ABS制動防抱死系統及其液壓控制

《汽車液壓與液力傳動》Vehicle

hydraulic

drive

Technology教師：陳澤宇chenzy@東北大學專業課—

Part

seven

—制動防抱死系統及其液壓控制技術Anti-lock

Braking

System

and

its

hydraulic

system1

制動防抱死系統概述ABS的組成與工作原理2ABS制動力調節控制閥ABS液壓控制回路—

Contents

—ABS/ASR液壓控制回路5ASR系統——是防止車輛在起步、加速或泥濘、冰雪路面上行駛時驅動輪產生滑轉，用以提高汽車的驅動性能，改善操縱穩定性的裝置。ABS是防止制動時車輪抱死在路面上滑移，而ASR則是防上驅動時車輪在路面上原地不動的滑轉ASR的作用是當汽車加速時將輪胎滑動率控制在一定的范圍內，從而防止驅動輪因為滑動而損失動力或因為過大動力輸出造成一些安全問題。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩定。行駛在易滑的路面上，沒有ASR的汽車加速時驅動輪容易打滑；如是后驅動的車輛容易甩尾，如是前驅動的車輛容易方向失控。有ASR時，汽車在加速時就不會有或能夠減輕這種現象.ESP)，是博世（Bosch）公司的專利。第7章制動防抱死系統及其液壓控制技術7.1制動防抱死系統概述ABS的作用與意義制動防抱死系統（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一種防止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。驅動防滑控制系統（Acceleration

Slip

Regulation，ASR）TCS-

Traction

Control

SystemElectronic

Stability

Program,

ESP車身電子穩定系統第7章制動防抱死系統及其液壓控制技術制動防抱死系統概述ABS的作用與意義制動防抱死系統（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一種防止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。如果制動過程中車輪抱死？阻力系數降低，使制動距離增加如果前輪抱死，汽車會失去轉向能力如果后輪抱死，汽車會失去穩定性，容易發生側滑ASR系統——是防止車輛在起步、加速或泥濘、冰雪路面上行駛時驅動輪產生滑轉，用以提高汽車的驅動性能，改善操縱穩定性的裝置。ABS是防止制動時車輪抱死在路面上滑移，而ASR則是防上驅動時車輪在路面上原地不動的滑轉ASR的作用是當汽車加速時將輪胎滑動率控制在一定的范圍內，從而防止驅動輪因為滑動而損失動力或因為過大動力輸出造成一些安全問題。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩定。行駛在易滑的路面上，沒有ASR的汽車加速時驅動輪容易打滑；如是后驅動的車輛容易甩尾，如是前驅動的車輛容易方向失控。有ASR時，汽車在加速時就不會有或能夠減輕這種現象.第7章制動防抱死液壓系統制動防抱死系統概述ABS的作用與意義制動防抱死系統（Anti-locked

Braking

System，ABS）是一種防止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。如果制動過程中車輪抱死

？ABS的作用充分利用輪胎和地面的附著系數，從而縮短制動距離。確保前輪不會喪失轉向能力避免后輪側滑減少汽車制動時輪胎的磨損在20世紀30年代，ABS就已經在鐵路機車的制動系統中應用，目的是防止車化在制動過程中抱死，導致車輪與鋼軌局部急劇摩擦而過早損壞。博博世世汽汽車車部部件件（（長長沙沙））有有限限公公司司系羅伯特.博世公司和博世（中國）投資有限公司投資9750萬美元設立的外商獨資經營公司，設立于2004年12月份，位于湖南長沙經濟開發區?，F有員工超過2000人。主要生產汽車部件、汽車電子設備系統及專用機器設備，現已逐步運作投產。

博博世世汽汽車車部部件件（（南南京京））有有限限公公司司博世汽車部件（南京）有限公司（原名南京華德火花塞有限公司）成立于1996年，是博世集團汽車售后事業部在中國最大的生產基地?，F有員工800余人，主要從事火花塞的研發、匹配和生產加工，是目前國內各大汽車主機廠的首選。目前公司正著力于新規劃的打造，包括火花塞產品的產能倍增計劃和剎車片與汽車診斷設備生產線的籌建。博博世世汽汽車車部部件件（（蘇蘇州州））有有限限公公司司成立于1999年，位于江蘇省蘇州工業園區，現有員工超過3000人。博世在汽車零部件各個方面的研發及生產水平均居于世界領先地位，繼柴油噴射系統在行業中取得巨大的成功之后，博世汽車的底盤系統、能源與車身系統、汽車多媒體系統、汽車電子系統和ATMO設備項目等部門也相繼進駐博世（蘇州）公司，博世汽車部件（蘇州）有限公司將會成為博世汽車零部件生產及匹配中心。第7章制動防抱死系統及其液壓控制7.1制動防抱死系統概述ABS的誕生與發展英國人霍納摩爾1920年研制發明并申請專利；德國博世(Bosch)公司于1936年申請一項電液控制的ABS裝置專利,促進了制動防抱死系統在汽車上的應用；20世紀40年代末期，為了縮短飛機著陸時的滑行距離、防止車輪在制動時跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨耗，飛機制動系統開始采用ABS，并很快成為飛機的標準裝備。第7章制動防抱死液壓系統亨利福特

