ABS结构与工作原理

控制通道 —能够独立进行制动压力调节的制动管路； 1.四传感器、四控制通道
特点：
（1）各制动轮压 力均可单独调节 （轮控制）- 控制 精度高；
（2）制动时可最 大限度地利用每个车 轮的附着力 - 方向 稳定性好；
2.四传感器、三控制通道
特点：
两前轮独立控 制，两后轮一同 控制（轴控制）；
按附着力较小车轮不发生抱死为原则进行制动压力
ABS型式各异，以下二个方面相同：
1、ABS工作车速必须达到一定值后，才 会对制动过程中趋于抱死车轮进行制动防抱 死控制调节。
2、ABS都具有自诊断功能。一但发生影响 系统正常工作的故障时，ABS自动关闭，同时 ABS警告灯点亮。传统制动仍可正常工作。
（一）博世ABS
1、结构特点 制动压力调节器：分离式且独立安装； 调压方式：流通式
(2)ABS警示灯亮
ABS警示灯亮后可能出现两种情况： 灯亮3～5秒后熄灭，说明系统正常；
灯亮3～5秒后不熄灭，说明系统有故障，
ECU关闭ABS，汽车仅保持传统制动。 （3）自检正常ABS等待工作 ECU端子27搭铁，接通电磁阀继电器线圈电路。 电磁阀继电器线圈通电，铁芯产生吸力，常 闭触点（30→87A）张开，ABS警示灯熄灭；常开 触点（30→87）闭合，蓄电池电压作用在三个三 位三通电磁阀线圈及ECU 端子32。
（3）附着系数φ 与滑移率 s 的关系
• 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
（1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上 升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离 和方向稳定性。 （２）制动过程中： 当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当 降低制动压力，使S迅速下降到20%； 当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当 增大制动压力，使S迅速上升到20%；
☆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
ABS基本工作图
压力调节装置 制动管路压力 制动器 制 动 力 轮速信号 轮速传感器 轮胎
控 制 信 号
ECU
电控单元
液压调节器
• 电磁阀控制三种状态： 加 压：进油阀开，出油阀关 减 压：进油阀关，出油阀开 保 压：进油阀关，出油阀关
（三）、ABS控制参数
• 1.以车轮滑移率为控制参数
• 根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率 作为控制制动力的依据。 • S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并 通过制动压力调节器减小制动压力；S低于设定值 时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动压 力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的范 围内。 • 已有用多普勒雷达测量车速的ABS。
转，将流入储液器的制动液泵回到制动
总泵出液口。
3、电子控制系统控制过程
控制过程： （1）打开点火开关，ECU进入自检 ABS保护继电器线圈通电
蓄电池电压（12V）经触点送至ECU
端子1，触发自检，时间大约为3～5秒 。 自检中，ECU端子27、28均未搭铁， 电动泵继电器、电磁阀继电器常开触点 均不闭合，电动泵及电磁阀均不工作。
Ｗ——车轮法向载荷
Ｆｚ——地面法向反力 Ｔ——车轴对车轮的推力
Ｆｘ——地面制动力
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——FX
（3）地面制动力Fμ 、制动器制动力FX及附 着力Fφ 之间的关系
结构简单
控制方便 被广泛采用
变容积式
组成 调压缸、电磁阀、单向阀、电机等
德尔科ABS
3、制动压力调节器组成
组成：电磁阀、储液器、电动回液泵
（1）电磁阀
作用： 接收ECU指令，通过控制阀门的切换，调节制动 分泵压力，完成增压、保压和减压。 型式： 三位三通电磁阀 二位二通电磁阀 三位三通电磁阀 结构： 线圈、铁心、衔 铁套筒、软硬弹 簧、进液口回
(a) 齿隙与磁心端部相对时
(b) 齿顶与磁心端部相对时
(c) 传感器输出电压
电磁式轮速传感器分类：根据磁心端部的结构形状，可分为凿 式极轴、柱式极轴车轮转速传感器
由于结构形式的不同，传感头与齿圈的相对安装方式也有 区别：
(a) 凿式极轴传感头
(b) 菱形极轴传感头 (柱式极轴的一种)
(c) 柱式极轴传感头
霍尔式车轮转速传感器的组成和工作原理
霍尔式车轮转速传感器电子线路：霍尔元件输出的毫伏级 的准正弦波电压首先经放大器放大为伏级电压信号，然后送往 施密特触发器转换成标准的脉冲信号，再送到输出级放大后输 出给ECU。
