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1、第十四章 汽車防滑控制系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 防滑控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程 第三節(jié) 防滑控制系統(tǒng)主要組成件的結構及工作原理 第四節(jié) 制動壓力調節(jié)器的調壓方式及工作原理 第五節(jié) 轎車防滑控制系統(tǒng) 第六節(jié) 防滑控制系統(tǒng)的維護與檢修 第十四章 汽車防滑控制系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 汽車防滑控制系統(tǒng)就是對制動防抱死系統(tǒng)和驅動防滑系統(tǒng)的統(tǒng)稱。 制動防抱死系統(tǒng) (Anti-lock Braking System)，簡稱 ABS。 驅動防滑系統(tǒng) (Acceleration Slip Regulation)，簡稱 ASR。它也 被稱為驅動力控制系統(tǒng) (Traction Control System)，簡稱
2、TCS。 輪胎與路面的附著關系： F=G F 輪胎與路面間的附著力， N G 輪胎與路面間的垂直載荷， N 輪胎與路面間的附著系數。 由于輪胎與路面之間的垂直載荷和附著系數會隨許多因素而變化，因 此，輪胎與路面間的附著力實際上是經常變化的。 （一）車輪滑動率對附著系數的影響 車輪相對于路面的滑動可分為滑移和滑轉兩種形式，引 入車輪滑動率的概念可以表征車輪運動中滑動成分所占的 比例。 1. 汽車在制動過程中，車輪可能相對于路面發(fā)生滑移，滑移 成分在車輪縱向運動中所占的比例可以由 負滑動率 表征。 SB =(r-v) / v 100% -100% SB 0，車輪滑移所占成分越多， SB 越大。 2
3、. 汽車在驅動過程中，驅動車輪可能相對于路面發(fā)生滑轉， 滑轉成分在汽車縱向運動中所占的比例可由 正滑動率 表征。 SA=(r-v) / r 100% 0 SA 100%，車輪滑轉比例越大， SA 越大。 通過試驗發(fā)現，在硬實路面上，彈性車輪與路面間的附著系 數 和滑動率 S 存在如下圖所示的關系。 （二）防滑控制系統(tǒng)的作用與工作原理： 使汽車能夠自動地將車輪控制在縱向和橫向附著系數 都很大的滑動率范圍內。 制動防抱死系統(tǒng)在制動過程中，通常將車輪滑移率控 制在 10%20%的范圍內；驅動防滑系統(tǒng)在驅動過程中， 通常將車輪滑移率控制在 5%15%的范圍內。 制動防抱死系統(tǒng) (ABS) 都是在制動過
4、程中，通過調 節(jié)輪缸（或制動氣室）的制動壓力使作用車輪的制動力矩 受到控制，從而控制車輪的滑移率。 而防滑驅動控制系統(tǒng) (ASR) 在驅動過程中通?？梢酝?過調節(jié)發(fā)動機的輸出轉矩、轉動系的傳動比、差速器的鎖 緊系數等控制作用于驅動車輪的驅動力矩，以及通過調節(jié) 驅動車輪制動輪缸（或制動氣室）的制動壓力控制作用于 驅動車輪的制動力矩。實現對驅動車輪牽引力矩的控制。 第二節(jié) 防滑控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程 （一） ABS 的基本組成及工作原理 ABS 通常由車輪輪速傳感器、制動壓力調節(jié)器、電子控制單元 (ECU) 和 ABS 警示裝置等組成。如圖： 如下圖所示： ABS 的工作過程可以分為常規(guī)制動
