汽车底盘电控ABSEBDASRESP实训指导书.pdf

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1、编号:CSDKZD01 XX 科技职业技术学院 ZHAO QING SCIENCE AND TECHNOLOGY POLYTEHNIC 汽车底盘电控系统检修-维护、检修ABS+EBD+ASR+ESP系统 实 训 指 导 书 编写:徐小山校核:审批:版本:第一版 1/29 注意事项 1、电源使用 本实验系统中，ABS 工作电源采用 220V 交流电，电动机电源采用 380V 交流电。2、制动系统的维护 本实验台制动系统不提倡自行放空气或制动片调整，原因是实验台的每个车轮质量太小惯性太小，如果放空气或制动片调整，容易导致四个车轮的制动力产生差距，在真实汽车上由于惯性大，少量差距不会引起某车轮先抱死

2、，但在该实验台上是会产生这种不良现象的。最终导致 ABS 故障灯点亮，ABS 的功能消失。如果必须添加制动液，则应加注 DOT4 制动液，在加注制动液后，需保留较长时间在油壶中，直至油壶中的制动液没有气泡之后才能踩刹制动系统，以免空气进入制动管路。如果确需放空气则应找专业人员排放，以保证放空制动管道中的空气。3、禁止强磁性物体接近 ECU，防止干扰 ABS 正常工作。4、在进行维修时应关闭系统的总电源，严禁带电拨插头。5、强静电物体及电焊机工作时，应关闭电源并拨下ECU 插头。学生实训制度 1实训前必须预习实训指导书，了解实训目的和注意事项。2按预约时间进入实训室，不得无故迟到、早退、旷课。3

3、进入实训室后应注意安全、卫生、不准喧哗打闹、不准抽烟、不准乱写乱画乱扔纸屑、不准随地吐痰、不准擅自动仪器设备，或实训过程中未按操作规程操作仪器设备，导致损坏仪器设备者要照价赔偿。4 实训时应严格遵守操作步骤和注意事项。若遇仪器设备发生故障，应立即向教师报告，及时检查，待排除故障后才能继续实训。5实训过程中，同组同学应相互配合，认真纪录；应独立完成实训报告。6实训结束后，应将仪器设备、工具擦拭干净，摆放整齐；协助做好实训室清洁卫生。7不得将实训室的工具、仪器、材料等物品携带出实训室。2/29 维护、检修ABS+EBD+ASR+ESP系统 一、项目编号：CSDKZD01 二、实训课时：12学时 三

4、、实训目的（1）熟悉轿车底盘中 ABS+EBD+ASR+ESP 系统的组成、结构及其工作原理，能分析与描述它们的工作过程和电路分析；（2）熟悉轿车底盘电控系统检测工具、设备、仪器等使用与维护知识；（3）能维护、检修 ABS+EBD+ASR+ESP 电控系统；（4）熟悉轿车底盘电控系统检修、故障诊断与排除知识，能用专用检测工具、设备、仪器进行轿车底盘电控系统的故障诊断与排除。四、实训要求 1.学生在做实训之前要先预习本指导书，在作业过程中要按分解顺序摆放零部件并做相应标记和纪录。2.学生58人分成一组，每组配一套工具，每23两组配一位教师。教师先应采用边示X边讲解的教学方式，在学生动手做时，指导

5、教师应指导、规X学生的动作和程序。每位同学必须严格按照本指导书给出的操作步骤和技术要求，动手完成规定的检修任务。3.通过学生写实训报告，归纳和总结ABS+EBD+ASR+ESP系统的组成、结构及其工作原理，能分析与描述它们的工作过程和电路分析；能形成正确的系统检修、故障诊断工作思路。并作为“底盘电控系统检修”课程的考核依据之一。五、实训设备 ABS+EBD+ASR+ESP系统检修中所需工具、量具、设备和辅料见表1。表 1 ABS+EBD+ASR+ESP系统检修中所需工具、量具设备和辅料清单 项目 名 称 数量 工具 常用手动工具、量具 移动台式工具箱 6 台 轮胎套筒、扭力扳手、开口扳手、活动

6、扳手、梅花扳手、专用油管扳手、套筒扳手、鲤鱼钳、尖嘴钳、一字起子、十字起子、橡胶锤、铁锤、油盆等。6 套 专用工具或仪器 专用拉具、游标卡尺、电压表、电流表、转速表、气压表、数字万用表、X-431 故障检测仪 6 套 辅料 清洁剂、制动液、棉纱、砂纸等 适量 设备 ABS 实验台架、具有 ABS+EBD+ASR+ESP 系统的车辆 6 辆 3/29 六、ABS+EBD+ASR+ESP 系统工作原理简介（一）ABS 工作原理简介 1、系统概述 本实验台系统在结合 MK20-型 ABS 基础上，开发了实车制动状态 ABS 刹车过程实验系统、模拟状态刹车实验系统、油路电路原理图示教系统及故障诊断系统

