汽车防滑控制系统.ppt

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1、单元四防滑控制系统的检修一位客户抱怨他所驾驶的丰田卡罗拉轿车一位客户抱怨他所驾驶的丰田卡罗拉轿车制动过程中车制动过程中车轮发生抱死，严重时发生甩尾现象；加速时驱动轮严重轮发生抱死，严重时发生甩尾现象；加速时驱动轮严重打滑打滑。经维修技师检查，判断为防滑控制系统功能失效经维修技师检查，判断为防滑控制系统功能失效故障，需对防滑控制系统进行检修。故障，需对防滑控制系统进行检修。1相关知识相关知识4.1 ABS的理论基础的理论基础4.2 ABS的结构与工作原理的结构与工作原理4.3 典型典型ABS4.4 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统*4.6 电子制动力分配系统（电子制动力分配系统（EBD）

2、*4.7 电子差速锁（电子差速锁（EDS）2汽车防滑控制系统是防抱死制动系统和驱动防滑汽车防滑控制系统是防抱死制动系统和驱动防滑控制系统的统称。控制系统的统称。汽车防抱死制动系统（汽车防抱死制动系统（ABS）是一种安全控制制）是一种安全控制制动系统，动系统，目前已经成为轿车及客车的标准配置目前已经成为轿车及客车的标准配置。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮制动抱死，保证汽车的制动方向稳定性，防止轮制动抱死，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。产生侧滑和跑偏。汽车驱动防滑控制系统（汽车驱动防滑控制系统（ASR），有的称为牵引），有的称为

3、牵引力控制系统（力控制系统（TCS或或TRC），是），是汽车防滑控制功汽车防滑控制功能的进一步完善和扩展能的进一步完善和扩展。驱动防滑控制系统的功。驱动防滑控制系统的功用是防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽用是防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或在转向时驱动轮滑转，以保持车在非对称路面或在转向时驱动轮滑转，以保持汽车行驶方向的稳定性、操纵性和维持汽车的最汽车行驶方向的稳定性、操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。佳驱动力以及提高汽车的平顺性。34.1 ABS4.1 ABS的理论基础的理论基础4.1.1 4.1.1 制动时车轮的受力制动时车轮的受力制动器制动力由

4、制动器制动力由制动制动器结构参数器结构参数所决定所决定（制动器的类型、结（制动器的类型、结构尺寸、制动器摩擦构尺寸、制动器摩擦副的摩擦系数以及车副的摩擦系数以及车轮半径）和轮半径）和制动踏板制动踏板力力（制动时的液压或（制动时的液压或空气压力成正比）。空气压力成正比）。4、地面制动力、制动器制动力和附着力的关系、地面制动力、制动器制动力和附着力的关系图图4-2所示为不考虑制动过程中附着系数变化的地面制动所示为不考虑制动过程中附着系数变化的地面制动力、制动器制动力以及附着力三者的关系。力、制动器制动力以及附着力三者的关系。54.1.2 4.1.2 滑移率滑移率、滑移率的定义、滑移率的定义滑移率是

5、指车轮在制动过程中滑移成分在车轮纵向滑移率是指车轮在制动过程中滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例，用表示。定义表达式为：运动中所占的比例，用表示。定义表达式为：由上式可知：当汽车的实际车速等于车轮滚动时的由上式可知：当汽车的实际车速等于车轮滚动时的圆周速度时，滑移率为零，车轮为纯滚动；当汽车制动圆周速度时，滑移率为零，车轮为纯滚动；当汽车制动时，逐渐踩下制动踏板，车轮边滚动边滑动，滑移率在时，逐渐踩下制动踏板，车轮边滚动边滑动，滑移率在之间；当制动踏板完全踩到底，车轮处于之间；当制动踏板完全踩到底，车轮处于抱死状态，而车身又具有一定的速度时，车轮滚动圆周抱死状态，而车身又具有一定的速度时，车轮