5、、制動壓力保持、制動壓 力減小和制動壓力增大等階段。 1. 常規(guī)制動階段（ ABS 并不介入制動壓力控制） 2. 制動壓力保持階段 3. 制動壓力減小階段 4. 制動壓力增大階段 ABS 系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 1. 增大了汽車制動時的穩(wěn)定性。 2. 能縮短制動距離。 3. 改善了輪胎的磨損狀況。 4. 使用方便，工作可靠。 （二） ASR 的基本組成和工作原理 ASR/TCS 可以通過調節(jié)作用于驅動車輪的驅動力矩 和制動力矩，在驅動過程中防止車輪發(fā)生滑轉。目前在 ASR 系統(tǒng)中通常通過控制節(jié)氣門開度和點火提前角的方式 調節(jié)發(fā)動機的輸出轉矩，從而對作用于驅動車輪的驅動力 矩進行調節(jié)。為了使驅動車輪
6、的轉速迅速降低，或者使兩 側驅動車輪獲得不同牽引力，通常 ASR都可以通過對驅動 車輪施加一定的制動力矩得以實現。 右圖所示為一種較為典型的具有制 動防抱死和驅動防滑功能 ABS/ASR 防滑控制系統(tǒng)，其中 ASR和 ABS共用 車輪轉速傳感器和電子控制單元 (ECU)，只在通往驅動車輪制動輪缸 的制動管路中增設一個 ASR制動壓力 調節(jié)器，在由加速踏板控制的主節(jié)氣 門上方增設一個由步進電機控制的副 節(jié)氣門，并在主副節(jié)氣門處各設置一 個節(jié)氣門開度傳感器，即可實現 ASR 控制。 ASR 制動液壓系統(tǒng)： 下圖中的 ASR 制動壓力調節(jié)器主要包括制動供能裝置（由電動泵和儲 能器組成）和電磁控制閥總
7、成（其中有三個二位二通電磁閥）組成。 （三） ABS和 ASR的比較： 相同點： 1. ABS和 ASR都是通過控制作用于被控制車輪的力矩， 而將車輪的滑動率控制在設定的理想范圍之內，從而縮 短汽車制動距離或提高汽車的加速性能。 2. ABS和 ASR 都要求系統(tǒng)具有快速的反應能力，以適應 車輪附著力的變化；都要求控制偏差量盡可能達到最 ?。欢家蟊M量減少調節(jié)過程中的能量消耗。 不同點： 1. ABS對驅動和非驅動車輪都可進行控制，而 ASR只對 驅動車輪進行控制。 2. 在 ABS控制期間，離合器通常處于分離狀態(tài)（手動變 速），發(fā)動機也處于怠速運轉，而在 ASR控制期間，離 合器處于接合狀態(tài)
8、，發(fā)動機的慣性對 ASR控制有較大影 響。 3.在 ABS控制期間，汽車傳動系的振動較小，在 ASR控制期 間，很容易使傳動系統(tǒng)產生較大的振動。 4.在 ABS控制期間，各車輪之間的相互影響不大，而在 ASR 控制期間，由于差速器的作用會使驅動車輪之間產生較大 的互相影響。 5. ABS只是一個反應時間近似一定的制動控制單環(huán)系統(tǒng)， 而 ASR卻是由反應時間不同的制動控制和發(fā)動機控制等組 成的多環(huán)系統(tǒng)。 （四）控制通道 防滑控制系統(tǒng)中能夠獨立進行制動壓力調節(jié)的制動管 路稱為控制通道。 ABS按照控制通道數 可分為四通道系統(tǒng)、 三通道系統(tǒng)、雙通道 系統(tǒng)和單通道系統(tǒng)， 其布置形式多樣， 如圖： 第三