7、等。其系统组成 2、MK20-型 ABS 各控制组成部件结构原理 2.1 电子控制系统 桑塔纳 2000Gsi 型轿车装备的 MK20-型 ABS 的电子控制系统由右后轮速传感器 RR（G44）、右前轮速传感器FR（G45）、左后轮速传感器 RL（G46）、左前轮速传感器 FL（G47）、各种控制开关、防抱死制动与制动力分配控制单元（ABS ECU）和 ABS 指示灯等组成，控制电路如图 1.1 所示。图 1.1ABS 电子控制系统 2.1.1 车轮速度传感器简称轮速传感器，其功用是检测车轮转速，并转换为电信号输入 ABS ECU，用以计算车轮的圆周速度。常用轮速传感器有磁感应式和差动霍尔效应

8、式两种。MK20-型 ABS 的 4 只轮速传感器均采用磁感应式，其结构原理完全相同，都是由产生信号的传感器磁头和信号转子两部分组成。传感器磁头由永久磁铁、信号线圈（感应线圈）和线束插头等组成；信号转子为由磁铁材料制成的带齿圆环，又称为齿圈转子，在 4 只轮速传感器齿圈转子达到圆周上均制作有 43个凸齿，其工作原理如图 1.2 所示。4/29 图 1.2 轮速传感器 2.1.2 制动灯开关 制动灯开关安装在制动踏板旁边，当驾驶员踩下制动踏板时，制动灯开关接通，将制动信号输入 ABS ECU，同时接通汽车尾部的制动灯电路。2.1.3 电控单元 ABS ECU 电控单元是 ABS 的控制中心，主要

9、功能是接收轮速传感器的轮速信号，通过数学计算和逻辑判断车辆的制动状态，根据设定的控制逻辑输出控制指令，控制制动压力调节器调节制动分泵的制动压力。MK20-型 ABS 的电子控制单元由防抱死制动（ABS）和制动力分配（EBV）电控单元组成，称为 ABS ECU，并与液压调节器 HCU 组合成一体，简称 HECU，外形如图 1.3 所示。图 1.3 HECU 的结构组成 MK20-型防抱死制动与制动力分配（ABS/EBV）电控单元为模块式结构，如图 1.4 所示，5/29 主要由主控 CPU、辅控 CPU、稳压模块电路、电磁阀电源模块电路、电磁阀驱动模块电路、回液泵电动机驱动模块电路、信号处理模块

10、电路元件安全保护电路等组成。ABS ECU 采用了两个微处理器 CPU，其中一个为 16 位主控 CPU，另一个为 8 位辅控 CPU，主要目的是保证 ABS的安全性。两个 CPU 接收同样的输入信号，在运算处理过程中，通过对两个微处理器的处理结果进行比较，如果两个微处理器处理结果不一致，微处理器立即发出控制指令使ABS 退出工作，防止系统发生逻辑错误。图 1.4ABS ECU 的内部工作模块 信号处理模块电路由低通滤波电路和整形放大电路等组成，其功用是对轮速传感器输入的交变电压信号进行处理，并传送给主控 CPU 和辅控 CPU。与此同时，信号处理电路还要接收点火开关、制动灯、液位开关等外部信

11、号。计算电路是 ABS ECU 的核心，主要由微处理器构成，其功用是根据轮速传感器和控制开关信号，按预先编制的程序进行数学计算和逻辑判断，形成相应的控制指令，然后得出加（减）速度、初始车速、参考速度和滑移率形成相应和控制指令，再向电磁阀控制电路输出制动压力“降低”、“保持”或“升高”的控制信号。计算电路不仅能够监测自己内部的工作过程，而且还能监测系统控制部件的工作不正常时，立即向安全保护电路输出指令，使ABS 停止工作。驱动模块电路的主要功用是将CPU 发出的数字信号（如控制压力升高、保持、降低信号）进行功率放大并驱动执行元件（电磁阀、电动机）工作，实现制动压力“升高”、“保持”或“降低”的调