6、滚动圆周的速度为零，则滑移率为。的速度为零，则滑移率为。6、附着系数与滑移率的关系、附着系数与滑移率的关系大量的实验证明，在汽车的制动过程中，附着系数的大小大量的实验证明，在汽车的制动过程中，附着系数的大小随着滑移率的变化而变化。随着滑移率的变化而变化。74.1.3 ABS 4.1.3 ABS 的优点及其局限性（的优点及其局限性（P156P156）、优点、优点缩短制动距离；缩短制动距离；改善了轮胎的磨损状况；改善了轮胎的磨损状况；提高了汽车制动时的稳定性；提高了汽车制动时的稳定性；使用方便、工作可靠。使用方便、工作可靠。、局限性、局限性技术熟练驾驶员，不能显著缩短制动距离；技术熟练驾驶员，不能

7、显著缩短制动距离；在松散的砾石路面、松土路面或积雪很深的路面上制动，在松散的砾石路面、松土路面或积雪很深的路面上制动，制动距离有可能延长。制动距离有可能延长。84.2 4.2 的结构与工作原理的结构与工作原理4.2.1 4.2.1 的基本组成及工作原理的基本组成及工作原理如图如图4-6所示，通常由轮速传感器、制动压力调节所示，通常由轮速传感器、制动压力调节器、电子控制单元（）和警示装置等组成。器、电子控制单元（）和警示装置等组成。94.2.2 4.2.2 的控制方式的控制方式汽车防抱死制动系统根据控制通道数可分为四通道、汽车防抱死制动系统根据控制通道数可分为四通道、三通道、二通道和一通道四种；

8、三通道、二通道和一通道四种；根据传感器数量可分为四传感器和三传感器等。根据传感器数量可分为四传感器和三传感器等。（控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路）（控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路）目前汽车上应用较多的为三通道（前轮独立控制、后目前汽车上应用较多的为三通道（前轮独立控制、后轮低选控制）四传感器式、三通道三传感器式和四通轮低选控制）四传感器式、三通道三传感器式和四通道四传感器式。道四传感器式。10图4-7图4-8图4-9114.2.3 4.2.3 轮速传感器轮速传感器轮速传感器的功用是检测车轮的旋转速度，并将轮速传感器的功用是检测车轮的旋转速度，并将速度信号输入电子

9、控制单元。速度信号输入电子控制单元。目前，常用的轮速传感器主要有目前，常用的轮速传感器主要有电磁式和霍尔式电磁式和霍尔式两种。两种。12、电磁式轮速传感器、电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器主要由传感器头和齿圈两部分组成。电磁式轮速传感器主要由传感器头和齿圈两部分组成。图4-1813图4-16 轮速传感器的安装位置轮速传感器的安装位置制动盘传感器齿圈支架传感器14、霍尔式轮速传感器、霍尔式轮速传感器霍尔式轮速传感器也是由传感器头、齿圈组成。霍尔式轮速传感器也是由传感器头、齿圈组成。其齿圈的结构及安装方式与电磁式轮速传感器的其齿圈的结构及安装方式与电磁式轮速传感器的齿圈相同，传感器头由永磁体、霍尔

10、元件和电子齿圈相同，传感器头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。电路等组成。图4-21154.2.4 4.2.4 电子控制单元电子控制单元图4-22164.2.5 4.2.5 制动压力调节器制动压力调节器制动压力调节器的功用是在制动时根据电子控制单制动压力调节器的功用是在制动时根据电子控制单元（）的控制指令，自动元（）的控制指令，自动调节制动轮缸制动压力的调节制动轮缸制动压力的大小大小，防止车轮抱死，并处于理想滑移率的状态。，防止车轮抱死，并处于理想滑移率的状态。174.2.5 4.2.5 制动压力调节器制动压力调节器制动压力调节器通常主要由电动油泵、液压控制单元（包制动压力调节器通常主要由电

11、动油泵、液压控制单元（包括蓄能器和电磁阀）等构成。括蓄能器和电磁阀）等构成。根据压力调节器的动力源不同：分为液压式和气压式两种。根据压力调节器的动力源不同：分为液压式和气压式两种。液压式主要用于轿车和一些轻型载货汽车上；气压式主要液压式主要用于轿车和一些轻型载货汽车上；气压式主要用在大型客车和载货车汽车上。用在大型客车和载货车汽车上。根据压力调节器与制动主缸的结构关系可分为整体式和分根据压力调节器与制动主缸的结构关系可分为整体式和分离式两种。离式两种。18、电磁阀、电磁阀电磁阀是制动压力调节器的重要部件，主要有两大类型：电磁阀是制动压力调节器的重要部件，主要有两大类型：二位二通电磁阀和三位三通

