汽车制动系统原理

汽车制动系统原理
• ABS结构图： (Anti－Lock Break System防抱死制动系统)
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• ABS系统工作原理：
• ABS是常规制动装置基础上的改进型技术。其工作原理是：依靠装在各车轮 上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传感器，通过计算机控制 。紧急制动时，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即指令压力调节器使该 轮的制动分泵泄（减）压，使车轮恢复转动。ABS的工作过程实际上是抱死 －松开－抱死－松开的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚 动状态，有效地克服紧急制动时的跑偏、侧滑、甩尾，防止车身失控等情 况的发生。
• 当出现下列故障现象时，可判断为真空助力器故障：
故障现象 故障类别 判定方法
刹车性能差或 无刹车
1、静密封漏
打开发动机数分钟后关闭，不踩踏板能 够听到明显的漏气声 打开发动机数分钟后，踩下制动踏板并 在中途停止，脚底能够明显感到踏板有 向上的顶力
2、动密封漏
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第3节 制动控制系统 3.1 刹车防抱死系统ABS
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第1节
制动系统概述
第2节
第3节 第4节 第5节
制动供能系统
制动控制系统 制动传动系统 制动器
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第1节 制动系统概述
1.1 汽车制动系统的定义
汽车制动作用： 让行驶中的汽车停车或减速行驶；
让停止的汽车实现驻车；
汽车下坡行驶时保持车速稳定。 汽车的制动力： 汽车滚动阻力、上坡阻力、空气阻力等，都具有让汽车减 速的作用。 不是制动力 通过驾驶员操纵产生，并由驾驶员控制使汽车以一定的强 度制动的力，称为汽车的制动力。
Mμ
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制动踏板感(路感)：
在地面附着力范围内，地面制动力通过车轮反映到踏 板上，并与踏板力成线性关系，制动系统的这种特性称为 制动系统的路感或制动踏板感；
作用：驾驶员可直接感觉到汽车制动强度，及时加以 必要的调节和控制。
制动系统踏板力和踏板行程的要求：
踏板行程：小于150mm(轿车)，180mm（货车）。
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1.2 汽车制动系统的图示
制动主缸 真空助力器
刹车踏板
刹车油管
刹车盘总成
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1.3 汽车制动力的产生
制动蹄对制动鼓产 生磨擦力矩Mμ；
磨擦力矩使车轮对 路面产生向前的力Fμ， 同时路面给车轮一个 向后的力FB。
FB是路面给车轮的 制动力。制动力越大， 汽车的减速度越大。 影响制动力的因素有： 磨擦力矩Mμ和路面附 着条件。
脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及制动系统进行干预和调 控。
• ESP最重要的特点是它的主动性。如果说ABS、EBD+ABS是被动地作出 反应，ESP却可以做到防患于未然。
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• ESP系统组成
纵向加速度传 感器 方向盘角度传 感器 轮速传感器
控制单元
制动助力 器
制动压力传 感器
• ABS系统并不是每次采取制动都工作，它只有在车轮接近于抱死时才起作用 。其工作时并不是悄无声息的，在踩住制动踏板的同时如果ABS工作，会产 生适当的噪音，制动踏板也会产生脉动而反复拱脚，这是ABS系统在自动调 节制动油压属正常现象。在制动时始终用脚踩住刹车踏板不放松才是正确 的。
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降，待下降到正常位置后，关闭发动机，1分钟内踏板的脚应无反弹感
觉。若踩踏板脚逐渐被抬起，说明助力器漏气，应予以更换。 • 注意：对于正常的助力器，如果用正常踏板力踩踏板并使踏板停在某
处后继续加大力度踩踏板，踏板还会继续往下沉，这种情况决不是助
力器漏气，因为漏气的助力器只能使你踏不下去，即所谓“脚硬”， 并且会把你的脚向回推（即向上推）。对于这种所谓“脚低”的助力
按制动系统的制动能源分为：
人力制动系统：以驾驶员的体力为输入能源的制动系统。 动力制动系统：完全靠发动机的动力转化而成的气压或液压
能进行制动的系统。
伺服制动系统：兼用人力和发动机动力的制动系统。
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按制动力的变化方式分为：
渐进制动系统：制动力矩和制动力在驾驶员的操纵控制下，在一定的范围内
器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。
4. 制动器:产生制动摩擦力矩的部件。