12、节功能。安全保护电路由电源监控、故障记忆和 ABS 指示灯驱动电路等组成。其主要功用是接收蓄电池（或发电机）的电压信号，监控电源电压是否在稳定 X 围内，同时将 12V 或 14V 电源6/29 电压变换为 ECU 工作需要的 5V 电压。由于微处理器具有监测功能，该电路能根据微处理器输出的指令，对有关继电器电路、ABS 指示灯电路进行控制。当发现影响 ABS 工作的故障（如电源电压、轮速传感器信号、计算电路、电磁阀控制电路等出现异常）时，CPU 就会发出指令使 ABS 停止工作，恢复常规制动功能，起到失效保护作用。同时接通仪表盘上的ABS 指示灯使 ABS 指示灯发亮，提醒驾驶员 ABS 及

13、时检修。ABS ECU 具有故障记忆功能，当 ECU 监测到 ABS 出现故障时，除控制执行上述动作外，还要将故障信息编成代码存储在存储器中，以备自诊断时读取故障代码，供维修诊断参考。2.2 液压控制系统 MK20-型 ABS 的液压控制系统由液压调节器（制动压力调节器）HCU 和制动管路等组成。制动管沿用原桑塔纳 2000Gsi 型轿车采用的交叉分布形式，控制油路如图 1.5 所示。图 1.5 ABS 的液压控制系统组成 液压调节器是电子控制系统的执行元件，由阀体、电磁阀、低压储液器、回液泵和直流电动机组成。阀体采用多复合孔技术将液压元件连成通路，结构十分紧凑。液压调节器设在制动总泵（主缸）

14、与车轮制动分泵（轮缸）之间，主要功用是根据 ABS ECU 的控制指令。自动调节制动分泵（轮缸）的制动压力。液压调节器根据调压方式不同分为流通式和变容式两种，MK20-型 ABS 的液压控制系统的液压调节器为流通式液压调节器，又称为循环式或环流式。流通式的特点是在制动总泵（和制动助力器）与制动分泵之间串联一个或两个电磁阀，由电磁阀根据 ABS ECU 指令，通过控制制动液的流通情况来调节制动分泵压力，“减压”时使制动分泵的制动液回流到制动总7/29 泵（或储液器）；“保压”时制动分泵的制动液不流出也不流入；“增压”时使制动总泵（或储液器）的制动液流入制动分泵。2.2.1 电磁阀 MK20-型

15、ABS 的制动压力调节器采用了 8 只两通电磁阀。在通向每一个车轮制动分泵的管路中，都设有一个进液电磁阀（简称进液阀）和一个回液电磁阀（简称回液阀），4 只进液阀为常开电磁阀，4 只回液阀为常闭电磁阀。由于回液电磁阀阀门打开时将使制动分泵内的制动液压力降低，因此回液阀又称为降压电磁阀（简称降压阀）（1）两位两通电磁阀结构特点 两位两通常开电磁阀与常闭电磁阀的结构基本相同，如图 1.6 所示，主要由电磁铁机构、球阀、复位弹簧、顶杆、泄压单向阀和阀体等组成。在电磁线圈未通电时，常开电磁阀的球阀与阀座处于分离状态，常闭电磁阀的球阀与阀座处于接触状态。在常开电磁阀中，设有一根顶杆和限位杆与活动铁心固定

16、在一起，复位弹簧一端压在活动铁心上，另一端压在与阀体相连的弹簧座上。泄压单向阀的功用是限制电磁阀的最高压力。当制动液过高时，泄压单向阀门打开泄压，以免压力过高损坏电磁阀。在两位两通常闭电磁阀中，一般不设置泄压单向阀。图 1.6 电磁阀的内部工作原理（2）两位两通电磁阀工作情况 两位两通常开与常闭电磁阀的工作原理基本相同，下面以常开电磁阀为例说明其工作过程。当电磁线圈未通电时，在复位弹簧弹力作用下，活动铁心带动顶杆和限位杆下移复位，8/29 直到限位杆与缓冲垫圈相抵为止。顶杆下移时，球阀随之下移，使电磁阀阀门处于开启状态，制动液从进液口经球阀阀门、出液口流出。当电磁线圈有电流流过时，活动铁心产生

17、电磁吸力，压缩复位弹簧并带动顶杆一起上移，顶杆将球阀压在阀座上，电磁阀阀门处于关闭状态，进液口之间的制动液通道关闭。由上可见，该电磁阀是根据电磁线圈通电和断电，使球阀处于开启和关闭两个位置或两种状态，同时由有进液口与出液口两条道路，因此称为两位两通电磁阀。如果球阀在电磁线圈未通电时处于开启状态，那么就称为两位两通常开电磁阀，如果电磁线圈未通电时，球阀处于关闭状态，那么就称为常闭电磁阀。2.2.2 储液器与电动回液泵 储液器又称为储液罐，分为低压储液器和高压储液器两种，分别与不同型式的制动压力调节器配用。低压储液器主要用于储存ABS 减压过程中从制动分泵流回的制动液，同时衰减回流制动液的压力波动

