防抱死系统的组成及工作原理
防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Brake System,即ABS,可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予刹车油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压力使得气囊重复作用,如此在一秒钟内可作用60~120次,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械的“点刹’。因此,ABS防抑死系统,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在刹车时不被锁死,不让轮胎在一个点上与地面摩擦,从而加大摩擦力,使刹车效率达到90%以上,同时还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%—90%、30%—10%、15%—20%。
经过深入研究发现,汽车与地面产生最大摩擦力并不是在车轮完全被抱死,即完全没有转动、只有滑动的时候,而是在既有转动又有滑动的某个时候。摩擦力与“滑移率”的关系,如图
车轮与地面附着力和滑移率的关系
所谓滑移率实际上就是汽车在行驶的某一段时间内,其行驶的路程总是由轮子滚动的路程和滑过的路程两部分组成的(未制动时,因滑动很小而可忽略不计),而汽车滑行路程和它行驶的总路程之比就称为滑移率,即:
滑移系数=
某一时段汽车行驶总距离
同一时段车轮滚动的距
汽车制动阀
某一时段汽车行驶总距-
实验证明当滑移率在15%-20%时,车轮与地面的附着力有较大的数值。因此,为了取得较好的制动效果,制动系统不能把车轮抱死,而是适当的抱紧使其还有一定的转动。这也就是说,制动夹紧力并不
是愈大愈好,而是要恰到好处。为了能使液压夹紧力“恰到好处”就必须对液压动力进行控制,而且控制的依据便是滑移系数。根据上述公式可知,需要随时把车速(总距)和轮速(滚距)信息传
给中央处理器(CPU),计算出滑移率后再去控制液压夹紧力,使得滑移率总是在理想的状态(15%-20%)。所以,防抱死制动系统实际上就是一套电子控制系统。
本田雅阁轿车的电子控制防抱死制动系统是以车轮的滑移率为控制参数的。该系统主要由轮速传感器、电子控制装置和制动压力调节器等三大部分组成车辆前、后四轮各设有一轮速传感器,制动管路采取四通道X形布置形式,前轮独立控制,后轮实行低选择方式控制(以容易抱死的车轮为控制标准)如图:
本田汽车制动时,每个车轮的转速传感器,将关于各车轮的转速信号输入ABS控制装置,而ABS控制装置则根据各轮转速传感器提供的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定,并形成相应的控制指令控制ABS调制器。调制器则根据计算机对各轮的指令,对各轮自制动分泵的制动压力进行调节,其液压管路由四支独立的油路组成,每一个车轮一支油路。本田轿车的ABS,其两前轮实施单独调节装置,即ABS控制装置分别检测、确定两前轮的滑动率,依据每个车轮的实际情况单独调节其制动压力,两轮工作是相互独立。而对于两后轮,其ABS 的调节是根据后轮中速度较慢的车轮进行的,ABS控制装置同样分别检测、确定后轮的滑动率,但根据两后轮中有先抱死趋势车轮的滑动率,来确定压
力调节方式,并以相同的方式同时调节控制两后轮的制动压力,以确保两后轮的制动力相等,从而避免后轴侧滑或甩尾。由于制动系统才用的是X型管路布置,后两轮不属于同一管路,因此ABS调制器要求每个后车轮的一对电磁阀,因根据“选择慢”的原则,接受相同的指令,以同样的方式进行调节控制。其油压的控制有三种模式,即压力减小、压力保持和压力升高模式。
(1)轮速传感器。轮速传感器为电磁式,其功用是检测车轮的速度。轮速传感器实际上为一电磁脉冲发生器,主要由传感头与齿圈两部分组成。齿圈固装在轮毂上与车轮一起旋转。传感头安装在齿圈的径向方向,它主要由永磁体、极轴与感应线圈等组成。当齿圈随轮子一起旋转时,齿圈的齿牙与齿隙
交替的对向传感头的极轴,因而传感头感应线圈内部的磁通将交替变化而产生感应电动势,且由感应线圈末端的电缆将此信号输入ABS控制装置。感应电动势(电压)信号频率的高低便能精确的反映出车轮转动速度的高低。
轮速传感器的原理图
(2)ABS压力调节器。ABS压力调节器为循环式,它主要由进、排油电磁阀、回油泵电机、储液罐及储能器等组成,如下图。车辆每一车轮均设有一进油电磁阀和一排油电磁阀。循环式压力调节器将由ABS控制装置根据滑移率信号,通过指令进、排油电磁阀的开闭而直接控制各轮缸的制动压力。
1)升压(常规制动)。进油阀打开,排油阀关闭(两阀均无电流通过),制动主缸的制动液将直接进入轮缸,轮缸压力将随主缸压力的增加而增加。
此时,ABS不工作,回油泵也不需要工作。
2)保压。当ABS控制装置给进油阀通以电流时,进油阀关闭,排油阀保持关闭,主缸与轮缸的液压因而相互隔绝,轮缸中将保持一定的制动压力。
3)减压。当ABS控制装置给进油阀与排油阀均通以电流时,进油阀关闭,排油阀打开,制动轮缸中的制动液将经排油阀流至储液罐(制动主缸的制动液因进油阀的关闭而不再进入轮缸)轮缸中的制动压力下降。回油泵为柱塞式,由回油泵电动机驱动。在减压开始时,回油泵电动机工作,储液罐中的制动液将由回油泵泵出,经蓄压器后返回制动主缸。蓄压器为咦内装活塞和
弹簧的油缸,它位于回油泵与制动主缸之间,起暂时储存制动液的作用。(3)ABS控制装置及其功能。ABS控制装由一单板印刷电路板构成。电路板上安装有电阻、二极管、三极管及大规模的集成电路。电路板封装在电子控制装置中。
ABS控制装置具有的功能:
1)制动防抱死功能。行车制动时,ABS控制装置将根据轮速传感器输入的信号确定车轮速度,并由车轮速度计算出行车速度,再由行车速度
与车轮速度计算出车轮的滑移率。当车轮的滑移率超过控制装置设定
的参考滑移率值时,ABS控制装置将驱动进、排油电磁阀动作,以实
行系统的减压、保压、升压的循环过程,使车辆在理想的滑移率
(15%~20%)下制动停车,有效的防止了制动时车轮的抱死现象,提
高了车辆的制动效能与制动时的方向稳定性。
2)故障自诊断功能与ABS指示灯控制装置内配备有一个主CPU和一个辅助CPU,工作时,主、辅CPU将互相检查对方的故障并检查系统电路。
当自诊断系统检测到某一故障信息时,系统将储存故障码(DTC),并
同时点亮仪表板上的ABS指示灯以提示系统有故障。故障码DTC也可
由ABS指示灯闪烁时间长短的间隔规律予以读取。
3)失效保护功能。当故障自诊断系统检测到系统有故障时,ABS控制装置的失效保护功能将断开失效保护继电器,从而断开电磁阀、关闭回
油泵电动机,中止ABS工作并实行常规制动。