较为完善的制动系 统还具有制动力调 节装置、报警装置、 压力保护装置等附 加装置。
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第2节 制动供能系统 2.1 真空助力器
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• 真空助力器图示
真空助力器 刹车油壶
制动主缸
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• 真空助力器作用 • Actuation ：真空助力器 + 制动主缸 （ 省 力 +
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• 真空助力器漏气 • 方式一：打开发动机，运行1～2分钟后关闭，然后分三次踩踏板。
正常工作的真空助力器踩第一脚时，由于真空助力器存在足够真空，
其踏板行程正常；第二脚，由于助力器内已损失一些真空，所以踏板 行程会减小很多；待踏第三脚时，真空助力器内真空已很少，所以踏
板行程也很少，再踏下去就踏不动了。以上即所谓“一脚比一脚高”
空气阀门B关闭
自然状态
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• 自然状态时，在阀圈弹簧和支撑弹簧的共同作用下，真空阀口A处于开启
状态，而空气阀口B处于关闭状态，所以，真空助力器的前后腔是连通的 ，同时它们又是与大气隔绝的。
– 真空阀口A：阀圈底面与活塞外壳之间的间隙
作用：连通前后腔 – 空气阀口B：阀圈底面与止动底座之间的间隙 作用：连通后腔与大气
• 若发动机正在工作，由真空泵产生的真空会将真空助力器的真空阀（通 常为单向阀）吸开，此时前后腔都处于真空状态。
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• 真空助力器工作过程（2）
内外腔气室隔开 真空阀门A关闭
外界空气 空气阀门B开启
中间工作状态
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• 中间工作状态时，来自制动踏板的力推动操纵杆向前运动，止动底座也 随之运动，使真空阀口A关闭，将前后腔隔离，接着空气阀口B开启，大 气进入后腔，由此产生的前后腔压差推动膜片、膜板带着活塞外壳向前 运动，此时，装配在推杆组件里的反馈板同时受到止动底座和活塞外壳 的推力作用，再通过推杆组件施加在主缸第一活塞上，主缸内产生的油
• EBD系统:(Electric Brakeforce Distribution电子制动力分配)
• 汽车制动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同，四个轮子与地面的摩擦 力不同，在制动时就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。EBD的功能就是 在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而各异的摩擦力数 值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制 动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。
• 真空助力器的工作过程是一个动平衡的过程。
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• 真空助力器工作过程（4）
内外腔气室相通 真空阀门A开启
外界空气 空气阀门B关闭
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松开制动状态
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• 松开踏板，在阀圈弹簧的作用下，操纵杆带动止动底座向后
运动，首先关闭空气阀口B，继续的运动将开启真空阀口A， 助力器前后腔连通，真空重新建立。与此同时，在回位弹簧 的作用下，膜片 + 膜板 + 活塞外壳组件回到初始位置。
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1.5 汽车制动系统的组成 1. 供能装置：包括供给、调节制动所需
能量以及改善传能介质状态的各种部件。其 中产生制动能量的部分称为制动能源。人的 肌体也可作为制动能源，真空助力器。
2. 控制装置：包括产生制动动作和控制制
动效果的各种部件，如制动踏板、ABS、 EBD等。
3. 传动装置:包括将制动能量传输到制动
器有两种可能，一是因助力器仍工作在助力状态，只要你再继续加力
，踏板肯定会继续往下沉，这时，刹车己经非常可靠，属正常现象。 二是主缸漏油，此时能一脚踩到底，且无刹车。
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• 真空助力器异响
• 不良的助力器会发生异响，有的是“卡嗒”一声，有的是“朴朴”声 ，异响一般不影响刹车性能，但属于噪声，明显的异响可更换助力器 ，但不必更换制动总泵。