12、电磁阀。二位二通电磁阀和三位三通电磁阀。固定铁芯线圈2A电流5A电流通轮缸通储能器通主缸柱塞升压升压保压保压减压减压主缸轮缸储能器3位位3通电磁阀基本结构及简化图通电磁阀基本结构及简化图192、储液罐和电动泵、储液罐和电动泵储液罐的作用是在防抱死制动系统需要“减压”时，暂时储存从轮缸回流的制动液。电动泵的作用是在防抱死制动系统需要“减压”时，将流入储液罐的制动液泵回到制动主缸。图4-2620、制动压力调节器的工作过程、制动压力调节器的工作过程（）循环式制动压力调节器。它主要由制动踏板机构、制（）循环式制动压力调节器。它主要由制动踏板机构、制动主缸、回油泵、储液器、电磁阀、制动轮缸组成，在动主缸

13、、回油泵、储液器、电磁阀、制动轮缸组成，在制制动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压动主缸与轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。力。21 升压（常规制动）状态，如图4-29所示。主缸踏板液压部件线圈储液器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵22 保压状态，如图4-30所示。主缸踏板液压部件线圈储液器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵23 减压状态，如图4-31所示。主缸踏板液压部件线圈储液器ECU传感器轮缸电磁阀回油泵24 增压状态。在制动压力下降，车轮的转速增加后，当ECU检测到车轮转速增加太快时，便切断通往电磁阀的电流，使制动主缸与制动轮缸再次相通，制动主缸的高压制动液再次进入制动

14、轮缸，制动力增加。25在汽车原有制动系统基础上增加一套液压控制装置。制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。常规制动常规制动：电磁阀无电流，柱塞左移，控制活塞在弹簧作用下左移顶开单向阀，常规制动油路接通。ABS不工作。主缸踏板液压部件控制活塞单向阀柱塞电磁阀线圈储液器泵传感器轮缸ECU储能器（）可变容积式制动压力调节器（）可变容积式制动压力调节器26减压减压：电磁阀通入一大电流，柱塞右移，控制活塞在压力油作用下右移，单向阀关闭，常规制动油路切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。主缸踏板液压部件控制活塞单向阀柱塞电磁阀线圈储液器泵传感器轮缸ECU储能器27保压保压：

15、电磁阀通入较小电流，柱塞右移将所有油路相互隔开，控制活塞保持在某一位置，轮缸侧的容积不发生变化，制动压力保持一定。主缸踏板液压部件控制活塞单向阀柱塞电磁阀线圈储液器泵传感器轮缸ECU储能器284.3 4.3 典型典型4.3.1 4.3.1 大众循环式大众循环式上海桑塔纳2000GSi、一汽大众的捷达、都市先锋、上海赛欧以及奇瑞等汽车上采用的是德国戴维斯公司研制的MK20型ABS。它采用四传感器/三通道的ABS调节回路，前轮单独调节，后轮则以两轮中地面附着系数低的一侧为依据统一调节。29301）常规制动过程312）保压制动过程323）减压制动过程334）增压制动过程344.3.2 4.3.2 丰

16、田循环式丰田循环式的采用四传感器三通道前轮独立控制的采用四传感器三通道前轮独立控制后轮选择控制方式。后轮选择控制方式。35（1）常规制动36（2）减压制动37（3）保压制动38（4）增压制动39系统电路404.3.3 4.3.3 本田可变容积式本田可变容积式本田车系的ABS采用四传感器三通道/前轮独立-后轮选择控制方式，装的是可变容积式制动压力调节器。414.4 4.4 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统4.4.1 4.4.1 驱动防滑控制系统概述驱动防滑控制系统概述汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转。汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转。滑转成分在车轮纵向运动

17、中所占的比例称为驱动车轮的滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例称为驱动车轮的滑转率滑转率，通常用，通常用Sd表示。表示。当车轮在路面上纯滚动时，车轮中心的纵向速度完全是由当车轮在路面上纯滚动时，车轮中心的纵向速度完全是由于车轮滚动产生的。此时于车轮滚动产生的。此时，其滑转率；当，其滑转率；当车轮在路面上完全滑转时，车轮中心的纵向速度车轮在路面上完全滑转时，车轮中心的纵向速度，其滑动率；当车轮在路面上边滚动边滑转其滑动率；当车轮在路面上边滚动边滑转时，。时，。42图图449所示为滑转率与附着系数之间的关系曲线。所示为滑转率与附着系数之间的关系曲线。434.4.2 4.4.2 驱动防滑控制系统的控制