18、。高压储液器通常称为蓄压器，用于储存制动时所需的高压制动液。高压储液器大多为黑色气囊，它是制动系统的能源，故又称为蓄能器。MK20-型 ABS 采用了弹簧活塞式低压储液器，以便衰减制动液压力脉动。电动回液泵为柱塞泵，由四级四刷式永磁直流电动机驱动。（3）储液器与电动回液泵的结构 低压储液器设有一个活塞和弹簧。电动回液泵由称为电动泵或回液泵，由永磁式直流电动机与柱塞泵组成。电动机根据 ABS ECU 的控制指令，通过凸轮驱动柱塞在泵套内上下运动，如图1.7 所示。图 1.7 电动回液泵的工作原理（4）储液器与电动回液泵的工作原理 在 ABS 工作过程中，当需要制动压力降低时，ABS ECU 控制

19、液压调节起的回液阀（降压9/29 阀）打开，具有一定压力的制动液就会从制动分泵经液压调节器的回液阀流入储液器和柱塞泵。与此同时，ABS ECU 控制电动回液泵转动，驱动柱塞泵的凸轮随电动泵旋转而转动。当凸轮驱动柱塞上升时，柱塞泵的进液单向阀打开，回液单向阀在弹簧弹力作用下关闭，制动液流入柱塞泵泵腔，如图 1.7（a）所示。当柱塞下行时，泵腔内制动液压力升高，克服出液单向阀弹簧弹力将出液单向阀打开，制动液压入制动总泵，如图 1.7（b）所示。由于电动泵的主要功用是将制动液泵回制动总泵，所以称为电动回液泵。制动液流入储液器时，推动活塞并压缩弹簧向下移动，使储液器容积增大，暂时储存制动液，可以减小回

20、流制动液的压力波动。例：MK20-型 ABS 系统 MK20-型 ABS 是美国 ITT 公司的产品，1995 年在美国问世，1996 年推向欧洲，目前在国内“时代超人”等多种车型采用，其突出的特点有：模块化结构设计，实现控制单元（ECU）、液压单元（HCU）和回液泵的集成；用 C 语言编写系统控制软件，以软件模块方式加密固化在控制单元中；阀体多复合孔技术，布置更加紧凑合理；电磁阀集成于液压与控制单元（HECU）内部，省去了电磁阀与控制器之间的连接导线，采用大功率集成电路直接驱动电磁阀和回液泵电机，省去了继电器；控制器内部集成有故障存储器，并有故障诊断接口，借助专用测试仪器可进行故障自诊断等项

21、目。防抱死制动系统是电子控制防抱死制动系统的简称，是一种主动安全装置，其英文名称是 Anti-lock Braking System（防锁死制动系统）或 Anti-lock Braking System（防滑移制动系统），缩写为 ABS。ABS 技术是英国人霍纳摩尔 1920 年研制发明并申请有专利，早在 20 世纪 30 年代，ABS 就已在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车轮在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。20 世纪 40 年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止机轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用 ABS，并很快成为飞机的标准装备。汽

22、车上最早采用 ABS 的是美国福特（Ford）汽车公司，该公司于 1970 年采用格尔斯赫依斯公司生产的 ABS，装备在 1970 款 Lincoln Continental（林肯大陆）牌轿车上。1、防抱死制动系统 ABS 的功用 电子控制防抱死控制系统的功用是：在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止10/29 车轮抱死，从而获得最佳制动性能（缩短制动距离、提高方向稳定性和增强转向控制能力），减少交通事故。防抱死制动系统的组成 汽车防抱死制动系统由常规制动系统、电子控制系统和制动压力调节系统三部分组成。桑塔纳 2000Gsi 型时代超人轿车装备的 MK20-型防抱死制动系统是在桑塔纳 2

