ABS系统的结构与工作原理.

ABS系统的结构与工作原理一、组成与工作原理•如图所示，ABS系统主要是在普通制动系的基础上加装了轮速传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置。制动时，ABS电控单元（ECU）3从轮速传感器1和5上获取车轮的转速信息，经分析处理后判断是否有车轮处于即将抱死拖滑状态。如果车轮未处于上述状态，制动压力调节器2不工作，制动系统按照普通制动过程工作，制动轮缸的压力继续增大，此即ABS系统的增压过程。•如果电控单元判断出某一车轮即将抱死拖滑，即刻向制动压力调节器发出命令，关闭制动主缸及相关轮缸的通道，使得该轮缸的压力不再增加，此即ABS系统的保压状态。若电控单元判断出该车轮仍将要处于抱死拖滑状态，它将向制动压力调节器发出命令，打开该轮缸与储液室或储能器的通道，使得该轮缸的油压降低，此即ABS系统的减压状态。装配ABS制动系统的制动就是在高频地进行增压、保压和减压的往复过程中完成的。•制动防抱死系统(ABS)都是在制动过程中，通过调节轮缸（或制动气室）的制动压力使作用车轮的制动力矩受到控制，从而控制车轮的滑移率。•1.ABS的基本组成:•普通制动器,轮速传感器、ABS电控单元（ECU）、制动压力调节装置。(见图2-1)•一般来说，带有ABS的汽车制动系统由基本制动系统和制动力调节系统两部分组成，前者是制动主缸、制动轮缸和制动管路等构成的普通制动系统，用来实现汽车的常规制动，而后者是由传感器、控制器。执行器等组成的压力调节控制系统.ABS分类•A:按对制动力的控制分类•机械式•图示为机械柱塞式ABS液压制动系统。速度传感器3由齿圈12和感应器组成。电子式•该制动系统也称Bosch式防抱死制动系统。图示为Bosch防抱制动系统图。•B:按制动管路的布置方式分类ABS控制通道是指ABS系统中能够独立进行压力调节的制动管路。按照系统对制动压力调节方式的不同，可将ABS控制方式分为两大类，即独立控制和同时控制。前者指一条控制通道只控制一个车轮；而后者为一条控制通道同时控制多个车轮，依照这些车轮所处位置不同，同时控制又有同轴控制和异轴控制之分，同轴控制是一个控制通道控制同轴两车轮，而异轴控制则是一个控制通道控制非同轴两车轮。•如果按照控制时控制依据选择不同，也可将ABS的同时控制区分为低选控制和高选控制两种。在低选控制中是以保证附着系数小的一侧车轮不发生抱死来选择控制系统压力，而高选控制却是从保证附着系数较大一侧车轮不发生抱死出发来实施制动系统压力调节一般说来，如能在汽车四个车轮上独立地进行压力调节控制，意味着汽车有可能在四个车轮上都发挥出地面上最大的附着能力。按照ABS通道数目和传感器数目的多少可以对ABS控制系统进行分类。•按照通道数目不同，也可将ABS分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式等。四传感器四通道（四轮独立）控制方式如图所示，该系统是通过各车轮轮速传感器的信号分别对各车轮制动压力进行单独控制。其制动距离和转向控制性能好，但在附着系数不对称路面上制动时，由于汽车左右侧车轮地面制动力差异较大，因此形成较大的偏转力矩，从而导致汽车在制动时的方向稳定性较差。因此四通道很少用.四传感器四通道（前轮独立、后轮选择）控制方式如图所示，该系统适用于X型制动管路系统，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实施同时控制（一般为低选控制）需采用两个通道。此种控制方式的操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。•性能特点：由于四通道ABS是根据各车轮轮速传感器输入的信号，分别对各个车轮进行独立控制的，因此附着系数利用率高，制动时可以最大程度的利用每个车轮的最大附着力。四通道控制方式特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数接近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大(如路面部分积水或结冰)，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。因此，驾驶员在部分结冰或积水等湿滑的路面行车时，应降低车速，不可盲目迷信ABS装置。四传感器三通道（前轮独立、后轮选择）控制方式(双管路前后布置)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.如图所示，使用在制动管路前后布置的后轮驱动汽车上，后轮一般采用低选控制，其控制效果是操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。四传感器三通道控制方式(双管路对角布置)三传感器三通道（前轮独立、后轮选择）控制方式如图所示，此种控制方式的操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。在对桑塔纳2000进行的60km/h紧急制动对比试验中，有ABS的车型比无ABS车型的制动距离只短1米，但是有ABS的车型始终都有方向，不会失去对方向的控制。•对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大(可达70％左右)，可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，利于缩短制动距离，另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好转向能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此，三通道ABS在小轿车上被普遍采用。四传感器二通道（前轮独立）控制方式如图所示，此结构多用于X型制动系统中，前轮独立控制，制动液通过比例阀（PV阀）按一定比例减压后传至对角后轮。采用此种控制方式的汽车在不对称的路面上制动时，高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力，该压力传至低附着系数路面一侧的后轮时，会导致该后轮抱死。而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低，对应的高附着系数一侧的后轮不会抱死。从而有利于制动时方向稳定性，但与三通道和四通道控制系统相比较，其后轮制动力稍有降低，制动效能稍有下降，但后轮侧滑较小。•性能特点：两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。