工作原理
齿圈随车轮转动，凸齿和齿隙不断交替在极轴下掠 过，使铁心磁通发生变化在感应线圈中产生交变信号电 压，频率：f=30～6000Hz，电压幅值：U=1～15V。
防抱死制动系统（ABS）与EBD系统
一、ABS的理论基础 二、ABS结构与工作原理 三、ABS主要结构及部件 四、ABS应用实例 五、EBD系统
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 车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车 的制动性。
• 评价制动性能的指标主要有： • （1）制动效能——汽车在行驶中，强制减 速以至停车的能力称为制动效能。
• 附着力——地面对轮胎切向反作用力的极 限值Fφ。 • 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用 及路面的抗剪强度。
地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系
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
（4）制动防抱死调节过程 制动中，各车轮滑移率均小于20%时，ECU端子2、35、 18均开路，三个三位三通电磁阀线圈中均无电流通过， 各制动分泵制动液压力将随制动总泵输出制动液压力的 变化而变化-增压。。
制动中，某一车轮滑移率接近20%，ECU对其相应的
电磁阀线圈通电（2A），使其制动分泵制动液压力保持 不变-保压。 制动中，某一车轮滑移率大于20%，ECU对其电磁阀 线圈通电（5A），使其制动分泵制动液压力减小-减压。
三位三通电磁阀由博世公司生产，应用于博世ABS中。
二位二通电磁阀
二位二通常开电磁阀
二位二通常闭电磁阀
二者配合工作，完成增压、保压、减压的控制过程
（2）蓄压器与电动回液泵
蓄压器：接纳ABS减压过程中，从制动分泵回流的制动液。 电动回液泵：将从制动分泵回流的制动液泵回电磁阀进液口。
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四、ABS应用实例
2. 霍尔式车轮转速传感器 霍尔式轮速传感器优点： ① 输出的电压信号强弱不随转速的变化而变化。在 汽车电源电压为12V的条件下，信号的幅值保持在11.5V 到12V不变，即使车速很低时也不变。 ② 传感器频率响应高达20kHz，用于ABS中，相当于 车速为1000km/h时所检测的信号频率，因此不会出现高 速时频率响应跟不上的问题。 ③ 霍尔式车轮转速传感器输出的电压信号强弱不随 转速的变化而变化，且幅值较高。因此，霍尔式车轮转速 传感器抗电磁波干扰能力较强。
传感器头与齿圈间隙：0.6～0.7 mm；
轮速传感器分类：电磁式、霍尔式 轮速传感器的安装位置：
(a) 驱动车轮 (b) 非驱动车轮 车速转速传感头在车轮上的安装
传感头与齿圈之间的间隙很小，通常只有0.5mm到1mm左右， 多数车轮转速传感器的间隙是不可调的。
电磁感应式车轮转速传感器的工作原理:
电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式
电磁式车轮转速传感器结构简单，成本低，但存在以下 缺点： ① 电磁感应式轮速传感器向ABS的ECU输送的电压信号的 强弱是随转速的变化而变化的，信号幅值一般在1V到15V的范 围内变化。 当车速很低时，传感器输出的电压信号若低于1V，则ECU 无法检测到如此弱的信号，ABS也就无法正常工作。 ② 电磁感应式轮速传感器频率响应较低。当车轮转速过 高时，传感器的频率响应跟不上，容易产生错误信号。 ③ 电磁感应式轮速传感器的抗电磁波干扰能力较差，尤 其在输出信号幅值较小时。
• 即汽车以一定的初速度制动到停车所产生 的： ★制动距离 ★制动时间 ★制动减速度
• （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、以及失去转向能力称为制动 时的方向稳定性。
2.汽车制动时车轮受力分析
Ｖ——车速
ω——车轮旋转角速度
Ｍｊ——惯性力矩 Ｍμ——制动阻力矩
（二）戴维斯MK20-I型ABS
戴维斯MK 20—I ABS是戴维斯MK II ABS的换代产品，是目前世界上最 新一代ABS产品。
以桑塔纳2000Gsi轿车上装用的
MK20—I ABS为例说明其结构特点。
1、MK20—I ABS结构特点
（1）采用摸块式结构设计，将液压控制 单元（储液器、电动回液泵、电磁阀）与电 子控制单元集成于一体，使其结构更加紧凑。 （2）电磁阀线圈设置于控制单元内部， 节省连接导线。采用大功率集成电路直接驱 动电磁阀及回液泵电机，省去了电磁阀继电
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Fx ，必须增大 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%
（二）ABS