汽车检测诊断与维修.ppt

1、第四章第四章 电子控制防抱死制动系统电子控制防抱死制动系统第一节第一节 概概 述述第二节第二节 ABS的结构与工作原理的结构与工作原理第三节第三节 ABS的使用与检修的使用与检修第四节第四节 MK20I型的型的ABS 第五节第五节 红旗轿车的红旗轿车的ABS 第六节第六节 别克轿车德尔福的别克轿车德尔福的ABS第七节第七节 丰田轿车的丰田轿车的ABS 第一节第一节 概概 述述 一、一、附着系数与车轮滑移率的关系附着系数与车轮滑移率的关系(一一)车轮滑移率车轮滑移率 汽车正常行驶时，车速汽车正常行驶时，车速v（即车轮中心的纵向速度）与车（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度轮速度vw（即车轮圆周速度

2、）相同，可以认为车轮在路面（即车轮圆周速度）相同，可以认为车轮在路面上作纯滚动。当驾驶员踏下制动踏板时，由于地面制动力上作纯滚动。当驾驶员踏下制动踏板时，由于地面制动力的作用，使车轮速度减小，车轮处在既滚动又滑动的状态，的作用，使车轮速度减小，车轮处在既滚动又滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。间出现的差异称为滑移。为了表征滑移成分所占的比例的多少，常用滑移率为了表征滑移成分所占的比例的多少，常用滑移率S表示。表示。滑移率的定义如下式所示：滑移率的定义如下式所示：下一页第一节第一节 概概 述述(二

3、二)附着系数与滑移率的关系附着系数与滑移率的关系车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大影响。通车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大影响。通过试验，附着系数与滑移率的关系见过试验，附着系数与滑移率的关系见图图41所示。所示。从从图图4-1中可以看出：中可以看出：附着系数随路面性质不同呈大幅度变化。一般来说，干燥附着系数随路面性质不同呈大幅度变化。一般来说，干燥路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小。更小。在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化。各曲在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化。各曲线的趋势大

4、致相同，只有积雪路面滑移率在靠近线的趋势大致相同，只有积雪路面滑移率在靠近100时会时会上升。上升。下一页上一页图图41 附着系数与滑移率的关系附着系数与滑移率的关系返回第一节第一节 概概 述述为了方便说明附着系数与滑移率的关系，以典型的干燥硬实为了方便说明附着系数与滑移率的关系，以典型的干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系进行介绍，见路面上附着系数与滑移率的关系进行介绍，见图图4-2所示。所示。图中实线为制动时纵向附着系数和车轮滑移率的一般关系，图中实线为制动时纵向附着系数和车轮滑移率的一般关系，虚线为横向附着系数和车轮滑移率的一般关系。虚线为横向附着系数和车轮滑移率的一般关系。图图42同时

5、给出车轮的横向（侧向）附着系数同时给出车轮的横向（侧向）附着系数y。横向附。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要参数之一。横向附着系着系数是研究汽车行驶稳定性的重要参数之一。横向附着系数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。从图中可以看出，当滑移率为零时，横向附着系数最大；随从图中可以看出，当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数越来越小。当车轮抱死时，着滑移率的增加，横向附着系数越来越小。当车轮抱死时，横向附着系数几乎为零，此时导致横向附着力几乎为零，其横向附着系数几乎为零，此时导致横向附着力几乎为零，

6、其危害是较大的，主要是：危害是较大的，主要是：方向稳定性差。方向稳定性差。失去转向控制能力。失去转向控制能力。下一页上一页图图42 干燥硬实路面上附着系数干燥硬实路面上附着系数与滑移率的一般关系与滑移率的一般关系 返回第一节第一节 概概 述述二、二、ABS的功能的功能(一一)理想的制动控制过程理想的制动控制过程图图43所示的制动过程即理想的制动过程。制动开始的时候所示的制动过程即理想的制动过程。制动开始的时候让制动压力骤升，滑移率达到峰值滑移率的时间，即纵向附让制动压力骤升，滑移率达到峰值滑移率的时间，即纵向附着系数达到最大值的时间最短。着系数达到最大值的时间最短。(二二)ABS的功用的功用A