23、000Gsi 型轿车常规制动系统的基础上，增设一个电子控制系统和一个制动压力调节器构成，如图 1.9 所示，主要由前后车轮速度传感器、防抱死制动与制动力分配电控单元（ABS ECU）、制动压力调节器和 ABS 指示灯等组成。图 1.9 桑塔纳 ABS 控制系统的组成 装备 MK20-型 ABS 后，常规制动系统的真空助力器、前后轮制动器、制动操作机构的结构及尺寸与未装 ABS 的桑塔纳 2000Gli 型轿车的制动系统完全相同，只有制动总泵（主缸）有所改进。车轮速度传感器又称为车轮转速传感器或轮速传感器，是 ABS 必须的传感器，其功用是检测车轮的运动状态，将车轮转速变换为电信号输入 ABS

24、ECU。一个 ABS 设有 2-4 只车轮速度传感器，桑塔纳 2000Gsi 型轿车 ABS 设有 4 只车轮速度传感器。防抱死制动 ABS与制动力分配EBV控制系统的电子控制单元ECU（Electronic Control Unit）又称为 ABS ECU。主要功用是接收轮速传感器和各种开关信号，计算车轮速度和滑移率，并输出控制指令控制制动压力调节器等执行元件动作。ABS ECU 具有失效保护和故障自诊断功能，一旦发现 ABS 故障时，将终止 ABS 工作，恢复常规制动。与此同时，还将控制ABS 故障指示灯发亮指示，提醒驾驶员及时进行修理。制动压力调节器又称为液压调节器，是 ABS 的主要执

25、行元件。其功用是接受 ABS ECU的控制指令，驱动制动压力调节器中的电磁阀动作，同时驱动回液泵电动机转动等，使制动11/29 压力“升高”、“保持”或“降低”，从而达到自动调节制动压力，实现防抱死制动的目的。ABS 是在原由制动装置的基础上增加一套电子控制装置形成的，其工作也是在常规制动过程的基础上进行的，在制动过程中，当车轮还未趋于抱死时，其制动过程与常规制动过程完全相同。只有当车轮趋于抱死时，ABS 才对制动压力进行调节。因此，当 ABS 发生故障时，如果常规制动装置正常，那么常规制动装置照样具有制动功能。但是，如果常规制动装置发生故障，ABS 将随之失去控制作用。2、MK20-型 AB

26、S 的结构特点 MK20-型 ABS 是 XX 汽车制动系统 XX 引进德国戴维斯（TEVES）公司技术合资生产的带有防抱死制动（ABS）、制动力分配控制（EBV）和自诊断功能的防抱死制动系统，1997 年 2月正式投产，已经装备桑塔纳 2000Gsi 型轿车的 MK20-型 ABS 具有以下特点：（1）采用三通道四传感器控制系统，其中两前轮独立控制、两后轮按低选原则控制。在制动系统中，制动压力能够独立进行调节的制动管称为控制通道。需要特别注意的是：MK20-型 ABS 是在原桑塔纳 2000Gli 型轿车常规制动系统的基础上改进而成，由于原车制动管采用液压双管路对角线型式（即 X 型）布置，

27、因此容易误认为是四通道独立控制系统。事实上在改进成为电子控制防抱死制动系统后，控制左后轮和右后轮制动压力的电磁阀均采用同一个信号进行控制，所以仍然属于三通道控制系统，而且两后轮是按低选原则进行控制。（2）控制防抱死制动系统控制车轮的方式分为“轮控式”与“轴控式”两种。每个车轮各占用一个控制通道的称为“轮控式”（独立控制式或单轮控制式）。两个车轮占用一个控制通道的称为同时控制，当同时控制的两个车轮在同一轴上时，称为“轴控式”。（3）轴控式又分为“低选控制（SL）”和“高选控制（SH）”两种。在采用轴控式的 ABS中，当左、右车轮行驶在附着系数不同的路面上，由于左右车轮与路面之间的附着力不同，因此

28、左右车轮在制动时抱死的时机就会不同，附着系数小的车轮就先抱死，附着系数大的车轮就后抱死。如果以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按低选原则来进行控制，简称“低选控制（SL）”；如果以保证附着系数较大的车轮不发生抱死为原则来调节制动压力，这两个车轮就是按高选原则来进行控制，简称“高选控制（SH）”。目前大多数的轿车均采用“低选控制（SL）”,如桑塔纳 2000Gsi、奥迪 100、200 型、红旗和捷达等。ABS 对两后轮采用低选原则控制可以保证汽车在各种条件下，左右两个后轮制动力相等。即使两侧车轮的附着力相差较大，两个车轮的制动力也能限制在附着力较小的水平，使

