了解电子控制制动防抱死系统

任务四　了解电子控制制动防抱死系统

任务描述

本任务主要了解电子控制制动防抱死系统（ABS系统）的组成、特点和基本工作原理，教学现场应提供电子控制制动防抱死系统（ABS系统）的示教板及相关的器件实物。

任务实施

一、电子控制制动防抱死系统（ABS系统）的组成

1．认识制动防抱死系统（ABS系统）

汽车在行驶过程中，经常要用制动的方式来降低车速，或在很短的距离内停车，可是过度的制动会使车轮抱死。如果前轮先抱死，汽车将失去转向能力；如果后轮先抱死，汽车有可能出现侧滑甚至调头的危险。为了防止制动时车轮被抱死后在路面上进行滑移，提高汽车在制动过程中的转向操纵能力和方向稳定性，减少轮胎的磨损，缩短制动距离，人们设计了这种汽车防滑控制系统，称为制动防抱死系统，简称ABS（Anti-lock Brake System）。

2．电子控制制动防抱死系统的组成

通常的电子控制制动防抱死系统都是由轮转速传感器、电子控制单元ECU、液压调节装置和报警指示灯等组成。典型的制动防抱死系统的组成图如图3-27所示。

图3-27　典型ABS系统组成结构图

1—车轮转速传感器；2—右前制动器；3—制动主缸；4—储液室；5—真空助力器；6—电子控制装置（ECU）；7—右后制动器；8—左后制动器；9—比例阀；10—ABS警示灯；11—储液器；12—调压电磁阀总成；13—电动泵总成；14—左前制动器

二、ABS系统的工作原理

电子控制制动防抱死系统的工作过程可分为常规制动、制动压力降低、制动压力保持和制动压力升高4个阶段，其工作原理如下。

1．常规制动阶段

如图3-28所示，在常规制动过程中，制动防抱死装置不起作用，制动防抱死系统的电子控制装置（ECU）控制磁化线圈不通电。此时B孔保持打开状态，C孔保持关闭状态。当踩下制动踏板时，制动总泵中的制动液压力升高，制动液经B孔和C孔流至车轮制动分泵中，这时止回阀2、5和11关闭，推动制动分泵中的柱塞将车轮制动盘夹紧。液压泵和电动机总成不工作。当松开制动踏板时，制动分泵中的制动液一部分经A孔和B孔流回制动总泵，另一部分经A孔和止回阀11流回制动总泵。

图3-28　常规制动阶段

1—制动总泵；2、5、11—单向阀；3—液压泵和电动机总成；4—电子控制装置（ECU）；6—储液罐；7—前轮轮速传感器；8—盘式制动分泵；9—回拉弹簧；10—磁化线圈；12—三位电磁换向阀

2．制动压力降低阶段

随着压力的升高，车轮即将抱死，这时车速传感器把该信号传给ECU，ECU向执行器磁化线圈输入5 A的电流（假定是5 A），从而产生强大的磁力使三位电磁阀阀芯移动到上端，如图3-29所示。这时B孔关闭，C孔打开。结果是车轮制动分泵中的一小部分制动液通过A孔和B孔进入储液罐。同时ECU给液压泵和电动机总成发出信号，使其开始工作，将储液罐中的制动液送回制动总泵。由于止回阀11是关闭的，所以制动总泵中的制动液不能进入三位电磁换向阀中，使车轮制动分泵中的制动液压力降低，从而达到防止车轮抱死的目的。

图3-29　制动压力降低阶段

图3-30　制动压力保持阶段

3．制动压力保持阶段

当制动分泵中的制动管路压力降低（或在升压过程中压力升高），使车速达到预定值时，车速传感器给ECU传送相应信号，ECU就给磁化线圈提供2 A（假定）的电流，磁化线圈产生的磁力将相应减小，三位电磁换向阀阀芯在回位弹簧的作用下移至中间位置，如图3-30所示。 B孔和C孔都关闭，同时止回阀2、5和11也都关闭，所以制动分泵中的制动液被封闭，压力得以保持。

图3-31　制动压力升高阶段

4．制动压力升高阶段

只有制动分泵中的制动液压力升高时，才能产生更大的制动力，从而使车速尽快降低。为此ECU停止向磁化线圈输送电流，三位电磁换向阀被回位弹簧拉下，如图3-31所示。此时B孔打开，C孔关闭。这样，制动总泵中的制动液经B孔和A孔流至车轮制动分泵中，从而使制动分泵中的制动液压力升高，制动力增大。

当制动力增大到一定程度时，车轮又会出现即将抱死的状态，这时又需对制动分泵降压，从而开始下一个“降压—保压—升压”循环。由此可见，制动防抱死装置是以脉冲的形式（频率为4～10 Hz）对制动压力进行调节，始终将车轮的滑动率控制在10％～20％的范围内，防止车轮抱死拖滑，最大限度地保证了制动时汽车的稳定性，缩短了制动距离。