7、BS的功用就是使实际制动过程控制在接近于理想制动过程，的功用就是使实际制动过程控制在接近于理想制动过程，见见图图44所示。所示。在制动时，当车轮滑移率刚刚超过峰值滑移率，出现抱死趋在制动时，当车轮滑移率刚刚超过峰值滑移率，出现抱死趋势时（即从稳定区进入非稳定区），势时（即从稳定区进入非稳定区），ABS迅速适当降低制动迅速适当降低制动压力，减小车轮制动力矩，使车轮滑移率恢复至靠近稳定界压力，减小车轮制动力矩，使车轮滑移率恢复至靠近稳定界限峰值滑移率的稳定区域内。限峰值滑移率的稳定区域内。下一页上一页图图43 理想的制动控制过程理想的制动控制过程 返回图图44 ABS的理想制动控制过程的理想制动控

8、制过程 返回第一节第一节 概概 述述三、三、ABS的优缺点的优缺点ABS的优点是：的优点是：制动时保持方向稳定性；制动时保持方向稳定性；制动时保持转向控制能力；制动时保持转向控制能力；缩短制动距离，在冰雪路面上，可以缩短制动距离缩短制动距离，在冰雪路面上，可以缩短制动距离1020；减少轮胎磨损，提高轮胎的使用寿命减少轮胎磨损，提高轮胎的使用寿命610；减少驾驶员紧张情绪；减少驾驶员紧张情绪；提高汽车行驶的平均速度大约提高汽车行驶的平均速度大约15。下一页上一页第一节第一节 概概 述述但但ABS仍然存在着一些缺点和局限性：仍然存在着一些缺点和局限性：ABS不能提供超越车轮与路面所能承受的制动效果

9、；不能提供超越车轮与路面所能承受的制动效果；ABS性能的好坏受整车制动系统状况的影响；性能的好坏受整车制动系统状况的影响；ABS不能取代驾驶员的制动，只能在驾驶员制动时，帮助不能取代驾驶员的制动，只能在驾驶员制动时，帮助其达到较好的制动效果；其达到较好的制动效果；在平滑的干路面上制动，熟练驾驶员制动的制动距离可能在平滑的干路面上制动，熟练驾驶员制动的制动距离可能比比ABS工作时制动距离要短，这主要由于工作时制动距离要短，这主要由于ABS允许滑移率降允许滑移率降低到低到8左右；左右；松散的沙土和积雪较深的路面制动，车轮抱死制动要比松散的沙土和积雪较深的路面制动，车轮抱死制动要比ABS工作时的制动

10、距离短。工作时的制动距离短。下一页上一页第一节第一节 概概 述述四、四、ABS的控制技术的控制技术（一）（一）ABS的控制方法的控制方法从前面的介绍可知，从前面的介绍可知，ABS的功用就是在汽车制动过程中，根的功用就是在汽车制动过程中，根据车轮的滑移率和车轮减速度是否达到某一设定值来判断车据车轮的滑移率和车轮减速度是否达到某一设定值来判断车轮是在稳定区域还是在非稳定区域，进入非稳定区域后是保轮是在稳定区域还是在非稳定区域，进入非稳定区域后是保压还是降压，从而实现理想控制。压还是降压，从而实现理想控制。ABS目前所用的控制方式主要有逻辑门限值控制、最优控制目前所用的控制方式主要有逻辑门限值控制、

11、最优控制和滑动模态变结构控制等，但目前绝大多数和滑动模态变结构控制等，但目前绝大多数ABS都采用逻辑都采用逻辑门限值控制方式。门限值控制方式。逻辑门限值控制方式通常都是将车轮的逻辑门限值控制方式通常都是将车轮的减速度（或角减速度）和加速度（或角加速度）作为主要控减速度（或角减速度）和加速度（或角加速度）作为主要控制门限，而将车轮滑移率作为辅助控制门限。制门限，而将车轮滑移率作为辅助控制门限。下一页上一页第一节第一节 概概 述述（二）（二）ABS的控制过程的控制过程ABS的控制过程一般分为高附着系数路面和低附着系数路面的控制过程一般分为高附着系数路面和低附着系数路面控制两种形式，下面以博世控制两

