汽车防滑控制系统

时间：2024-11-02 百科知识版权反馈

【摘要】：汽车防滑控制系统是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移和汽车在驱动过程中驱动轮发生滑转现象的控制系统。防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑动率控制在5%～15%的最佳范围内。广州本田雅阁轿车的防滑控制系统ABS和ASR组合在一起，整个系统由ABS/ASR电子控制装置、制动压力调节器和传感器等三部分组成，各部件在整车的布置如图12-93所示。

12.7.1 概述

汽车防滑控制系统是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移和汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等)驱动轮发生滑转现象的控制系统。

1.滑动率对附着系数的影响

汽车在制动过程中，车轮的运动可以分为三个阶段:纯滚动、边滚边滑、完全拖滑。

车轮与路面之间的附着系数(φ)是随滑动率(s)而变化的，二者之间的关系如图12-71所示。

图12-71 附着系数φ与滑动率s之间的关系

当滑动率处于15%～35%的范围内时，纵向附着系数φz和侧向附着系数φc的值都较大。纵向附着系数φz大，可以产生较大的制动力，保证汽车制动距离较短;侧向附着系数φc大，可以产生较大的侧向力，保证汽车制动时的方向稳定性。

2.防滑控制系统的作用和控制方式

汽车在驱动过程中，驱动轮可能发生滑转，滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例用滑动率来表示，即

完全滑转时，v=0，s=100%。

汽车在驱动和制动时的φ—s关系及最佳控制范围如图12-72所示。

防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑动率控制在5%～15%的最佳范围内。制动防抱死系统是在汽车制动状态下，将车轮滑动率控制在8%～35%的最佳范围内。在上述最佳范围内，不仅车轮和地面之间的纵向附着系数较大，而且侧向附着系数的值也较大，从而保证了汽车的方向稳定性。

图12-72 汽车驱动和制动时的φ—s曲线

12.7.2 制动防抱死系统(ABS)

1.制动防抱死系统的基本组成和工作原理

制动防抱死系统主要由轮速传感器、制动压力调节器和电子控制器(ECU)等组成，如图12-73所示。

图12-73 制动防抱死装置的组成及布置

其基本工作原理是:汽车制动时，首先由轮速传感器测出与制动车轮转速成正比的交流电压信号，并将该电压信号送入电子控制器(ECU)，由ECU中的运算单元计算出车轮速度、滑动率及车轮的加减速度，然后再由ECU中的控制单元对这些信号加以分析比较后，向压力调节器发出制动压力控制指令，使压力调节器中的电磁阀等直接或间接地控制制动压力的增减，以调节制动力矩，使之与地面附着状况相适应，防止制动车轮被抱死。

2.制动防抱死系统的类型及布置形式

1)类型

按汽车制动系统不同，ABS可分为液压制动系统ABS、气压制动系统ABS、气顶液制动系统ABS。

2)布置形式

按ABS中控制管路(通道)数和传感器数量，ABS有以下六种布置形式。

(1)四传感器四通道四轮独立控制的ABS，如图12-74所示。

图12-74 四传感器四通道四轮独立控制的ABS

(2)四传感器四通道前轮独立后轮低选控制的ABS，如图12-75所示。

图12-75 四传感器四通道前轮独立后轮低选控制的ABS

(3)四传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS，如图12-76所示。

图12-76 四传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS

(4)三传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS，如图12-77所示。

图12-77 三传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS

(5)四传感器二通道前轮独立控制的ABS，如图12-78所示。

图12-78 四传感器二通道前轮独立控制的ABS

(6)四传感器二通道前轮独立后轮低选控制的ABS，如图12-79所示。

图12-78 四传感器二通道前轮独立后轮低选控制的ABS

3.ABS部件的结构及其工作原理

1)车轮转速传感器(简称轮速传感器)

汽车防滑控制系统中都设置有电磁感应式轮速传感器。它可以安装在车轮上，也可以安装在主减速器或变速器中，如图12-79所示。

轮速传感器由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。齿圈在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙以一定的速度变化，使磁路中的磁阻发生变化，磁通量周期地增减，在线圈的两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，该交流电压信号输送给电子控制器，如图12-80所示。

图12-79 轮速传感器的安装位置

(a)驱动车轮;(b)非驱动车轮;(c)主驱动车轮;(d)变速器

图12-80 轮速传感器的组成及工作原理

2)电子控制器(ECU)

电子控制器(ECU)是防滑控制系统的控制中枢，其作用是接收来自轮速传感器的感应电压信号，计算出车轮速度，并与参考车速进行比较，得出滑动率s及加减速度，并将这些信号加以分析，对制动压力调节器发出控制指令。

3)制动压力调节器

制动压力调节器的功用是接收来自ECU的控制指令，控制制动压力的增减，它是ABS的执行器。

Ⅰ.循环式制动压力调节器

循环式制动压力调节器由电磁阀、液压泵和电动机等部件组成。调节器直接装在汽车原有的制动管路中，通过串联在制动主缸和制动轮缸之间的三位三通电磁阀直接控制轮缸的压力，可以使轮缸的工作处于常规工作状态、增压状态、减压状态或保压状态，如图12-81至图12-84所示。三位是指电磁阀有三个不同位置，分别控制轮缸制动压力的增、减或保压;三通是指电磁阀上有三个通道，分别通制动主缸、制动轮缸和储液器。

图12-81 轮缸常规工作状态

图12-82 轮缸减压状态

图12-83 轮缸保压状态

图12-84 轮缸增压状态

Ⅱ.可变容积式制动压力调节器

可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵和储能器等组成。它是在原液压制动系统中增设一套液压控制装置，控制制动管路中容积的增减，以控制制动压力的变化。可变容积式制动压力调节器有四个工作状态:轮缸常规制动状态、轮缸减压状态、轮缸保压状态和轮缸增压状态，如图12-85至图12-88所示。

图12-85 轮缸常规制动状态

图12-86 轮缸减压状态

图12-87 轮缸保压状态

图12-88 轮缸增压状态

12.7.3 驱动防滑转系统(ASR)

汽车行驶过程中，轮速传感器将车轮转速转变为电信号传输给ASR电子控制器(ECU)，ECU根据车轮转速计算驱动车轮的滑转率，如果滑转率超出了目标范围，ECU综合参考节气门开度信号、发动机转速信号以及转向信号(有的车没有)等确定其控制方式，并向相应执行机构发出指令使其动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。

和ABS一样，ASR主要由电子控制器、传感器、制动压力调节器等三大部分组成。ASR中的电子控制器可以是独立的也可以与ABS共用，轮速传感器和制动压力调节器可与ABS共用。因此通常将ASR和ABS组合在一起，如图12-89所示。

图12-89 ABS和ASR的典型组合示意图

1.电子控制器(ECU)

由于ASR和ABS的一些输入信号和处理都是相同的，为了减少电子器件的应用数量，使结构更紧凑，ASR电子控制器和ABS电子控制器通常组合在一起，如图12-90所示。

ASR的电子控制器(ECU)发出的控制指令有如下几种:

(1)控制滑转车轮的制动力;

(2)控制发动机输出功率;

(3)同时控制发动机的输出功率和驱动车轮的制动力。

在实际应用的ASR中，绝大多数都是采用调节发动机输出转矩的方式来控制汽车驱动力矩。而调节发动机的输出转矩，通常是利用发动机电子控制装置，通过控制节气门开度和点火提前角的方式来实现。

图12-90 ASR和ABS的电子控制器组合框图

2.传感器

ASR的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器。轮速传感器与ABS共用，而节气门位置传感器则与发动机控制系统共用。