9、節(jié) 防滑控制系統(tǒng)主要組成件的結構及工作原理 （一）車輪轉速傳感器 車輪轉速傳感器檢測車輪的速度，并將速度信號輸入防滑 控制系統(tǒng)的電子控制單元。目前，用于防滑系統(tǒng)的轉速傳 感器主要有電磁式和霍爾式兩種。 1.電磁式轉速傳感器 通過磁通量的變化產生感應電壓 ,由傳感頭和齒圈兩部分組成。 2.霍爾式轉速傳感器 優(yōu)點： 1.輸出信號電壓幅值不受轉速的影響。 2.頻率響應高 3.抗電磁波干擾能力強。 （二）汽車減速度傳感器 有些 ABS系統(tǒng)中，為了獲得汽車的縱向或橫向減速度，在汽車的車身上 安裝有減速度傳感器。如下圖為采用水銀開關的 G傳感器。 （三） ABS制動壓力調節(jié)器 ABS/ASR制動壓力調節(jié)器
10、的作用是接受電子控制單元 (ECU)的指令，通 過電磁閥的動作來實現車輪制動器制動壓力的自動調節(jié)。它主要由電磁 閥閥體、制動液儲能室、儲能器、制動主缸、液壓助力器與電動泵等組 成。如圖： 下面主要介紹 ABS制動壓力調壓器。 1.電動泵 2.儲能器 a.活塞彈簧式： b.氣囊式： 3.電磁控制閥 ABS系統(tǒng)中都有一個或兩個電磁閥體，其中有若干個電磁控制閥，分別 控制前、后輪的制動。常用的電磁閥有三位三通閥和二位二通閥等。 (1)三位三通閥 (2)二位二通閥 4.壓力控制、壓力警告和液位指示開關 （四）電子控制單元 ABS電子控制單元一般由以下幾個基本電路構成 1.輸入極電路：將轉速傳感器輸入的
11、正弦交流信號轉換成脈 沖方波信號。 2.運算電路：主要是進行車輪線速度、初始速度、滑動率、 加速度及減速度等的運算，以及調節(jié)器的電磁閥控制參 數的運算和監(jiān)控運算 3.輸出級（電磁閥控制）電路：接受運算電路輸入的電磁閥 控制參數信號，控制大功率三極管向電磁閥提供控制電路。 4.安全保護電路：將汽車電源提供的 12V或 14V的電壓變?yōu)殡?子控制單元內部所需的 5V電壓。對電源電路的電壓進行監(jiān) 控，對故障信號進行監(jiān)視，出現故障時停止 ABS系統(tǒng)工作， 點亮 ABS警告燈，并儲存故障碼。 電子控制單元內部電路如下圖： ABS系統(tǒng)故障指示燈 第四節(jié) 制動壓力調節(jié)器的調壓方式及工作原理 （一） ABS調
12、壓方式 （ 1）循環(huán)式制動壓力調節(jié)器：電磁閥直接控制輪缸制動壓力 （ 2）可變容積式制動壓力調節(jié)器：間接控制制動壓力 現在以凌志 LS400轎車的循環(huán)式制動壓力調節(jié)器來說明 ABS系統(tǒng)的調壓工作原理 循環(huán)式制動壓力調節(jié)器是在制動總缸和輪缸之間串聯一電 磁閥，直接控制輪缸的制動壓力，其特點是制動壓力油路和 ABS控制壓力油路相通。 組成：制動踏板機構、制動主缸、回油泵、儲能器、電磁 閥、制動輪缸。 1）常規(guī)制動（升壓）狀態(tài) 此時 ABS系統(tǒng)不工作，制動輪缸與輪缸相通。如圖： 2）保壓狀態(tài) 當轉速傳感器發(fā)出抱死危險信號時，電磁閥處于 “ 保壓 ” 位置。此 時 主缸、輪缸和回油孔相互隔離密封，輪缸