18、方式驱动防滑控制系统的控制方式驱动防滑控制系统的控制参数是滑转率，驱动防滑控制系统的控制参数是滑转率，控制器根据各车控制器根据各车轮转速传感器信号计算，当值超过某一限定值时，轮转速传感器信号计算，当值超过某一限定值时，控制器就输出控制信号，抑制车轮的滑转，将车轮的滑转控制器就输出控制信号，抑制车轮的滑转，将车轮的滑转率控制在理想的范围内。率控制在理想的范围内。汽车驱动防滑控制系统常用的控制方式有以下几种：汽车驱动防滑控制系统常用的控制方式有以下几种：、发动机输出功率转矩控制、发动机输出功率转矩控制、驱动轮制动控制、驱动轮制动控制、同时控制发动机输出功率和驱动车轮的制动力、同时控制发动机输出功率

19、和驱动车轮的制动力、防滑差速锁控制、防滑差速锁控制、差速锁与发动机输出功率综合控制、差速锁与发动机输出功率综合控制44说明：说明：ABSABS与与ASRASR区别区别1ASR与与ABS的相同之处的相同之处 ASR和和ABS采用相同的控制技术，都是通过控制车采用相同的控制技术，都是通过控制车轮和路面的滑移率来实现各自的控制功能。轮和路面的滑移率来实现各自的控制功能。ASR和和ABS密切相关，通常结合在一起使用，共享密切相关，通常结合在一起使用，共享许多系统部件来控制车轮的转动，以更好地保证汽车许多系统部件来控制车轮的转动，以更好地保证汽车的行驶安全。的行驶安全。452 2ASRASR与与ABSA

20、BS的不同之处的不同之处 ABS是防止制动时车轮抱死滑移，主要是用来提高制是防止制动时车轮抱死滑移，主要是用来提高制动效果，确保制动安全；动效果，确保制动安全；ASR则是防止驱动车轮的滑转，则是防止驱动车轮的滑转，主要是用来提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引主要是用来提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，提高行驶性能，确保行驶稳定性。力，提高行驶性能，确保行驶稳定性。在控制其滑移率的过程中，在控制其滑移率的过程中，ABS对前后车轮都起作用，对前后车轮都起作用，而而ASR只对驱动车轮起控制作用。只对驱动车轮起控制作用。ABS是在制动时工作，在车轮出现抱死趋势时起作用，是在制动时工作，

21、在车轮出现抱死趋势时起作用，在车速很低（小于在车速很低（小于8km/h）时不起作用；）时不起作用；ASR则是在整个则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（高（80120km/h）时不起作用。）时不起作用。464.4.3 4.4.3 驱动防滑控制系统的结构和工作原理驱动防滑控制系统的结构和工作原理、的基本组成及工作原理、的基本组成及工作原理的基本组成如图的基本组成如图453所示。所示。专用的信号输入装置是选择开关，将选专用的信号输入装置是选择开关，将选择开关关闭，就不起作用。由于和的一些择开关关闭，就不起作用。由于和的一些

22、信号输入和处理都是相同的，因此控制器与电子信号输入和处理都是相同的，因此控制器与电子控制单元通常组合在一起。控制单元通常组合在一起。47、制动压力调节器、制动压力调节器制动压力调节器对滑转车轮施加制动力和制动压力调节器对滑转车轮施加制动力和控制制动力的大小，以使滑转车轮的滑转率在目控制制动力的大小，以使滑转车轮的滑转率在目标范围内。制动压力源是蓄能器，通过电标范围内。制动压力源是蓄能器，通过电磁阀来调节驱动车轮制动压力的大小。磁阀来调节驱动车轮制动压力的大小。制动压力调节器的结构形式有单独方式和制动压力调节器的结构形式有单独方式和组合方式两种。组合方式两种。48（）单独方式制动压力调节器。所谓

