汽车制动防抱死系统

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第四章 汽车制动防抱死系统
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引言
随着汽车工业的迅猛发展和高速公路 的不断修建,汽车的行驶安全性越来越 为人们重视。为了全面满足制动过程中 汽车对制动的要求,使制动器制动力分 配调节更趋合理,防抱死制动装置 (ABS)这项80年代末期以来汽车制动安 全性的最大成就,已越来越多地应用在 汽车上。
线 圈 去 制 动 轮 缸 油 回油孔
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电子控制装置
数 输 入 级 辑 电 路 稳压与保辅装置 级 逻 出 字 输
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ABS的分类
机械液压式 按控制方式分 电子控制式 四通道 三通道 按安装方式分 双通道 单通道
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四通道ABS
对应于双制动管路的H型(前后)或X型(对角)两种布置形式, 四通道ABS也有两种布置形式 。
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压力调节器的构成
制动压力调节器一般由回油泵、存储器或 蓄能器(每个制动器回路一个)和电磁阀等 组成,通过电磁阀的工作来实现车轮制动器 中压力的自动调节。 回油泵的作用是在压力减少的过程中, 把制动轮缸的制动液,经存储器泵回制动主 缸。 存储器用于存储暂存压力减少时突然由 轮缸流出的制动液。
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车轮滑移率
汽车在制动过程中,车轮在路面上 的运动是一个边滚边滑的过程,车轮 未制动时,车轮可以是纯滚动状态; 当车轮抱死时,车轮在路面上的运动 处于纯滑动状态。为了定量描述车轮 的运动状态,引入车轮滑动率 。
υe − υ w λ= υe
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υ w :车轮的切向速度
υe :实际车速
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目录
一 概述
二 三
理论基础 机构及工作原理
四 ABS逻辑控制算法 五 ABS的整车控制技术
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一 概述
1) 制动性能评价标准 2) 3) 开环控制系统 闭环控制系统
4) 关于ABS
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制动性能的评价标准
汽车的制动性能通常用制动效能, 制动效能的恒定性,制动时汽车的方 向稳定性等项指标评价。
制动时汽车的方向稳定性
制动时汽车的方向稳定性是指汽 车在制动过程中维持直线行驶的能 力,或按预定弯道行驶的能力,制 动时汽车若发生跑偏,侧偏或失去 转向能力,则汽车必将偏离原来的 行驶轨迹。
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开环制动系统
制动器制动力矩的大小仅与驾驶 员的操纵力、制动力的分配调节、 以及制动器的尺寸和形式有关,由 于没有车轮运动状态的反馈信号, 无法测知制动过程中车轮的运动状 态,因此就不能据此调节轮缸或气 室制动压力的大小。
三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独 控制,对两后轮的制动压力按低选原则一同控 制。
汽车紧急制动时,会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加,后轴 荷减小),使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱 动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%-80%)。对前轮 制动压力进行独立控制,可充分利用两前轮的附着力对汽车 进行制动,有利于缩短制动距离,并且汽车的方向稳定性却 得到很大改善。
阀滑式气压制动系统工作原理图
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柱塞式制动
压 滑 阀 传 柱 塞 驱 动 机 构 器 感 调节 轮 缸
与滑阀式结构相 比,它最大优点 是:当轮缸需减 压时,调节系统 不需打开,减压 压 缸 ,
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ABS系统工作原理
汽车制动时,速度传感器测定车轮转速,并 将信号输送给电子控制单元,当车轮快要抱死 时,电子控制单元发出指令给制动压力调节器, 时其控制降压,此时轮速上升,制动器再将信 号输送给电子控制单元,随之制动液压增加, 轮速降低,如此反复,保持前轮转向能力,并 维持汽车制动时的稳定性。
轮速传感器
轮速传感器的作用是检测车轮的 转速,并把检测到的信息传递给电子 控制装置,它由一个传感头和一个齿 圈组成。
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轮速传感器外形图
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传感头外型图
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传感器特性
传感器输入输出特性是传感器的基 本特性。一种是稳态特性,在这种情 况下的待测信号是不随时间变化,或 变化缓慢;另一种是动态特性。即待 测信号是随时间变化的。
d 制动工况因素 M
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(1)路面因素