13、中制動壓力保持一定。 3）減壓狀態(tài) 若 “ 保壓 ” 命令發(fā)出后，車輪仍有抱死傾向，電磁閥將輪缸與回油 通道 或儲液室接通，輪缸中的制動液經電磁閥流入儲液室，輪缸壓力下降。 4）增壓狀態(tài) 當壓力下降后車輪轉速太快時，電控單元便切斷通往電磁閥的電流， 主缸和輪缸再次相通，主缸中高壓制動液再次進入輪缸，使制動力增加。 （二） ASR調壓方式 ASR制動壓力調節(jié)器也可以采用流通調壓方式進行防滑轉制動壓力調 節(jié)，故 ASR制動壓力調節(jié)器也分為循環(huán)式和變容積式兩種。 第五節(jié) 轎車防滑控制系統(tǒng) 以下以凌志 LS400為例，介紹轎車防滑控制系統(tǒng)的組成和功能。 LS400轎車的防滑驅動控制系統(tǒng) (TRC)為選
14、裝件，所以國內只有部分 LS400制動防抱死系統(tǒng)中帶有 TRC。 （一） LS400的制動防抱死系統(tǒng) (ABS) 凌志 LS400不帶 TRC的防抱死制動系統(tǒng)零件位置如下圖所示。 在這一系統(tǒng)中，設有前輪左右輪速傳感器各一個，后輪 左右輪速傳感器各一個，共四個車輪速度傳感器檢測車輪的 轉速；在 ABS控制通道中，前輪系統(tǒng)是由確保轉向性能的左 右輪各一個通道組成，后輪系統(tǒng)則只裝設一個通道。 該 ABS系統(tǒng)由輪速傳感器、制動壓力調節(jié)器、電控單 元、控制電路等部分組成。原理和工作方式與前面幾節(jié)中介 紹的基本相同，故本節(jié)主要介紹帶牽引力控制系統(tǒng) (TRC) 的 LS400轎車防滑系統(tǒng)。 （二）牽引力控制
15、系統(tǒng) (TRC) LS400為后輪驅動車。其牽引力控制系統(tǒng) (TRC)是在控 制發(fā)動機輸出功率的同時控制汽車的驅動輪制動系統(tǒng)，即采 用發(fā)動機 /制動器并用控制方法，控制驅動輪轉速，它有助 于避免在起動和加速時容易出現的驅動輪打滑現象，并根據 車速、路面狀態(tài)控制汽車驅動輪的驅動力，和 ABS系統(tǒng)相結 合，保持制動滑移率在 15%30%之間，達到最佳制動效 果。 下圖為 LS400 TRC 系統(tǒng)構成圖， TRC系統(tǒng)由 TRC和 ABS ECU、 TRC制動 執(zhí)行器、 ABS執(zhí)行器、車輪轉速傳感器、副節(jié)氣門位置傳感器和副節(jié)氣門 執(zhí)行器組成。 該系統(tǒng)主要部件及工作原理： 1. 車輪轉速傳感器：與 AB
16、S系統(tǒng)合用，當需要進行防滑控制時才用到。 2. 輔助節(jié)氣門執(zhí)行器：執(zhí)行元件為一步進馬達，接受 ECU指令逐漸關閉 輔助節(jié)氣門。 3.主、副節(jié)氣門位置傳感器：主節(jié)氣門位置傳感器用來檢測節(jié)氣門開度， 并將開度大小信號送入 ECU。副節(jié)氣門位置執(zhí)行器根據來自 ABS和 TRC ECU的信號，打開和關閉副節(jié)氣門，以控制發(fā)動機輸出功率。 4.TRC 制動執(zhí)行器： TRC工作過程是由 TRC泵和 TRC 制動執(zhí)行器來完成 的。制動執(zhí)行器是用來傳送液壓并釋放從制動分泵來的液壓。 5.ABS 和 TRC ECU 控制邏輯 6.故障保護功能 LS400 TRC系統(tǒng)控制電路如右 圖所示： 第六節(jié) 防滑控制系統(tǒng)的維
