轮上的传感器头被固定在后车轴⽀架上齿圈安装在驱动轴上与车轮同步转动。

3.⼯作原理
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。

有些新设计的ABS系统采⽤了加速度传感器（图4-17）——使制动时滑移率的计算更加精确。

（⼆）制动压⼒调节器
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。

组成：电磁阀、液压泵、储液器等。

压⼒调节器串联在主缸和轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压⼒。

1.循环式制动压⼒调节器
1）结构（图4-18）
（1）电磁阀（图4-19）——由电磁阀直接控制轮缸的制动压⼒。

多采⽤三位三通电磁阀，在ECU控制下，使阀处于“升压”、“保压”、“减压”三种位置。

（2）回油泵（图4-20）——当电磁阀在减压过程中从制动轮缸流出的制动液经储能器由会油泵泵回制动主缸。

（3）储能器——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。

2）⼯作过程
汽车在制动过程中，ECU控制流经制动压⼒调节器电磁线圈电流的⼤⼩，使ABS系统处于
“升压”——（图4-22）
“保压”——（图4-23）
“减压”——（图4-24）
2.可变容积式压⼒调节器
组成：电磁阀、控制活塞、液压泵等（图4-28）。

⼯作过程：减压——保压——增压（图4-29、图4-30、图4-31）
（三）电⼦控制器（ECU）——ABS的⼤脑，接收传感器的信号并进⾏分析，判断车轮是否抱死，然后向制动压⼒调节器发出制动压⼒控制指令。

⼀般由四个基本电路组成。

（图4-40）
1.输⼊极电路
2.运算电路
3.输出极电路（电磁阀控制电路）
4.安全保护电路
第三节典型的ABS
⼀、MK20-I型ABS——德国戴维斯（TEVES）公司研制。

★MK20-I型ABS的特点：
1）有关硬件采⽤整体式模块结构，将泵的电动机、液压控制单元与电⼦控制单元集成于⼀体。

（图4-41）
2）采⽤C语⾔编写的控制软件程序以模块⽅式加密固化在电⼦控制单元中。

3）液压阀体采⽤多复合孔技术，使得各液压部件的布置更加紧凑合理。

4）电磁阀线圈集成于电⼦控制单元内部，省去了电磁阀线圈与控制器之间的连接导线，采⽤⼤功率集成电路直接驱动电磁阀及泵电机，省去了电磁继电器。

5）电⼦控制单元中有故障存储器，有故障诊断接⼝，借助专⽤仪器可⽅便地进⾏故障诊断。

1.系统组成
采⽤MK20-I型ABS的汽车⼀般采⽤液压对⾓线双回路制动系统。

MK20-I型ABS属于三通道四传感器系统，前轮独⽴-后轮低选控制⽅式。

（图4-43）
MK20-I型ABS由车轮转速传感器、液压电⼦控制单元等组成。

（图4-42）
（1）车轮转速传感器——磁脉冲式
（2）控制器——液压控制单元、电⼦控制单元。