29、两个后轮的制动力始终保持平衡，从而保证汽车在各种条件制动时，都具有良好的方向稳定性。虽然两后轮按低选原则控制存在后轮附着系数较大一侧的附着力并不能充分利用，汽车的总12/29 制动力有所减小的问题，但是在紧急制动时，由于发生轴荷前移，在总制动力，后轮制动力所占比重较小，尤其是小轿车，前轮的附着力比后轮的附着力大得多，后轮制动力通常只占总制动力的 30%左右。因此，后轮附着力未能充分利用对汽车的总制动力影响不大。ABS 对两前轮进行独立控制，主要是考虑到小轿车（特别是前轮驱动轿车）前轮制动力占总制动力的比重较大（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，

30、有利于缩短制动距离，另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向控制能力。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进行修正。正因如此，三通道ABS 在小轿车上普遍采用。（4）液压调节器（制动压力调节器）与制动总泵采用分离式结构。MK20-型 ABS 的液压调节器与制动总泵分离，二者之间用制动管路连通，便于维修和更换零部件。（5）防抱死制动系统的优点 MK20-型 ABS 是根据车轮滑移率变化来自动调节制动压力。在制动中，当车轮趋于抱死即滑移率进入非稳定区时，ABS 能迅速降低制

31、动压力，使滑移率恢复到靠近理想滑移率的稳定区域，通过自动调节制动力，使车轮滑移率保持在理想滑移率附近的狭小X 围，从而获得最佳制动效果。因此 ABS 具有以下优点：缩短制动距离。ABS 能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效果，防止汽车侧滑甩尾（松散的沙土和积雪很深的路面除外）；保持汽车制动时的方向稳定性；保持汽车制动时的转向控制能力；减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS 能防止轮胎在制动过程中产生剧烈地拖痕，提高轮胎使用寿命；减少驾驶员的疲劳强度，特别是汽车制动时的紧 X 情绪。例：桑塔纳 2000Gsi 型 ABS 控制原理与控制过程 1、ABS 控制方式 电子控制防抱死制动系统

32、ABS 都是根据车轮减速度以及滑移率是否达到某一设定值来判定车轮是工作在附着系数-滑移率曲线（B-S 曲线）的稳定区域还是工作在非稳定区域，并通过调节制动分泵的制动液压力，充分利用轮胎-道路附着力将车轮滑移率控制在 10%-30%的稳定区域 X 围内，从而得到最佳制动性能。轮胎-道路接触面之间的附着系数和滑移率是影响制动效果的重要参数。现有 ABS 实用技术还不能直接测量轮胎-道路附着系数和滑移率，这是因为测量轮胎-道路附着系数需要使13/29 用五轮仪，测量汽车实际速度需要使用价格昂贵的多普勒雷达或加速度传感器，因此防抱死制动普遍采用自适应控制方式来实现近似理想控制过程。其控制方法是预先设定

33、车轮速度和存储在存储器中的制动开始时的汽车速度计算车轮的参考滑移率。ABS 工作时，将这些控制参数与预先设定的阀值（又称门限值）进行比较，根据比较结果控制制动压力调节器的电磁阀动作来改变制动压力大小，并在控制过程中记录前一控制周期（在制动过程中，从制动压力保持、降低到升高为一个控制周期）的各个控制参数，再根据这些参数数值确定下一个控制周期的控制条件。2、车轮滑移率与附着系数的关系 21 车轮滑移率 S 及其影响因素 当汽车匀速行驶时，实际车速 V（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度 VW（即车轮流动的圆周速度）相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。然而，当驾驶员踩下制动踏板后，在制动器摩擦力矩的

34、作用下，车轮的角速度减小，实际车速与车轮速度之间就会产生一个速度差，轮胎就会产生相对滑移，滑移程度用滑移率S 来表示，其表达式为 S=（V-VW）/V100%=（1-VW/V）100%=（1-rw/V）100%式中 S-车轮滑移率 V-车速（车轮中心纵向速度 m/s）VW-车轮速度（车轮瞬时圆周速度 VW=rw m/s）r-车轮半径（m）w-车轮转动角速度（rad/s）当 V=VW时，滑移率 S=0，车轮自由滚动；当 VW=0 时，滑移率 S=100%，车轮完全抱死滑移；当 V VW时，滑移率 0 S 100%，车轮既滚动又滑移，滑移率越大，车轮滑移程度越大。22 车轮滑移率与附着系数的关系