17、護與檢修 （一）使用與維修中的一般注意事項 1. 拆裝系統(tǒng)中的電器元件和線束插頭，應先斷開點火開關。 2. 不可用充電機起動發(fā)動機，也不要在蓄電池與汽車電系連 接的情況下，對蓄電池進行充電。 3. 避免電子控制單元受到碰撞和敲擊。 4. 在高溫環(huán)境（如烤漆作業(yè)）下，應拆下電子控制單元；在 焊接電器元件與線路時，應拔下線束插頭。 5. 不要讓油污沾染電子控制單元，特別是電子控制單元的端 子。 6. 要注意對蓄電池的電壓進行檢查，特別是長時間停駛后初 次起動時。 7. 不要使車輪轉速傳感器和傳感器齒圈沾染油污或其他臟 污，且不要敲擊輪速傳感器。 8. 維修帶有防滑制動功能的制動系統(tǒng)時，應首先將蓄能
18、器中 的高壓制動液完全釋放。 9. 具有防滑控制功能的制動系統(tǒng)應使用專用的管路。 10. 大多數防滑控制系統(tǒng)中的車輪轉速傳感器、電子控制單元 和制動壓力調節(jié)裝置如果損壞，應該進行整體更換。 11. 在對制動液壓系統(tǒng)進行維修以后，或者在使用過程中發(fā)覺 制動踏板變軟時，應按照要求的方法和順序對制動系統(tǒng)進 行空氣排除。 12. 應盡量選用汽車廠家推薦的輪胎。 13. 在防抱死警告燈持續(xù)點亮的情況進行制動時，應注意控制 制動強度。 （二）防滑控制系統(tǒng)的故障自診斷 當防抱死警告燈持續(xù)點亮時，就表明系統(tǒng)因故障已退出工作 狀態(tài)，已將故障情況以故障代碼的形式儲存記憶。大多數具 有自診斷功能的防滑控制系統(tǒng)可以通
19、過跨接診斷插座中相應 的端子，根據儀表板上的警告燈或 ECU 上的發(fā)光二極管的 閃爍情況讀取故障代碼，然后從維修手冊中查找故障代碼所 代表的故障情況，也可以利用解碼器直接讀取故障代碼。 通過警告燈或發(fā)光二極管閃爍的方式，讀取故障代碼的 一般順序是： 1. 將點火開關至于斷開位置 (OFF)； 2. 用跨接線跨接診斷插座中的相應端子； 3. 將點火開關置于點火位置，以正確的方法計數警告燈或發(fā) 光二極管的閃爍次數，確定故障代碼； 4. 從維修手冊中查找故障代碼所代表的故障情況。 利用解碼器讀取故障代碼時，選擇合適插頭的線束與診斷 插座和解碼器插接，再選擇相應的軟件，從解碼器的顯示 屏上就可以直接讀
20、取簡明的故障情況。 在防滑控制系統(tǒng)的故障排除以后，還要需要通過特定的方 法清除電子控制單元 (ECU) 中存儲的故障代碼。否則，盡 管系統(tǒng)已經恢復正常，但電子控制單元 (ECU) 仍將儲存記 憶故障代碼。 （三）故障診斷與排除的一般步驟 當防滑控制系統(tǒng)的警告燈（包括防抱死警告燈和防滑 轉警告燈）持續(xù)點亮時，或感覺防滑控制系統(tǒng)工作時，應及 時對系統(tǒng)進行故障診斷和排除。 故障診斷與排除的一般步驟如下： 1. 確認故障情況和故障癥狀； 2. 對系統(tǒng)進行直觀檢查，檢查是否有制動液滲漏、導線破 損、插頭松脫、制動液液位過低等現象； 3. 讀取故障代碼，再根據維修手冊查找故障代碼所代表的故 障情況； 4. 根據讀取的故障情況，利用必要的工具和儀器對故障部位 進行深入檢查，確診故障部位和故障原因。 5. 排除故障； 6. 清除故障代碼； 7. 檢查警告燈是否仍然繼續(xù)點亮； 8. 警告燈不再持續(xù)點亮后，進行路試，確診系統(tǒng)是否恢復正 常工作。 思考題 14 1.敘述 ABS工作原理。 2.ABS與 ASR有何異同？ 3.ASR調壓方式有哪些
汽車防滑控制系統(tǒng)
