第5讲 电子控制防抱死制动系统 (ABS)

5.1 概述 1.传统机械制动系统缺点 （2）造成轮胎非正常磨损 。 2．ABS的作用 自动调节制动力的、防止制动车轮抱死。 5.1 概述 图1：无ABS的制动 1.传统机械制动系统缺点 （1）安全性差； （2）造成轮胎非正常磨损 。 2．ABS的作用 自动调节制动力的、防止制动车轮抱死。 图2：有ABS的制动 优点：（1）缩短制动距离； （2）保持制动时的方向稳定； （3）保持制动时的转向控制能力； （4）减少制动时轮胎的磨损； （5）减少驾驶员的疲劳强度。

5.2 ABS的理论基础 1.汽车在制动过程中的车轮受力 地面制动力Fz Z——地面对轮胎的法向反作用力 ——附着系数 制动器制动力Fb 图：汽车制动时车轮受力情况 M—制动器摩擦力矩;W—车轮垂直载荷;Fz—地面制动力;Z—地面对轮胎的法向反作用力;w—车轮的角速度;v—汽车的行驶速度;T—车轴对车轮的推力;r—车轮半径 图：制动过程中地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系

滑移率S表示车轮滑动成分的多少 S= VW——车身速度； Vr——车轮速度 地面制动力首先取决于制动器制动力，但又受路面附着条件限制。要想获得足够的地面制动力，提高汽车的制动效能及其制动稳定性，除了要求制动器具有足够的制动力外，同时要求路面提供较高的附着力。 滑移率S表示车轮滑动成分的多少 S= VW——车身速度； Vr——车轮速度

令车轮纵向附着系数 x=制动力Fx/车辆垂直载荷Fz； 车轮侧向附着系数 y=车轮侧向力Fy/车轮垂直载荷Fz 图4：附着系数与滑移率的关系 x—纵向附着系数； y—横向附着系数； p—峰值附着系数； s—车轮抱死时纵向滑动附着系数 令车轮纵向附着系数 x=制动力Fx/车辆垂直载荷Fz； 车轮侧向附着系数 y=车轮侧向力Fy/车轮垂直载荷Fz 制动性能的主要评价指标： 制动效能：制动距离和制动减速度；纵向附着系数→纵向附着力→制动效能。 制动稳定性：主要取决于侧向附着力，即与侧向附着系数有关。

ABS的目的：自动调节制动器的制动力，使s保持在20%的最佳状态。

1.组成 在原有常规制动装置的基础上，增设电子控制器、液压调节器（制动压力调节器）、车轮速度传感器。 5.3 ABS的组成与工作原理 1.组成 在原有常规制动装置的基础上，增设电子控制器、液压调节器（制动压力调节器）、车轮速度传感器。 图5：防抱死制动系统（ABS）的组成

图6：防抱死制动系统（ABS）零部件安装位置

（1）ECU的防抱死控制功能 （2）ECU的故障保护控制功能 1) 车轮速度传感器：把车轮的运动状态转变为电信号 ； 2)电子控制器（电脑）：整个ABS系统的控制中枢； 左前轮速度传感器 右前轮速度传感器 左后轮速度传感器 右后轮速度传感器 电子控制模块 （ECU） 液压控制单元 （液压调节器） ABS故障指示灯 自诊断输出 图8：电子控制器和基本输入输出信号 图7：车轮速度传感器 （1）ECU的防抱死控制功能 （2）ECU的故障保护控制功能

3）制动压力调节器（执行机构） 作用：自动调节车轮制动器压力，使车轮滑移率保持在最佳滑移率范围内。 循环式调节器工作过程说明： 储液器：暂时储存制动液； 回油泵：将制动液泵回制动总泵。 电磁阀：由ECU控制其动作，控制制动分泵压力的升高、保持和降低。

A．三位三通电磁阀式制动压力调节器 其工作原理： 电磁阀不通电，阀处于右位 ,制动总泵与分泵直通； 有三个工作位置，三个液压通道。 其工作原理： 电磁阀不通电，阀处于右位 ,制动总泵与分泵直通； 电磁阀半通电，阀处于中位，制动总泵与分泵断开，分泵与储液器不通； 电磁阀全通电，阀处于左位，制动分泵与储液器相通。

典型调节器的工作过程 （1）常规制动过程 典型调节器的工作过程 电磁阀不通电，主缸和轮缸相通,主缸控制制动压力，液压泵不工作。 图9：ABS不工作（常规制动过程）

典型调节器的工作过程 （2）减压过程 电磁阀通入较大电流，主缸和轮缸的通路被切断，轮缸和液压油箱接通,液压泵工作 。 图10：ABS工作（减压过程）

典型调节器的工作过程 （3）保压过程 电磁阀通入较小电流，所有通道被切断。 图11：ABS工作（保持过程）

典型调节器的工作过程 （4）增压过程 电磁阀断电，主缸和轮缸再次相通。 图12：ABS工作（增压过程）

2.ABS的工作原理 注意：ABS建立在传统制动过程的基础上进行工作。在制动过程中，如果常规制动系统发生故障，ABS会随之失去控制作用。若只是ABS发生故障，常规制动系统正常工作时，汽车制动过程仍象常规制动过程一样照常进行，只是失去防抱死控制作用。

3．ABS的控制原理 （1）以滑移率作比较量的调节系统 （2）以车轮角减速度作比较量的调节系统

（3）以角减速度和滑移率共同控制的调节系统 以车轮角减速度和角加速度为制动压力控制门限，以滑移率为辅助控制门限。 （a）高附着系数路面的制动控制过程

5.4 ABS的正确使用与维护 ABS系统以常规制动系统为基础； 高温环境容易损坏ECU； ABS的通用性很差；

思考题 什么是ABS，简述ABS的理论基础、组成与工作原理。 在汽车制动过程中，什么附着力影响汽车的制动距离？什么附着力影响汽车的方向稳定性和转向控制能力？ 在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是什么？ 当汽车前轮抱死制动时，有什么危害？ 当汽车后轮抱死制动时，有什么危害？ 什么是理想滑移率或最佳滑移率？ 防抱死制动系统（ABS）失效时，常规制动系统有无制动功能？常规制动系统失效时，防抱死制动系统有无控制功能？ 在紧急制动时，对装备有ABS的汽车反复地踩制动踏板，会使制动效果更好吗，为什么？