35、汽车纵向、侧向附着系数对滑移率有很大影响。实验证明在地面附着条件差（例如冰雪路面上制动）的情况下，由于道路附着力很小使可以得到的最大地面制动力减小，因此在制动踏板力（或制动分泵压力）很小时，地面制动力就会达到最大附着力，车轮就会抱死滑移。附着系数与滑移率的关系，如图 2.1 所示：（1）附着系数取决于路面性质，一般说来，干燥路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小；（2）在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化；（3）在各种路面上，当滑移率为 20%左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。14/29 纵向附着系数最大时的滑移率称为理想滑移率或最佳滑移率，当滑移率超过理想滑移

36、率时，纵向附着系数减小，产生的地面制动力随之下降，制动距离将增长。滑移率大于理想滑移率后的区域称为非稳定制动区域或非稳定区，。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一。横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控制的能力越强。当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力，由于前轮维持转弯能力的横向附着力丧失，汽车仍将按原行驶方向滑行，因此可能冲入其他车道与其他车辆相撞或冲出路面与障碍物相撞而发生恶性交通事故。

37、如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力（如侧向风力）作用就会发生侧滑（甩尾），甚至出现掉头等危险现象。综上所述，为了获得最佳制动性能，应将车轮滑移率控制在 10%-30%X 围内。采用 ABS即可达到此目的。ABS 控制原理 虽然各型 ABS 的结构各有不同，但是其控制原理 XX 小异。汽车行驶过程中，车轮速度传感器不断向 ABS ECU 输入车轮速度信号。ABS ECU 根据轮速信号计算车轮圆周速度，将车轮圆周速度微分便可得到车轮的加、减速度。当踩下制动踏板时，制动灯开关接通，并向ABS ECU 输入一个高电平（电源电压）信号，ABS 开始投入工作。因为

38、制动条件相同的情况下，轮胎-道路附着系数不同，其制动效果也不相同，所以 ABS 一般都将制动控制过程分为高附着系数、低附着系统和附着系数由高到低三种情况分别进行控制。ABS 工作时 ABS ECU 首先根据减速度信号判定路面状况，减速度大于一定值为高附着系数路面，减速度小于一定值为低附着系数路面，然后根据判定结果调用相应的控制程序，通过控制制动压力调节器电磁阀线圈电流大小，使电磁阀处于“降压”、“保压”或“升压”状态来改变车轮制动分泵的压力，从而实现防抱死制动。虽然轮胎-道路附着系数不同路面上的控制过程有所不同，但其控制方式基本相同，下面以图 2.0（1）、（2）、（3）、（4）所示高附着系数

39、路面的制动控制过程为例说明。在制动初始阶段，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动主缸产生，经常开的不带电压的进油阀作用到车轮制动轮缸上，此时，不带电压的出油阀依然关闭，ABS 没参与控制，整个过程和常规液压制动系统相同，制动压力不断上升，车轮制动分泵的制动液压力随制动踏板力升高而升高，车轮滚动的圆周速度VW 降低、减速度增加，如图 2.0（1）中所示。15/29 图 2.0（1）开始制动阶段 当减速度增加到设定值时，驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS 电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压保持关闭，系统油压保持不变，转换到“保持压力”状态，控制过

40、程进入第二阶段，此时制动分泵压力保持不变，如图 2.0（2）所示。图 2.0（2）油压保持阶段 随着车速的降低，若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABS 电子控制单元给出油阀通电打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时进油阀继续通电保持关闭状态、有抱死趋势的车轮被释放，电磁阀转换到“压力降低”状态，控制过程进入第三阶段，车轮转速开始上升。与此同时，奠定液压泵开始起动，将制动液由低压储液罐送至制动主缸，如图 2.0（3）所示。16/29 图 2.0（3）油压降低阶段 当制动轮缸的液压力下降，制动力随之下降，车轮转速增加到一定值后，滑移率减小，电子控制单元给出油阀断电，关闭此阀门，进油

41、阀同样也不带电而取制动液泵入液压制动系统，如图 2.0（4）所示。随着制动压力的增加，车轮转速又降低。这样反复循环地控制（工作频率为 56 次/s），将车轮的滑移率始终控制在 20左右。图 2.0（4）油压增加阶段 在 ABS ECU 的控制下，制动压力调节器以每秒 210 次的频率调节制动分泵压力防止车轮抱死滑移，从而将各车轮的滑移率控制在理想滑移率附近，不仅能够缩短制动距离，而且还能最大限度的保证制动时汽车的稳定性和安全。3、MK20-型 ABS 自检过程 在汽车行驶前，每次接通点火开关时 ABS 就会自动进入自检状态，并持续到汽车行驶过17/29 程中，因为某些已经存在的故障只有在行驶时