路面因素包括:路面基础、路面 材料、路面宏观不平度、路面微观粗 糙度、路表面的覆盖物(如灰尘、油 污、水、雪、冰等等)、路面横向坡 度、路面的曲率等。
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路 面 因 素 曲 线 图
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(2)轮胎因素
轮胎因素包括:轮胎尺寸及 其比例、帘布层结构、轮胎的径 向、切向、侧向刚度、胎压、胎 面花纹及其磨损程度、轮胎的类 型等。
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(4)制动工况因素
制动工况因素包括:车速、 制动踏板动作速度、车辆行驶 路迹、风速及其作用方向、侧 向力和制动器的温度等。
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三 结构及工作原理
汽车制动防抱死系统主要由轮速传感器、 压力调节器和电子控制装置组成,以下我们将 分别从这三部分介绍其结构及其工作原理。
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轮胎气压对附着力的影响
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(3)汽车因素
汽车因素包括:整车质量、悬 挂质量、整车质心位置、轴距、前 和后轮距、每个车轮的动态载荷、 车身绕轮上的转动惯量、车轮外倾 角、悬挂装置的类型和性能、转向 系统的类型和性能、制动系统的类 型和性能等。
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垂直载 荷和车 速对附 着系数 的影响 曲线图
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什么是汽车制动防抱死系统 (ABS)
汽车制动防抱死系统是指在汽车制动过程 中自动控制和调节制动力的大小,防止车 轮抱死,进而消除制动过程中的侧滑,跑 偏,丧失转向能力等非稳定状态,以获得 良好的制动性能,操作性能和稳定性能, 英文全称为:Antilock Braking System。
稳态特性与动态特性
ABS传感器要有良好的特性,即阀 值较小,分辨率较高,重复性良好, 迟滞小,灵敏度高,线形度较高等, 而且要有良好的动态特性,以确保 ABS 对制动压力的控制精度,改善汽 车的制动性能,提高汽车的行驶稳定 性。
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传感头的工作原理
齿圈(6)随车轮一起旋转,与永 磁体(2)构成磁路,当轮速变化时, 磁通变化,切割线圈(4),产生感 应信号,由电缆(1)输出到电子控 制装置。
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单通道ABS
所有单通道ABS都是在前后布置的双管路制动 系统的后制动管路中设置一个制动压力调节装 置,对于后轮驱动的汽车只需在传动系中安装 一个转速传感器。
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滑阀式液压制动
压力 器 轮 缸 车 滑阀2 M 传 感 器 电
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滑阀1

控制装
驾驶员接到制动信 号,踩下踏板,滑 阀1通,2关,轮缸 压力增大车轮开始 制动,传感器检测 车轮状态,电控装 , 器 压 信号,滑阀1关,2 通, 电 , 动 轮缸 压
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ABS有何特点
ABS在制动时可以可以保持车轮转动,从而保 证制动时车辆的方向稳定性,使制动力达到最 大。有ABS的车辆制动力更强且制动距离更短, 正常工作时不受车速的限制。ABS还有自诊断 能力。
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ABS发展历程
1965 年前后,开始安装在汽车上进行 路试;1968年在英国投入实际运营;1971 年后得到第一次大发展;80年代迎来了第 二次大发展;80年代中期以后,得到迅猛 发展;1991年起,欧共体规定所有成员国 新车型都必须有防抱死系统。
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压力调节器
压力调节器的功用是接受并执行 来自电子控制装置的指令,使制动轮 缸与气室能实现压力增高、压力保持 或压力降低。它在自动调节轮缸或气 室的压力时,不受驾驶员的控制。
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典型压力调节器图
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制动压力调节器分类
根据电磁阀工作介 质的不同可分为 气动电磁阀式制动压力调 节器 液动电磁阀式制动压力调 节器 三位三通 根据电磁阀结构不同, 液动电磁阀式制动压 力调节器可分为 二位三通 二位二通
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轮速传感器头剖视图
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轮速传感器输出信号曲线
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轮速传感器安装注意事项
为了保证轮速传感器无错误输出, 安装轮速传感器时应使传感头精确地 对准齿圈,且其之间的空气隙大小适 合,并要求安装牢固。为了避免灰尘 和飞溅的泥、水等对传感器工作的影 响,应有适当的密封与润滑措施。
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二位三通压力调节阀
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压力调节器特性