Henry.Ford1863~19477.1制動防抱死系統概述ABS的誕生與發展20世紀40年代末，ABS成為了飛機的標準配備裝置；20世紀50年代，ABS正式進入汽車領域；福特汽車公司于1954年在林肯車上裝用法國航空公司的ABS裝置；1969

年福特使用了真空助力的ABS制動器。1978年ABS系統有了突破性發展。由于微處理器的引入，使ABS系統開始具有了智能，從而奠定了ABS系統的基礎和基本模式。第7章制動防抱死液壓系統7.1制動防抱死系統概述ABS的誕生與發展博世公司與奔馳公司于1978年合作研制出三通道四輪帶有數字式控制器的ABS系統，并批量裝于奔馳轎車上。20世紀80年代中期以后，借助于電子控制技術的進步，ABS的更為靈敏、成本更低、安裝更方便、價格也更易被中小型家用轎車所接受，ABS的市場占有率迅速上升。如果對兩個(或兩個以上)車輪的制動壓力同時進行調節，則稱這種控制方式為同同時時控控制制。。以不易抱死的車輪不發生制動抱死為原則，為高選擇方式；以易抱死的車輪不發生制動抱死為原則，為低選擇方式第7章制動防抱死液壓系統7.1制動防抱死系統概述ABS的分類□控制通道——能夠獨立進行制動壓力調節的制動管路。四通道ABS系統三通道ABS系統二通道ABS系統單通道ABS系統同時控制選擇方式高選擇方式控制低選擇方式控制第7章制動防抱死液壓系統7.2

ABS的組成與基本工作原理ABS的系統組成ABS系統通常由車輪速度傳感器、制動壓力調節器、制動主缸、制動輪缸和電控單元ECU等組成。圖7-1

ABS防抱死制動系統組成圖使磁通量周期性增減，在線圈兩端產生正比于磁通量增減速度的感應電壓。第7章制動防抱死液壓系統圖7-2輪速傳感器結構原理圖7.2

ABS的組成與基本工作原理ABS基本工作原理□輪速傳感器實時地檢測車輪的轉速，將轉速轉化為一個電壓脈沖信號，發送給ECU單元。第7章制動防抱死液壓系統7.2

ABS的組成與基本工作原理ABS基本工作原理控制器ECU根據輪速傳感器信號，判斷車輪轉動狀態，控制電磁閥動作，使系統升壓、保壓或減壓將滑轉率保持在20%左右區域。圖7-3

ABS系統基本工作流程第7章制動防抱死液壓系統7.2

ABS的組成與工作原理ABS基本控制策略ABS控制策略在ECU中運行。ECU根據輪速信息計算車速、滑動率、車輪加速度等。圖7-4博世ABS控制策略控制電磁閥電流改變油路第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥限壓閥當前、后制動管路壓力p1和p2由零同步增長到一定值后，即自動將后制動管路中的壓力值限定不變。工作原理特◆性當p曲1較線低時，閥口保持開啟，p2=p1當p1增大到一定程度（ps）時，壓縮彈簧使閥口關閉，p2不再隨p1繼續增大1-閥蓋；2-閥門；3-活塞；4-密封圈；5-彈簧；6-閥體；圖7-5限壓閥結構圖第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥比例閥當前后制動管路壓力與同步增長到一定值后，使后輪管路壓力的增量小于前輪管路壓力的增量?！豕ぷ髟碛捎谟行娣e差，p2與p1同步增長的同時，產生下壓力克服彈簧力。之后，p2與p1不再同步增長，而是滿足如下關系：1-閥；2-活塞；3-彈簧圖7-6比例閥結構圖第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥比例閥當前后制動管路壓力與同步增長到一定值后，使后輪管路壓力的增量小于前輪管路壓力的增量。工作原理特性曲線1-閥；2-活塞；3-彈簧圖7-6比例閥結構圖汽車在實際裝載質量不同時，其總重力和重心位置變化較大，需要不同的制動管路壓力分配特性，因此，需要一種可以根據不同的裝載質量而改變制動力的感載閥。感載限壓閥與感載比例閥的結構，基本與前面說到的限壓閥與比例閥一致，唯一的區別就是，彈簧力由汽車載荷來確定，也即是說，彈簧力并非固定，而是隨載荷變化而變化，從而實現ps隨汽車載荷變化的目的。第7章制動防抱死液壓系統圖7-7感載閥結構圖a.感載限壓閥b.感載比例閥7.3