12、种形式，下面以博世ABS为例，说明采用逻辑门限值为例，说明采用逻辑门限值控制方法进行控制方法进行ABS的控制过程。的控制过程。1 高附着系数路面上的制动控制过程高附着系数路面上的制动控制过程高附着系数路面上的制动控制过程见高附着系数路面上的制动控制过程见图图45所示。所示。2 低附着系数路面的制动控制过程低附着系数路面的制动控制过程与在高附着系数路面上不同，汽车在低附着系数路面上进行与在高附着系数路面上不同，汽车在低附着系数路面上进行制动时，其制动踏板只有轻微的压力，就足以使车轮抱死，制动时，其制动踏板只有轻微的压力，就足以使车轮抱死，而且需要更长的时间加速才能走出高滑移率区。见而且需要更长的

13、时间加速才能走出高滑移率区。见图图46所所示给出了在低附着系数路面上的典型制动控制过程。示给出了在低附着系数路面上的典型制动控制过程。下一页上一页图图4-5 高附着系数路面的制动防抱死控高附着系数路面的制动防抱死控制过程制过程 返回图图46 低附着系数路面的制动防抱死控低附着系数路面的制动防抱死控制过程制过程返回第一节第一节 概概 述述3 由高附着系数路面突变到低附着系数路面的制动防抱由高附着系数路面突变到低附着系数路面的制动防抱死控制过程死控制过程在防抱死制动过程中，有时会出现车轮由高附着系数路面突在防抱死制动过程中，有时会出现车轮由高附着系数路面突然进入低附着系数路面的情况，例如，汽车由干

14、燥的沥青或然进入低附着系数路面的情况，例如，汽车由干燥的沥青或水泥路面驶入结冰路面时，在这种情况下的制动过程见水泥路面驶入结冰路面时，在这种情况下的制动过程见图图47所示。所示。五、五、ABS的分类的分类（一）（一）按控制方式分类按控制方式分类按按ABS控制方式分为两大类，即机械控制式控制方式分为两大类，即机械控制式ABS和电子控制和电子控制式式ABS。目前机械式。目前机械式ABS在国外已趋于淘汰，因此本书提到在国外已趋于淘汰，因此本书提到的现代的现代ABS，一般都是机电一体化的电子控制，一般都是机电一体化的电子控制ABS。下一页上一页图图47 由高附着系数路面突变到低附着由高附着系数路面突变

15、到低附着系数路面的制动防抱死控制过程系数路面的制动防抱死控制过程 返回第一节第一节 概概 述述（二）（二）按控制通道和传感器数目分类按控制通道和传感器数目分类 1 四通道式四通道式四通道式四通道式ABS见见图图48所示。所示。2 三通道式三通道式三通道三通道ABS见见图图49所示。一般三通道所示。一般三通道ABS是对两前轮进是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制，因此有的称行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制，因此有的称之为混合控制。之为混合控制。3 二通道式二通道式二通道式二通道式ABS通常称为双通道通常称为双通道ABS。为了减少制动压力调节。为了减少制动压力调节部分装置的

16、数量，降低系统成本，也有采用双通道部分装置的数量，降低系统成本，也有采用双通道ABS。各。各种可能的双通道方式见种可能的双通道方式见图图410所示。所示。下一页上一页图图48 四通道四传感器四通道四传感器ABS 返回图图49 三通道式三通道式ABS 返回图图4-10 双通道双通道ABS 返回第一节第一节 概概 述述4 一通道式一通道式ABS 一通道一通道ABS常称为单通道常称为单通道ABS。它在后轮制动器总管中设。它在后轮制动器总管中设置一个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装一个轮速传置一个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装一个轮速传感器（也有在两后轮上各安装一个传感器），见感器（也有在两后轮上各安装一个传感器），见图图411所所示。示。一通道一通道ABS一般都是对两后轮按低选原则进行一同控制。一一般都是对两后轮按低选原则进行一同控制。一通道通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因而制动距不能使两后轮的附着力得到充分利用，因而制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动分泵的压力并未进行控离不一定会明显缩短。另外前轮制动分泵的压力并未进行控制，制动时前轮仍会出现抱死，因而转向操纵能