• EBD在本质上可以说是ABS的辅助功能，可以提高ABS的功效。所以在安全 指标上，汽车的性能更胜一筹。当重踩刹车时，EBD在ABS作用之前，依据 车辆的重量和路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率,如 发觉此差异程度必须被调整时,刹车油压系统将会调整传至后轮的油压， 以得到更平衡且更接近理想化刹车力的分布。所以EBD+ABS就是在ABS的基 础上，平衡每一个轮的有效地面抓地力,改善刹车力的平衡，防止出现甩 尾和侧移，并缩短汽车制动距离。
踏板力：小于350N(轿车)，550N（货车）。
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1.4 汽车制动力的类型 按制动系统的功用分为：
行车制动系统：使行驶中的汽车减速或停止的制动系统。
驻车制动系统：使停止的汽车在原地驻留的制动系统。
第二制动系统：在行车制动失效时，使汽车减速、停车的系统。 辅助制动系统：汽车下长坡时稳定车速的制动系统。
制
动 ）
• 真空助力器：将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸 的输入力。 • 制动主缸：将真空助力器的输出力转化为液压输出到制动管 路。
总结为一句：将机械力转化为液压力
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• 真空助力器结构
真空助力器结构图
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• 真空助力器工作过程（1）
内外腔气室相通 真空阀门A开启
• ABS系统工作过程
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• ABS系统工作过程
建压阶段：ABS不工作，电磁阀不通电，主缸可随时控制制动油压的增减。
保压阶段：向电磁线圈输入较小电流，柱塞处于保压位置。，制动主缸、轮缸和储液 器相互隔离密封，制动轮缸中保持恒定的制动压力。
降压阶段：电磁阀通较大电流。柱塞移至最上方，主缸与轮缸的通路被截断。轮缸和 储液器接通，轮缸压力下降。液压泵把制动液加压后送入主缸。
横摆率传感器
动态液压 泵
液压控制单 元
侧向加速度传 感器
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传感器
ASR/ESP按钮E256 制动灯开关F 制动踏板开关F47 转速传感器 后右G44/前左G47 前右G45/后左G46
执行元件
回油泵继电器J105
回油泵V39
控制单元J104
电磁阀继电器J106 进油阀 N99,N101,N133,N134 出油阀 N100,N102,N135,N136 动态控制阀1 N225
。这证明助力器无漏气，工作正常。如果每一脚踏板行程都很小，且 行程都不变，即所谓的“脚特别硬”，则说明助力器漏气失效。漏气
严重的，可听到漏气声音。对于漏气的助力器需予以更换。
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• 真空助力器漏气 • 方式二：关闭发动机，踩踏板数次，将真空助力器内真空“放掉”。
然后踩住踏板，打开发动机，此时踏板应随着发动机抽真空而自动下
增压阶段：当车轮滑转率趋于零时，电磁阀断电，柱塞又回到下极限位置，制动轮缸 和主缸相通，轮缸加压。
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3.2 电子制动力分配系统EBD • 作用 : 改善车轮间制动力的分布 通过刹车信号灯和刹车液水平来 提醒驾驶员
此 功 能 由 ABS 来 管 理
EBD
ABS
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压一方面传递给制动轮缸，另一方面又作为反作用力经由助力器传递回
制动踏板，使司机产生踏板感。
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• 真空助力器工作过程（3）
内外腔气室隔开
外界空气 空气阀门B关闭
平衡状态
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• 果制动踏板力保持不变，在经由反馈板传递的主缸向后的反作用力和膜 片 + 膜板 + 活塞外壳 + 阀碗 + 支撑弹簧 + 阀圈向前运动趋势的共同 作用下，空气阀口B封闭，达到平衡状态。此时，任何踏板力的增长都将 破坏这种平衡，使空气阀口B重新开启，大气的进入将进一步导致后腔原 有真空度的降低，加大前后腔压差。
逐渐变化的制动系统。 （行车制动系统必须是渐进制动系统）
非渐进制动系统：无上述特点的制动系统。
（驻车制动系统不必是非渐进的制动系统）
按制动能量的传输形式分为：机械式、液压式、气压式、电磁式、组合式。
按传动系统的回路分为：单回路系统、双回路系统。 双回路制动系统在一侧回路失效时，仍能提供部分制动力。目前汽车制 动系统必须采用双回路制动系统。
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3.3 车身电子稳定系统ESP • ESP系统：(Electronic Stability Program车身电子稳定系统)
• ESP综合了ABS、BAS（制动辅助系统）和ASR（加速防滑控制系统） 三个系统，功能更为强大，在高端车型如奔驰上已经得以应用。 ESP系
统由传感器、ECU（中央控制处理单元）和执行器三大部分组成，在电