23、单独方式（）单独方式制动压力调节器。所谓单独方式制动压力调节器和制动压力调节器在结构上各自分制动压力调节器和制动压力调节器在结构上各自分开，如图开，如图454所示。所示。49（）组合方式的制动压力调节器。组合方式（）组合方式的制动压力调节器。组合方式制动压力调节器如图制动压力调节器如图455所示。所示。504.4.4 4.4.4 轿车的轿车的51、车速传感器、车速传感器在个车轮上各装一个电磁感应式轮速传感器，向在个车轮上各装一个电磁感应式轮速传感器，向 输入各车轮的轮速信号。输入各车轮的轮速信号。、根据驱动车轮转速传感器输送的根据驱动车轮转速传感器输送的速度信号计算判断出车轮与路面间的滑转状态

24、，并适时地速度信号计算判断出车轮与路面间的滑转状态，并适时地向其执行机构发出指令，以降低发动机的输出转矩和车轮向其执行机构发出指令，以降低发动机的输出转矩和车轮的转速，从而实现防止驱动轮滑转的目的。的转速，从而实现防止驱动轮滑转的目的。、制动执行器、制动执行器制动执行器主要由隔离电磁阀总成和制动执行器主要由隔离电磁阀总成和制动供能总成组成。制动供能总成组成。52、副节气门执行器、副节气门执行器副节气门执行器的功用是根据电子控制单元传送的指令来副节气门执行器的功用是根据电子控制单元传送的指令来控制副节气门的开启角度，从而控制进入发动机气缸的空控制副节气门的开启角度，从而控制进入发动机气缸的空气量

25、，达到控制发动机输出转矩的目的。气量，达到控制发动机输出转矩的目的。5354图图4-61 丰田丰田LS400 ABS/TRC液压控制原理图液压控制原理图55电子制动力分配系统（）是功能的电子制动力分配系统（）是功能的一个扩展。一个扩展。车辆制动时，如果四个车轮附着地面的条件不同车辆制动时，如果四个车轮附着地面的条件不同（例如，左侧车轮附着在湿滑路面上，而右侧车（例如，左侧车轮附着在湿滑路面上，而右侧车轮附着在干燥路面上），则四个车轮与地面的附轮附着在干燥路面上），则四个车轮与地面的附着力会不同。着力会不同。这样在制动过程中，将容易产生打滑、倾斜和侧这样在制动过程中，将容易产生打滑、倾斜和侧翻等

26、现象。翻等现象。4.6 4.6 电子制动力分配系统（）电子制动力分配系统（）56为避免这种情况的发生，电子制动力分配系统为避免这种情况的发生，电子制动力分配系统（）会自动检测各个车轮的附着力状况，（）会自动检测各个车轮的附着力状况，将制动系统所产生的制动力适当地分配至四个车将制动系统所产生的制动力适当地分配至四个车轮。轮。在系统的辅助下，制动力可以得到最佳的在系统的辅助下，制动力可以得到最佳的分配，使得制动距离明显缩短，并在制动的同时分配，使得制动距离明显缩短，并在制动的同时保持车辆的平稳，提高行车安全。此外，车辆转保持车辆的平稳，提高行车安全。此外，车辆转弯时，如果进行制动操作，则系统亦具有

27、弯时，如果进行制动操作，则系统亦具有维持车辆稳定性的功能，以增加弯道行驶的安全维持车辆稳定性的功能，以增加弯道行驶的安全性。性。4.6 4.6 电子制动力分配系统（）电子制动力分配系统（）574.7 4.7 电子差速锁（）电子差速锁（）电子差速锁，它也是的一种扩展功能，电子差速锁，它也是的一种扩展功能，用于汽车的加速打滑控制。用于汽车的加速打滑控制。在汽车加速过程中，当电子控制单元根据轮速信号在汽车加速过程中，当电子控制单元根据轮速信号判断出某一侧驱动轮打滑时，功能就会自动判断出某一侧驱动轮打滑时，功能就会自动开始作用，通过液压控制单元对该车轮进行适当强开始作用，通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止作用。同普通车辆相比，带有的车辆可以更作用。同普通车辆相比，带有的车辆可以更好地利用地面附着力，从而提高了车辆的通过性。好地利用地面附着力，从而提高了车辆的通过性。58