ABS制動力調節控制閥感載閥根據不同的裝載質量而改變制動力分配關系特性曲線。通過載荷控制彈簧力，改變ps感載限壓閥感載比例閥第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥電磁閥——配合ECU的指令改變油路方向，從而調節制動壓力。三位三通電磁閥圖7-8三位三通電磁閥示意圖第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥電磁閥——配合ECU的指令改變油路方向，從而調節制動壓力。三位三通電磁閥圖7-8三位三通電磁閥示意圖一個常開式，一個常閉式。原理一樣，都是電磁閥吸合后壓縮彈簧，從而將坐閥坐死，關閉油路第7章制動防抱死液壓系統7.3

ABS制動力調節控制閥電磁閥——配合ECU的指令改變油路方向，從而調節制動壓力。三位三通電磁閥二位二通電磁閥1－頂桿；2－殼體；3－限壓閥；4－球閥；5－復位彈簧圖7-9二位二通電磁閥示意圖第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件線圈儲液器ECU傳感器輪缸電磁閥回油泵循環式制動壓力控制回路ABS增壓狀態圖7-10

ABS防抱死制動控制回路電磁閥不通電，ABS不工作，回油泵也不工作，進入常規制動階段第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件線圈儲液器ECU傳感器輪缸電磁閥回油泵循環式制動壓力控制回路ABS增壓狀態圖7-10

ABS防抱死制動控制回路ABS保壓狀態電磁閥通較小的電流，電磁閥處于保壓位置。第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件線圈儲液器ECU輪缸電磁閥回油泵循環式制動壓力控制回路ABS增壓狀態圖7-10

ABS防抱死制動控制回路ABS保壓狀態ABS減壓狀態電磁閥通較大的電流，電磁閥處于減壓位置。傳感器第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路循環式制動壓力控制回路圖7-11三通道ABS防抱死制動控制回路第7章制動防抱死液壓系統總泵常閉閥常開閥常閉閥斷電：OFF7.4

ABS液壓控制回路2位2通閥循環式制動壓力控制回路常規制動階段常開閥斷電：ONABS不起作用，油壓正常升壓圖7-12

2位2通電磁閥ABS系統原理圖第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路總泵常開閥常閉閥2位2通閥循環式制動壓力控制回路保壓制動階段常開閥通電：OFF常閉閥斷電：OFF兩個閥均關閉，油壓保持不變圖7-12

2位2通電磁閥ABS系統原理圖第7章制動防抱死液壓系統總泵常開閥常閉閥7.4

ABS液壓控制回路2位2通閥循環式制動壓力控制回路減壓制動階段常開閥通電：OFF常閉閥通電：ON進口關閉，出口打開，油壓卸荷減壓圖7-12

2位2通電磁閥ABS系統原理圖這是一個由2位2通閥組成的4通道ABS系統的完整回路圖，完整油路圖的分析和剛才的單個輪的分析是一樣的。由ECU按照所設計的控制策略來綜合控制4個通道。第7章制動防抱死液壓系統圖7-132位2通電磁閥ABS系統回路圖7.4

ABS液壓控制回路2位2通閥循環式制動壓力控制回路□完整油路圖除了上述2種常見的由換向閥來操縱的增壓、減壓和保壓方式ABS之外，還有一種依靠活塞式液壓缸的容積變化來實現增壓、減壓和保壓的ABS系統。第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件控制活塞柱塞電磁閥線圈泵傳感器單向閥輪缸儲能器容積式制動壓力調節器回路ABS增壓狀態電磁閥無電流，柱塞左移，控制活儲液器ECU圖7-14容積式ABS壓力調節器原理圖塞在彈簧作用下左移頂開單向閥。第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件控制活塞柱塞電磁閥線圈泵傳感器閥輪缸儲能器容積式制動壓力調節器回路ABS增壓狀態儲液器ECU圖7-14容積式ABS壓力調節器原理圖ABS減壓狀態控制活塞在壓力油作用下右移，輪單向缸側容積增大，制動壓力減小。第7章制動防抱死液壓系統7.4

ABS液壓控制回路主缸踏板液壓部件控制活塞柱塞電磁閥線圈泵傳感器單向閥輪缸儲能器容積式制動壓力調節器回路ABS增壓狀態儲液器ECU圖7-14容積式ABS壓力調節器原理圖ABS減壓狀態ABS保壓狀態控制活塞保持在某一位置，輪缸側的容積不發生變化。驅動防滑ASR與ABS的原理有幾分類似，但功能上有些區別第7章制動防抱死液壓系統7.5

ABS/ASR液壓控制回路驅動防滑控制ASRASR基本概念驅動防滑控制系統(Acceleration

Slip

Regulation,ASR)，用來對驅動輪的滑轉率進行控制。提高汽車起步、加速的牽引力提高在溜滑路面行駛的行駛穩定性與ABS只對車輪制動所不同，ASR的控制對象更多也更復雜，不過這里只介紹與液壓控制有關的內容——即對驅動輪的制動控制。而這部分，經常是與ABS融合使用，共用一個ECU和輪速傳感器。第7章制動防抱死液壓系統7.5

ABS/ASR液壓控制回路ASR控制方式□發動機輸出功率控制在汽車起步、加速時，ASR控制器輸出控制信號，控制發動機輸出功率，以抑制驅動輪