调节器除必须具备制动系一般阀类部件的性能 (如可靠性高,寿命长,高温和低温性能良好, 密封性好,便于维护等)之外,还必须具备ABS 对其特有的要求: (1)功能特性 (2)反应频率及反应时间 (3)调压速率 (4)频率与速率的协调性
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轮速传感器
齿轮
传感头
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压力调节器
来自制动总泵 进油孔
此电磁阀工作原理如下:
•压力上升:无激励时,既不供能, 制动器主缸接口和车轮制动器分 缸接口之间有一个无阻碍通道。 此状态电磁阀中的两个弹簧起反 作用。主弹簧的恢复力较大,故 使进油阀在开启力作用下及时打 开。 •压力保持:如图所示。 •压力下降:接通轮缸和回油路1。
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双通道ABS
双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的 前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装 置,分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两 前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换, 两后轮则按低选原则一同控制。
由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能 力和制动距离等方面得到兼顾,因此目前很少被 采用。
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开环系统可能出现的结果
在紧急制动时,不可避免地出现 车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车 轮抱死时,地面的侧向附着性能很差, 所能提供的侧向附着力很小,在汽车 所受到种种干扰外力作用下就会出现 方向失稳问题,容易发生交通事故。
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闭环系统出现
由于开环制动系统的种种不便,所 以产生了汽车制动防抱死系统(ABS), 它可感知制动轮每一瞬间的运动状态, 并根据其运动状态响应地调节制动器 制动力矩的大小,避免抱死,为闭环 制动系统。
由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力 进行制动,因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离 (两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时,由于同一 轴上的制动力不相等,使得汽车产生较大的偏转力矩而产 生制动跑偏。因此,ABS通常不对四个车轮进行独立的制 动压力调节。
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三通道ABS 三通道
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制动效能
制动效能是指汽车以某一速 度行驶制动时,迅速降低行驶 速度直至停车的制动距离或制 动减速度。
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制动效能的恒定性
制动效能的恒定性是指车轮制动 器的抗热衰退性能,而车轮制动器的 抗热衰退性能是指汽车高速行驶或下 长坡连续制动时,制动效能的保持程 度。
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汽车制动防抱死系统
路面状况 驾驶远制动意志 管道流体压力 轮缸压力 制动踏 交通状况 调节器 板动作 气候状况
控制指令 制动轮缸压力 转速信号
车轮
电子控 制装置
地面制动力
车轮运动状态
•ABS是个闭环制动系统。
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ABS的构成
1)轮速传感器 2)压力调节器 3)电子控制装置
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ABS存在的缺陷
汽车制动防抱死系统的优点很突出, 但它还是有它的不足之处,主要是: (1)通用性差 (2)振动和噪声 (3)制动器的摩擦副,即制动鼓(盘) 与摩擦片的磨损稍快
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二 理论基础
要想充分了解汽车制动防抱死系 统的整个工作原理及其结构,我们必 须在理论方面了解其设计思路及其有 关的参数和影响因素。
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(1)稳态特性
传感器的稳态特性的重要指标有: (1)线性度 (2)灵敏度 (3)迟滞 (4)重复性
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(2)动态特性
动态特性是指传感器对输入量 的响应特性,传感器若若不能很好 地追随输入量的快速变化,会导致 严重误差,这种误差若不能得以控 制,将严重损害系统功能。
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车轮纵向和侧向附着系数
纵向附着系数 —— 令制动力F x 与车轮 垂直载荷F z之比为纵向附着系数 。 侧向附着系数 —— 令车轮侧向力F y与 车轮垂直载荷F z之比为侧向附着系数。
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影响附着系数的因素
影响汽车纵向附着系数和侧向附着系数的主要因素 有:
a 路面因素 R b 轮胎因素 T c 汽车因素 V
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