汽车ABS电控系统设计教案
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(ABS电控装置故障的诊断)教案(最终五篇)第一篇:(ABS电控装置故障的诊断)教案【课题】活动3 电控防抱死制动系统(ABS)电控装置故障的诊断【情景描述】电控防抱死制动系统(ABS)能有效地提高汽车制动性能,当汽车制动时出现车轮抱死拖滑,车轮防抱死制动失效时,可能电控防抱死制动系统(ABS)的电控装置等有故障,需要进行诊断分析并加以排除,以恢复汽车制动性能。
此项工作要求掌握 ABS 电控装置的工作原理和故障诊断方法。
【教材版本】吕坚.汽车运用与维修专业课程改革试验教材——汽车故障诊断.北京:高等教育出版社,2009 【教学目标】知识目标:通过讲解与演示,知道ABS电控装置的基本组成和工作原理;知道故障诊断的基本流程。
能力目标:通过演示与实训,使学生会正确使用汽车专用诊断仪读取和清除故障信息;会使用万用表检测元件工作状况。
情感目标:渗透专业学习与实际相结合的思想,从而激发学生学习专业课的兴趣。
【教学重点、难点】教学重点:ABS电控装置控制原理。
教学难点:ABS电控装置的诊断与检测。
【教学媒体及教学方法】本节课通过使用理论—-实操一体化的教学方法,调动学生的学习积极性,注重培养学生观察分析、实践动手能力,针对不同的学生采用因材施教的方法,使全体学生在任务引领下的学习中都能有所收获。
使用教材项目六活动3,使用电控ABS台架和诊断、检测仪器实物和投影仪播放的多媒体演示素材。
本节内容可大体分为三部分,对每一部分内容结合采用讲授法、演示法、实习操作等不同的教学方法。
一是通过演示,讲授电控ABS 电控装置的组成和控制原理;二是通过演示法、实习操作使学生进一步熟悉、理解和掌握电控ABS电控装置的诊断,以及无故障代码故障的诊断与检测操作方法。
【课时安排】4课时(180分钟)【教学建议】教学采用理实一体化方法,在教学过程中应交替使用ABS台架、ABD电控单元和诊断仪实物、多媒体和教材。
根据学生基本情况及学习中的总体反应,加强和学生的互动,使学生积极地参与到教学活动中来。
ABS防抱死控制系统故障检修学生手册一、理论知识准备1、ABS系统组成①基本制动:制动踏板,真空助力器,制动主缸,制动管路,制动分泵,制动盘/鼓②ABS:轮速传感器,线束,ABS 指示灯,电子控制器,液压模块2、ABS系统分类一是按生产厂家分类,二是按控制通道分类。
以下主要介绍按通道分类的方法。
在ABS中,对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。
ABS装置的控制通道分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。
3、ABS 系统工作原理在汽车以大于或等于20公里/小时车速运行过程中,驾驶员踩下制动踏板紧急制动时,ABS 系统的控制单元(ABS ECU)接收到制动灯开关接通信号,由装在车轮上的转速传感器采集4个车轮的转速信号,送到ABS控制单元计算出每个车轮的线速度和车速进而推算出车辆的减速度及车轮的滑移率判断车轮是否有抱死的趋势。
ABS工作过程可以分为建压阶段、保压阶段、降压阶段和升压阶段。
(1)建压阶段:制动时,通过助力器和总泵建立制动压力。
此时常开阀打开,常闭阀关闭,制动压力进入车轮制动器,车轮转速迅速降低,直到ABS电子控制单元通过转速传感器识别出车轮有抱死的倾向为止。
建压阶段状态示意图(2)保压阶段:ABS电子控制单元通过转速传感器得到的信号识别出车轮有抱死的倾向时,即向液压控制单元发出控制信号关闭常开阀,此时常闭阀仍然关闭,使制动器中的压力保持不变。
保压阶段状态示意图(3)降压阶段:在制动压力保持不变后,控制单元还不断检测车轮转速信号,若判断出车轮仍有抱死倾向时,ABS电子控制单元立即向液压控制单元发出控制信号打开常闭阀,起动液压泵工作,制动液从制动器经低压蓄能器被送回到制动总泵,制动压力降低,制动踏板微量顶起,车轮抱死程度降低,车轮转速开始上升。
降压阶段状态示意图(4)增压状态为了取得最佳的制动效果,当车轮达到一定转速后,ABS电子控制单元再次命令常开阀打开,常闭阀关闭。
随着制动压力增加,车轮再次被制动和减速。