42、才能被识别出来。在自检过程中，仪表盘上的ABS 指示灯发亮 2s 后熄灭，同时可以听到继电器触点断开与闭合的响声以及回液（油）泵启动时的响声，在制动踏板上也能感觉到轻微的振动。当 ABS 发生故障后，在汽车行驶过程中控制系统将自动关闭 ABS，同时控制仪表盘上的ABS 指示灯发亮，此时常规制动系统将继续保持正常工作状态。（二）EBD 工作原理简介 EBD 的英文全称是 Electric Brakeforce Distribution，中文直译就是“电子制动力分配系统”。1.EBD 工作原理 在汽车制动时，如果 4 只车轮附着地面的条件不同，比如，左侧轮附着在湿滑路面，而右侧轮附着于干燥路面，4

43、 个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时(4 个轮子的制动力相同)就容易产生打滑、倾斜或侧翻等现象。EBD 的功能就是在汽车制动的瞬间迅速计算出 4 个车轮由于附着不同而导致的摩擦力数值小同，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。当紧急制动车轮抱死的情况下，EBD 在 ABS 动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面附着力，可以防止出现甩尾或侧滑的发生，并缩短汽车制动距离。2.EBD 与 ABS 的区别 EBD 相比 ABS 并没有任何硬件上的附加，而只是控制程序、功能上的优良与增强，甚至可以说 EBD 是 ABS 衍生出的

44、辅助功能，在一些汽车的产品说明书上就是以 ABS 十 EBD 来标明。除了汽车工程师们在编著电脑运算程式时需耗费一些心血外，无需过多的硬件投人的。目前 AudiA6、奥德赛、毕加索、派力奥、西耶那、马自达福美来、伊兰特、威驰等都已经采用了 EBD 作为标准安全配置以提高产品性能。EBD 装备并不需要太大投人，现在大部分国产低中档轿车也大大方方地配置了这一功能。（三）ASR 工作原理简介 1.概述 汽车驱动防滑控制（Anti Slip Reguliation）系统简称 ASR，是应用于车轮防滑的电子控制系统。汽车打滑是指汽车车轮的滑转，车轮的滑转率又称滑移率。驱动车轮的滑移率 S=（V-VW）/

45、V100%=（1-VW/V）100%=（1-rw/V）100%式 VW中是车轮圆周速度；V 是车身瞬时速度。滑移率与纵向附着系数的关系由图 2.1 可18/29 以看出：图 2.1 滑移率与纵向附着系数的关系 附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化；在各种路面上，S=20%左右时，附着系数达到峰值；上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。ASR 系统就是利用控制器控制车轮与路面的滑移率，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转弯时驱动轮的空转，以保持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。2.ASR 系统与 ABS 系统的区别 ASR 和 ABS 都是控

46、制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。ASR 系统与 ABS 系统的不同主要在于：（1）ABS 系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；ASR系统（TRC）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。（2）ABS 系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而 ASR 系统只对驱动车轮起制动控制作用。19/29（3）ABS 是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于 8km

47、/h）时不起作用；而 ASR 系统则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（80120 km/h）时不起作用。3.汽车防滑转电子控制系统常用控制方式（1）发动机输出功率控制：在汽车起步、加速时，ASR 控制器输出控制信号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。常用方法有：辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。（2）驱动轮制动控制：直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。普遍采用 ASR 与 ABS 组合的液压控制系统，在 ABS 系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。（3）同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力：控制信号同时起动 ASR 制动压力调

48、节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。（4）防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential)控制：LSD 能对差速器锁止装置进行控制，使锁止 X 围从 0%100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度，如图2.2 所示。图 2.2 防滑差速锁（LSD：Limit

49、ed-Slip-Differential)控制（5）差速锁与发动机输出功率综合控制：20/29 差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系统可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制达到最理想的控制效果。4.ASR的基本组成与工作原理（1）ASR 的基本组成：ECU（ASR 电控单元）；执行器（制动压力调节器、节气门驱动装置）；传感器（车轮轮速传感器、节气门开度传感器），如图 2.3 所示。图 2.3ASR 的基本组成（2）ASR 的工作原理 车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU。ECU 根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑移率

50、，若滑移率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑移率控制在目标X 围之内。ASR 的传感器 1 车轮轮速传感器：与 ABS 系统共享。2 节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。3 ASR 选择开关：ASR 专用的信号输入装置。ASR 选择开关关闭时 ASR 不起作用。ASR 的电子控制单元（ECU）ASR 的 ECU 也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。ASR 与 ABS 的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR 控制器与 ABS 电控单元常组合在一起,如图 2.