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1、 汽車液壓與液力傳動 Vehicle hydraulic drive Technology 教師：陳澤宇 東北大學(xué)專業(yè)課 Part seven 制動防抱死系統(tǒng)及其液壓控制技術(shù) Anti-lock Braking System and its hydraulic system 1 ABS的組成與工作原理 2 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 3 4 Contents 制動防抱死系統(tǒng)概述 ABS液壓控制回路 ABS/ASR液壓控制回路 5 第 7章 制動防抱死系統(tǒng)及其液壓控制技術(shù) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的作用與意義 制動防抱死系統(tǒng)（ Anti-locked Braking System， AB
2、S） 是一種防 止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。 驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)（ Acceleration Slip Regulation ， ASR） TCS- Traction Control System Electronic Stability Program, ESP 車身電子穩(wěn)定系統(tǒng) 第 7章 制動防抱死系統(tǒng)及其液壓控制技術(shù) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的作用與意義 制動防抱死系統(tǒng)（ Anti-locked Braking System， ABS） 是一種防 止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。 如果制動過程中車輪抱死 ？ 阻力系數(shù)降低，使制動距
3、離增加 如果前輪抱死，汽車會失去轉(zhuǎn)向能力 如果后輪抱死，汽車會失去穩(wěn)定性，容易發(fā)生側(cè)滑 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的作用與意義 制動防抱死系統(tǒng)（ Anti-locked Braking System， ABS） 是一種防 止汽車緊急制動時車輪被抱死滑移的一種汽車輔助安全裝置。 ABS的作用 充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，從而縮短制動距離。 確保前輪不會喪失轉(zhuǎn)向能力 避免后輪側(cè)滑 減少汽車制動時輪胎的磨損 如果制動過程中車輪抱死 ？ 第 7章 制動防抱死系統(tǒng)及其液壓控制 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的誕生與發(fā)展 英國人霍納摩爾 1920年研制發(fā)明并
4、申請專利； 德國博世 (Bosch)公司于 1936年申請一項電液控制的 ABS裝置 專利 ,促進(jìn)了制動防抱死系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用； 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的誕生與發(fā)展 20世紀(jì) 40年代末， ABS成為了飛機的標(biāo)準(zhǔn)配備裝置； 福特汽車公司于 1954年在林肯車上裝用法 國航空公司的 ABS裝置； 1969 年福特使用了 真空助力的 ABS制動器。 亨利福特 Henry. Ford 18631947 20世紀(jì) 50年代， ABS正式進(jìn)入汽車領(lǐng)域； 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的誕生與發(fā)展 博世公司與奔馳公司于 19
5、78年合作研制出三通道四輪帶有數(shù)字式 控制器的 ABS系統(tǒng)，并批量裝于奔馳轎車上。 20世紀(jì) 80年代中期以后，借助于電子控制技術(shù)的進(jìn)步， ABS的 更為靈敏、成本更低、安裝更方便、價格也更易被中小型家用轎車 所接受， ABS的市場占有率迅速上升。 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.1 制動防抱死系統(tǒng) 概述 ABS的分類 控制通道 能夠獨立進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路。 四通道 ABS系統(tǒng) 三通道 ABS系統(tǒng) 二通道 ABS系統(tǒng) 單通道 ABS系統(tǒng) 高選擇方式控制 低選擇方式控制 同時控制 選擇方式 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.2 ABS的組成與基本工作原理 ABS的系統(tǒng)組成 圖 7-1