一.复习(10)柴油机增压器由那几部分组成?二教学过程(60')第六章电子控制防抱死制动系统功用:保证汽车在任何路面上进行紧急制动时,自动控制和调节车轮制动力,防止车轮完全抱死,从而得到最佳制动效果。
二、ABS系统的基本工作原理1.最佳制动效果(1)、普通制动装置工作时三个阶段:车轮作纯滚动阶段:滑移率S=0;边滚动边滑动阶段:滑移率S介于0和100%之间;抱死后的滑拖阶段:滑移率S=100%从这三个阶段可以看出,随着制动强度的增加,车轮从滚动状态逐步转变成滑动状态。
车轮抱死滑拖时,制动力降低,而且无法控制汽车的行驶方向,出现不稳定状态。
(2)、滑移率S在15%-20%之间时,具有最大的付着系数,可获得最佳制动效果。
0<S<(15%-20%)称为稳定区域;(15%-20%)<S<100%称为非稳定区域。
2.ABS系统的基本工作原理四个车轮各有一个传感器,检测车轮速度的变化,并将其信号输送给电控单元,电控单元将送来的信号处理后发出控制指令给液压调节器。
电控单元是ABS系统的控制中心;液压调节器是ABS系统的执行控制装置。
只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象,ABS系统是不工作的,制动主缸中的制动液可直接通过液压调节器进入制动工作缸产生制动力。
车轮快要抱死------车轮传感器发出的转速信号------ ABS系电控单元判断------向液压调节器发出控制指令------液压调节器控制着制动工作缸中液压力迅速变化-------始终将车轮的滑移率控制在20%左右。
尽量发挥了制动系统的制动力而使车轮又不被完全抱死,最大限度地保证了制动时汽车的安全性,并缩短了制动距离。
3、ABS系统的分类(1):根据液压调节系统不同可分为:整体式:将制动主缸与液压调节系统制作为一体;分离式:将液压调节系统独立安装在制动主缸与工作缸之间。
(2):根据控制通道不同可分为:三通道控制式:两前轮各有一条控制通道,两后轮共用一条控制通道;四通道控制式:四个车轮各有一条控制通道。
汽车电器与电子技术课程设计说明书题目:华夏HX7160轿车电器与电子设备线路设计模块四——ABS电控系统线路设计与分析学院:交通与车辆工程学院班级:交通运输1002学号:1011022047姓名:董鹏举指导老师:邵金菊二0一三年七月十八日华夏HX7160 ABS系统线路设计与分析一、ABS电控系统的组成、类型特点1、系统组成与结构ABS电控系统主要由电子控制装置、执行器、传感器三部分组成。
2、系统功能ABS系统具有防抱死控制(ABS)、电子控制制动力分配(EBV)和故障自诊断等功能。
ABS系统正常工作时,电控单元根据各车轮转速传感器的检测信号控制液压单元调节各轮缸的制动液压,避免车轮抱死;当ABS系统不起工作时,对后桥制动液压进行电子制动力分配控制,避免后轮抱死现象;当ABS系统出现故障时,电控单元中止控制功能,制动系按照常规方式工作,同时ABS 报警灯点亮,向驾驶员发出警告信号,并将故障内容自动储存在电控单元的专用储存器内以便于检修。
二、主要传感器、电控单元、执行单元的作用及工作原理1、电子控制装置ABS系统电子控制部分可分为电子控制器(ECU)、ABS控制模块、ABS计算机等,以下简称ECU。
作为系统的控制中心,它实际上是一个微型计算机,所以又常称为ABS(ECU)电脑。
ABS ECU由输入电路、数字控制器、输出电路和警告电路组成。
作用与工作原理:图1 ECU工作原理电控单元与压力调节器组装在一起,形成整体式模块控制结构,该系统采用三通道控制模式,每个前轮使用一个通道进行独立控制;两个后轮共用一个通道,电控单元根据前后轮滑移率的变化情况,根据低选原则,对后轮进行一同控制。
ECU主要任务是连续监测接受4个车轮转速传感器送来的脉冲信号,并进行测量比较、分析放大和判别处理,计算出车轮转速、车轮减速度以及制动滑移率,再进行逻辑比较分析4个车轮的制动情况,一旦判断出车轮将要抱死,它立刻进入防抱死控制状态,通过电子控制单元向液压单元发出指令,以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力,防止车轮抱死。
汽车ABS控制系统设计汽车防抱死制动系统(简称ABS)是提高和改善汽车制动性能的重要途径,它能充分发挥轮胎与路面的潜在附着力,最大限度地改善汽车的制动性能,以满足行车安全的需要,它一直是人们追求的目标。