三、制动防抱死系统的电子控制（ECU）构成及工作过程

1．制动防抱死系统的电子控制（ECU）的组成

制动防抱死系统的电子控制（ECU）主要由硬件和软件组成，硬件是安装在印刷电路板上的各元器件及线路，电路结构方框图如图3-32所示。软件则是固存在只读存储器中的一系列控制程序。

图3-32　ABS（ECU）内部结构方框图

2.ABS ECU的工作过程

ECU是制动防抱死系统的控制中枢，其主要功能是把各车轮转速传感器传来的信号进行比较、分析和判别，再通过精确计算得出车轮制动时的滑移状况，形成相应的指令，使制动液压力调节装置及其他装置（如副节气门控制、步进电动机等）对制动压力进行调节，使进入制动分泵中的制动液以最合适的压力值来控制各车轮的转速，以达到最佳制动效果。 ECU控制系统如图3-33所示。

图3-33　控制系统示意图

1—制动踏板；2—报警灯；3—ECU；4—车轮转速传感器；5—车轮；6—制动分泵；7—制动液压力调节器；8—制动总泵

ABS ECU同时还具有初始检测功能、故障检测功能、速度传感器检测功能和失效保障功能等。

四、ABS系统的使用及维护

1.ABS系统的使用

①在紧急情况下使用ABS制动要毫不犹豫，用力直接把刹车踩到底，不能放松。

②由于ABS紧急制动时车轮不抱死，前轮仍有导向作用，司机可以边刹车边打方向进行紧急避险。

③ABS系统对制动液的要求非常之高，禁止掺杂不同型号的制动液。应一年更换一次相同型号的制动液。

④ABS车轮传感器及齿圈均安装在各个车轮上，要时常注意传感器探头及齿圈的清洁，防止有泥污、油污特别是磁铁性物质附着在其表面，从而导致传感器失效影响ABS系统的正常工作。

⑤装有ABS系统的汽车应严格按照规定的轮胎气压标准为轮胎加气，严禁使用不同规格的轮胎。同时要注意检查车轮转速传感器探头与齿圈之间的间隙，轮子轴承轴向间隙过大会直接影响ABS的正常运作。

⑥在行车中司机应经常注意仪表板上的ABS告警灯情况，如发现闪烁或发亮不灭，说明ABS系统已脱离工作状态。此时制动系统已回归常规制动工作界面，车子是可以继续行驶的，但已不具ABS功能，建议尽快检修。

2.ABS系统的维护

①ABS系统工作可靠性好，电子控制器（ECU）故障率很低，并且不允许对其进行拆卸维修，因此，当ABS系统警告灯发亮而告知系统有故障时，应首先检查系统各导线插接器是否插牢，接触是否良好，不可盲目地乱拆乱卸。

②在对ABS系统进行维护时，要首先检查常规制动部件，如车轮轮毂轴承是否松旷，制动蹄衬片与制动毂间隙是否正常，制动盘磨损是否超过极限等。然后再对系统中的电子控制器（ECU）、车轮速度传感器、压力调节器等电器部件进行检查。应特别注意的是，ABS系统制动管路中的压力很高，因此，在对制动管路及与之相关的部件进行维护时，要首先释放ABS系统中蓄压器内的压力，以防高压制动液喷射伤人。

五、任务评价表

自我测试

1．电控ABS由_____________、_____________和_____________组成。

2．制动防抱死系统的工作过程可分为_____________、_____________、_____________和____________4个阶段。

3．如果任一轮即将抱死，ECU就_____________该车轮制动分泵中的制动管路压力。

4．在_____________过程中，制动防抱死装置不起作用。

5．制动防抱死系统中用的传感器有_____________和_____________，_____________只用在四轮驱动的汽车上。

6．制动防抱死装置的任何一部分出了故障，ECU都会点亮_____________报警灯。

7．写出下图中组成ABS的各部分名称。

1_____________； 2_____________； 3_____________； 4_____________；

5_____________； 6_____________； 7_____________； 8_____________；

9_____________； 10_____________； 11_____________； 12_____________；

13_____________； 14_____________。

知识窗

制动防抱死系统发展简介

制动防抱死系统最早出现在20世纪初的西方国家，首先应用于火车上，主要用来防止火车制动时因钢轮抱死而产生局部摩擦的情况。之后制动防抱死系统在飞机上也得到了应用，提高了飞机在着陆时的行驶方向稳定性。 20世纪30—50年代，西方国家研制出纯机械式的制动防抱死装置并少量装备于汽车。到了20世纪60年代，模拟电子技术在制动防抱死系统上开始应用，但因成本太高，可靠性也不稳定，未能在汽车上广泛应用。 20世纪70年代后期出现了数字式电子控制的制动防抱死系统，从而揭开了现代制动防抱死系统大发展的序幕。通过数字化和集成化，制动防抱死系统的组件数目大大减少，降低了成本，提高了可靠性，欧、美、日的汽车公司逐步在汽车上装备了制动防抱死系统。目前世界上最大的制动防抱死系统生产厂家德国博世公司率先推出了具有制动防抱死和驱动防滑功能的汽车防滑控制系统，并装备于奔驰轿车上。