6、ABS防抱死制動系統(tǒng)組成圖 ABS系統(tǒng)通常由車輪速度傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)器、制動主缸、 制動輪缸和電控單元 ECU等組成。 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.2 ABS的組成與基本工作原理 實時地檢測車輪的轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為 一個電壓脈沖信號，發(fā)送給 ECU單元。 圖 7-2 輪速傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 ABS基本工作原理 輪速傳感器 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.2 ABS的組成與基本工作原理 ABS基本工作原理 車 輪 制 動 輪 缸 輪 速 傳 感 器 E C U 電 磁 閥 制 動 主 缸 換 向 油 路 制 動 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 制 動 踏 板 保 壓 升 壓 減 壓 圖 7-3 A
7、BS系統(tǒng)基本工作流程 控制器 ECU根據(jù)輪速傳感器信號，判斷車輪轉(zhuǎn)動狀態(tài)，控制電磁閥 動作，使系統(tǒng)升壓、保壓或減壓將滑轉(zhuǎn)率保持在 20%左右區(qū)域。 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.2 ABS的組成與工作原理 ABS基本控制策略 圖 7-4 博世 ABS控制策略 ECU根據(jù)輪速信息計算車速、 滑動率、車輪加速度等。 ABS控制策略在 ECU中運行。 控制電磁閥電流改變油路 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 限壓閥 當(dāng)前、后制動管路壓力 p1和 p2由零同步增長到一定值后，即自動將后制 動管路中的壓力值限定不變。 圖 7-5 限壓閥結(jié)構(gòu)圖 1-閥蓋； 2-閥門； 3-
8、活塞； 4-密封圈； 5-彈簧； 6-閥體； 當(dāng) p1較低時，閥口保持開啟， p2=p1 工作原理 當(dāng) p1增大到一定程度（ ps）時，壓縮彈 簧 使閥口關(guān)閉， p2不再隨 p1繼續(xù)增大 特性曲線 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 比例閥 當(dāng)前后制動管路壓力與同步增長到一定值后，使后輪管路壓力的 增量小于前輪管路壓力的增量。 1-閥； 2-活塞； 3-彈簧 圖 7-6 比例閥結(jié)構(gòu)圖 2 2 1 1p A p A F 工作原理 由于有效面積差， p2與 p1同步增長的同時， 產(chǎn)生下壓力克服彈簧力。 21()sp A A F 之后， p2與 p1不再同步增長，而是滿足
9、如下關(guān)系： 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 比例閥 當(dāng)前后制動管路壓力與同步增長到一定值后，使后輪管路壓力的 增量小于前輪管路壓力的增量。 1-閥； 2-活塞； 3-彈簧 圖 7-6 比例閥結(jié)構(gòu)圖 工作原理 特性曲線 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 感載閥 根據(jù)不同的裝載質(zhì)量而改變制動力分配關(guān)系特性曲線。 圖 7-7 感載閥結(jié)構(gòu)圖 a. 感載限壓閥 b. 感載比例閥 通過載荷控制彈簧力，改變 ps 感載限壓閥 感載比例閥 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 電磁閥 配合 ECU的指令改變油路方向，從而調(diào)節(jié)制動
10、壓力。 三位三通電磁閥 圖 7-8 三位三通電磁閥示意圖 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 電磁閥 配合 ECU的指令改變油路方向，從而調(diào)節(jié)制動壓力。 三位三通電磁閥 圖 7-8 三位三通電磁閥示意圖 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.3 ABS制動力調(diào)節(jié)控制閥 電磁閥 配合 ECU的指令改變油路方向，從而調(diào)節(jié)制動壓力。 三位三通電磁閥 圖 7-9 二位二通電磁閥示意圖 二位二通電磁閥 1頂桿； 2殼體； 3限壓閥； 4球閥； 5復(fù)位彈簧 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 循環(huán)式制動壓力控制回路 圖 7-10 ABS防抱死制動控制回路 主缸
11、踏板 液壓部 件 線圈 儲液 器 ECU 傳感 器 輪缸 電磁 閥 回油 泵 ABS增壓狀態(tài) 電磁閥不通電， ABS不工 作，回油泵也不工作，進(jìn)入常 規(guī)制動階段 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 循環(huán)式制動壓力控制回路 主缸 踏板 液壓部 件 線圈 儲液 器 ECU 傳感 器 輪缸 電磁 閥 回油 泵 圖 7-10 ABS防抱死制動控制回路 ABS增壓狀態(tài) ABS保壓狀態(tài) 電磁閥通較小的電流，電磁 閥處于保壓位置。 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 循環(huán)式制動壓力控制回路 主缸 踏板 液壓部 件 線圈 儲液 器 ECU 傳感 器 輪缸 電磁 閥