当然，在两后轮按低选原则进行一同控制时，可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力不能充分利用的问题，使汽车的总制动力减小。但应该看到，在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮制动力所占的比例减小，尤其是前轮驱动的小轿车，前轮的附着力比后轮的附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30％左右，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。四传感器二通道（前轮独立、后轮低选）控制方式如图所示，在通往后轮的两通道上增设一个低选择阀KLV阀）。当汽车在不对称路面制动时，高附着系数一侧前轮的高压不直接传至低附着系数侧对角后轮，而通过低选阀只上升到与低附着系数侧前轮相同的压力，这样就可以避免低附着系数侧后轮抱死。二通道的其它形式•二通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前采用很少。二通道各种形式的分析•图a所示的ABS系统，是按前后布置的双管路制动系统.在前、后制动总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。其中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。对于后轮驱动的汽车可以在两个前轮和传动系统中各安装个轮速传感器,当两前轮的附着力相差较大时，前轮按高选原则一同控制，当两前轮的附着力相差不大时，两前轮自动转入按低选原则控制。图d所示的双通道ABS系统中两条制动管路是按对角布置的，在每个制动管路中各设置一个制动力调节分装置，在前轮上各安装了一个传感器，左前轮和右后轮的制动压力以不使左前轮发生制动抱死为原则进行一同控制，右前轮和左后轮的制动压力以不使右前轮发生制动抱死为原则进一同控制，为防止后轮在前轮趋于抱死时发生制动抱死，在后制动管路要设置比例阀。•当汽车是前轮驱动时,如果紧急制动时离合器没有分离,发动机的制动力矩就会作出于前轮造成前轮在制动压力较小时就趋于抱死,此时系统就开始进行防抱死制动控制,这时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平,虽然前后车轮都不会发生制动抱死,汽车的方向性、稳定性和转向操作性都较好,但汽车的制动力减小,制动距离明显增加.•汽车是后轮驱动时,将比例阀调整到汽车正常制动情况下,前轮趋于抱死时,使后轮的制动力接近其附着力,在紧急制动时，由于离合器很难及时分离，发动机的制动力矩也会作用于后轮,导致后轮发生制动抱死,使汽车丧失方向稳定性。如果将阀调整到在离合器没有分离的情况下进行制动时,后轮也不发生制动抱死.那么在一般的制动情况下,就使后轮的制动力不足,造成制动距离明显增大。•图a.b.c所示三种双通道制动防抱死系统在两侧车轮处于附着系数分离的路面上,进行紧急制动时三种双通道系统的两前轮都将按高选原则一同控制,此时两前轮的制动力就会相差很大。为了保持汽车的行驶方向驾驶员会通过转动方向金使前轮发生偏转以来用转向车轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡保持汽车行驶方向的稳定如下图a所示。图b所示的ABS系统与图a所示的ABS系统的管路布置设置相同，只是在每个车轮上安装了一个轮速传感器。对两前轮按高选原则一同控制，对两后轮按低选原则一同控制。图C所示的双通道ABS系统是在前、后制动总管路中各设置了一个制动压力调节分装置，但只在右前车轮和左后车轮上各设置了一个传感器，对两前轮以不使右前轮发生制动抱死为原则进行一同控制；对两后轮以不使左后轮发生制动抱死为原则进行一同控制。当右前轮处于低附着系数路面上,而左前轮处于高附着系数路面时,两前轮将按低选原则一同控制。尽管这可以保证汽车的行驶方向稳定性但汽车的制动力会明显减小，制动距离会显著增大。•但是，在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间，以前轮处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力会因附着力突然增大而迅速增大，两前轮的制动力会很快达到平衡。由于驾驶员无法在该瞬间将转向车轮回正，转向轮仍存在的横向力将会使汽车朝着转向车轮偏转的方向行驶，如图b所示，这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。•两前轮独立控制的制动防抱死系统在前后车轮均处于附着系数分离路面上的状态与上述两前轮按高选原则一同控制的制动防抱死系统在相同路面条件下的状态基本相同,但两前轮独立控制的系统当前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面时,以前处于低附着系数路面前轮的制动力会因制动压力逐渐增大而逐渐增大到与一直处于高附着系数路面前轮的制动力水平.在制动力逐渐增大的过程中，驾驶员有充足的时间将转向车轮回正使汽车的行驶方向得到控制。下图所示的是两前轮按高选原则一同控制和两前轮独立控制情况下前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面时两前轮制动力随时间的变化关系.一传感器一通道控制系统如图所示，此种控制方式用于制动管路前后布置的汽车，只对后轮进行控制，一个传感器装于后桥差速器上，只对后轮采用低选控制的方式。能较有效地防止后轮抱死，但由于前轮无控制，故易抱死，转向操纵性差，制动距离较长。•性能特点：单通道ABS一般都是对两后轮按低选原则进行一同控制。单通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因此制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，同时结构简单，成本低等优点，所以在轻型载货车上广泛应用。•综上所述，ABS装置虽然具有缩短制动距离、保持车轮最佳制动效果、保持制动方向稳定性和可操纵性的特点，但是不同类型的ABS装置在紧急制动中产生的效果却并不相同，所以不应被过分的宣传所误导，应该了解到ABS系统只是一个辅助安全驾驶的设备，并不是万能的。另外，不同类型的ABS装置由于组成结构等原因，价格也相差较大，所以选购汽车时不能只看到价格高低，还应看到装用的是那种类型的ABS装置。在各种轿