12、回油 泵 圖 7-10 ABS防抱死制動控制回路 電磁閥通較大的電流，電 磁閥處于減壓位置。 ABS增壓狀態(tài) ABS保壓狀態(tài) ABS減壓狀態(tài) 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 循環(huán)式制動壓力控制回路 圖 7-11 三通道 ABS防抱死制動控制回路 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 2位 2通閥循環(huán)式制動壓力控制回路 總泵 常開閥 常閉閥 常開閥斷電： ON 常閉閥斷電： OFF 圖 7-12 2位 2通電磁閥 ABS系統(tǒng)原理圖 常規(guī)制動階段 ABS不起作用，油壓正常升壓 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 2位 2通閥循環(huán)式
13、制動壓力控制回路 總泵 常開閥 常閉閥 圖 7-12 2位 2通電磁閥 ABS系統(tǒng)原理圖 保壓制動階段 常開閥通電： OFF 常閉閥斷電： OFF 兩個閥均關(guān)閉，油壓保持不變 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 2位 2通閥循環(huán)式制動壓力控制回路 總泵 常開閥 常閉閥 圖 7-12 2位 2通電磁閥 ABS系統(tǒng)原理圖 減壓制動階段 常開閥通電： OFF 常閉閥通電： ON 進(jìn)口關(guān)閉，出口打開，油壓卸荷減壓 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 2位 2通閥循環(huán)式制動壓力控制回路 圖 7-13 2位 2通電磁閥 ABS系統(tǒng)回路圖 完整油路圖 第 7章 制
14、動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 容積式制動壓力調(diào)節(jié)器回路 主缸 踏板 液壓部 件 控制活 塞 單向 閥 柱塞 電磁 閥 線圈 儲液 器 泵 傳感 器 輪缸 ECU 儲能 器 ABS增壓狀態(tài) 電磁閥無電流，柱塞左移，控制活 塞在彈簧作用下左移頂開單向閥。 圖 7-14 容積式 ABS壓力調(diào)節(jié)器原理圖 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 容積式制動壓力調(diào)節(jié)器回路 主缸 踏板 液壓部 件 控制活 塞 單向 閥 柱塞 電磁 閥 線圈 儲液 器 泵 傳感 器 輪缸 ECU 儲能 器 ABS增壓狀態(tài) ABS減壓狀態(tài) 控制活塞在壓力油作用下右移，輪 缸側(cè)容積增大，制動壓力
15、減小。 圖 7-14 容積式 ABS壓力調(diào)節(jié)器原理圖 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS液壓控制回路 容積式制動壓力調(diào)節(jié)器回路 主缸 踏板 液壓部 件 控制活 塞 單向 閥 柱塞 電磁 閥 線圈 儲液 器 泵 傳感 器 輪缸 ECU 儲能 器 ABS增壓狀態(tài) ABS減壓狀態(tài) ABS保壓狀態(tài) 控制活塞保持在某一位置，輪 缸側(cè)的容積不發(fā)生變化。 圖 7-14 容積式 ABS壓力調(diào)節(jié)器原理圖 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.5 ABS/ASR液壓控制回路 驅(qū)動防滑控制 ASR 驅(qū)動防滑控制系統(tǒng) (Acceleration Slip Regulation,ASR)，用來對驅(qū) 動輪的滑轉(zhuǎn)率進(jìn)
16、行控制。 提高汽車起步、加速的牽引力 提高在溜滑路面行駛的行駛穩(wěn)定性 ASR基本概念 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.5 ABS/ASR液壓控制回路 ASR控制方式 直接對發(fā)生空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪加以制動，反映時間最短。普遍采用 ASR 與 ABS組合的液壓控制系統(tǒng)。 發(fā)動機輸出功率控制 在汽車起步、加速時， ASR控制器輸出控制信號，控制發(fā)動機輸出 功率，以抑制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。 輔助節(jié)氣門控制 燃油噴射量控制 延遲點火控制 驅(qū)動輪制動控制 與 ABS共用 ECU 與 ABS共用輪速傳感器 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.5 ABS/ASR液壓控制回路 ASR控制方式 LSD能對差速器鎖止裝置進(jìn)行控制，當(dāng)驅(qū)動輪單邊滑轉(zhuǎn)，使非滑轉(zhuǎn) 車輪還有正常的驅(qū)動力。 防滑差速鎖控制 LSD 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.5 ABS/ASR液壓控制回路 ABS/ASR控制回路 圖 7-15 ABS/ASR 壓力調(diào)節(jié)器原理圖 電磁閥不通電 ASR不工作 液壓回路控制關(guān)系 右位 ASR增壓驅(qū)動輪制動 中位 ASR保壓 移到右位 ASR系統(tǒng)減壓 第 7章 制動防抱死液壓系統(tǒng) 7.4 ABS/ASR液壓控制回路 2位 2通 ABS/ASR控制回路 圖 7-16 2位 2通閥 ABS/ASR 壓力調(diào)節(jié)器原理圖 the End
ABS制動防抱死系統(tǒng)及其液壓控制