虽然ABS的理论基础早已确立,但鉴于相关工业如电子技术水平的限制,使可靠性、价格效益比成为ABS发展道路上的两大障碍。
20世纪80年代以来,由于电子技术的发展,ABS可靠性得以完善,加之汽车行驶速度的提高,致使制动时车轮抱死拖滑成为行车安全的重大隐患之一,为了改善制动性能,保障行车安全,促进了ABS的使用日益广泛。
1.汽车ABS的基本组成原理分类1.1基本组成与功能汽车防抱死系统一般由车轮速度传感器、发动机速度传感器、电磁阀、计算机(电脑)和液压控制单元(液压调节器)组成。
目前,最新的ABS已发展到第5代,现今的ABS还有多方面的功能,比如:1、电子牵引系统(ETS)2、驱动防滑调整装置(ASR)3、电子稳定程序(ESP)4、辅助制动器1.2工作原理ABS是常规制动装置基础上的改进型技术。
它的工作原理是,依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传感器,通过计算机控制。
紧急制动时,一旦发现某个车轮抱死,计算机立即指令压力调节器使该轮的制动分泵泄(减)压,使车轮恢复转动。
ABS的工作过程实际上是抱死-松开-抱死-松开的循环工作过程,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态,有效地克服紧急制动时的跑偏、侧滑、甩尾,防止车身失控等情况的发生。
霍尔式ABS转速传感器,能保证在很低的速度下都有很强的信号。
响应时间快。
基本原理是发生脉冲数目即时检测转速。
1.3 ABS的分类1.3.1按机械式、电子式分类,两者有以下不同1、电子式ABS是根据不同的车型所设计的,它的安装需要专业的技术,如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计和电瓶容量,没有通用性;机械式ABS的通用性强,只要是液压刹车装置的车辆都可使用,可以从一辆车换装到另一辆车上,而且安装只要30分钟。
一.复习10柴油机增压器由那几部分组成二教学过程60'第六章电子控制防抱死制动系统功用:保证汽车在任何路面上进行紧急制动时;自动控制和调节车轮制动力;防止车轮完全抱死;从而得到最佳制动效果..二、ABS系统的基本工作原理1.最佳制动效果1、普通制动装置工作时三个阶段:车轮作纯滚动阶段:滑移率S=0;边滚动边滑动阶段:滑移率S介于0和100%之间;抱死后的滑拖阶段:滑移率S=100%从这三个阶段可以看出;随着制动强度的增加;车轮从滚动状态逐步转变成滑动状态..车轮抱死滑拖时;制动力降低;而且无法控制汽车的行驶方向;出现不稳定状态..2、滑移率S在15%-20%之间时;具有最大的付着系数;可获得最佳制动效果..0<S<15%-20%称为稳定区域;15%-20%<S<100%称为非稳定区域..2.ABS系统的基本工作原理四个车轮各有一个传感器;检测车轮速度的变化;并将其信号输送给电控单元;电控单元将送来的信号处理后发出控制指令给液压调节器..电控单元是ABS系统的控制中心;液压调节器是ABS系统的执行控制装置..只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象;ABS系统是不工作的;制动主缸中的制动液可直接通过液压调节器进入制动工作缸产生制动力..车轮快要抱死------车轮传感器发出的转速信号------ ABS系电控单元判断------向液压调节器发出控制指令------液压调节器控制着制动工作缸中液压力迅速变化-------始终将车轮的滑移率控制在20%左右..尽量发挥了制动系统的制动力而使车轮又不被完全抱死;最大限度地保证了制动时汽车的安全性;并缩短了制动距离..3、ABS系统的分类1:根据液压调节系统不同可分为:整体式:将制动主缸与液压调节系统制作为一体;分离式:将液压调节系统独立安装在制动主缸与工作缸之间..2:根据控制通道不同可分为:三通道控制式:两前轮各有一条控制通道;两后轮共用一条控制通道;四通道控制式:四个车轮各有一条控制通道..三、ABS系统的优点及局限性1、ABS系统的优点:改善了汽车制动时的横向稳定性;使汽车具有足够的横向稳定能力;改善了汽车制动时的转向操纵性能和制动效能;减少了制动距离;制动减速度增大;减少了轮胎局部的过度磨损等..2、ABS系统的缺陷:主要表现在安全性能方面..机械控制式ABS系统;线路过多;一旦接触不良;就会发生故障..电子控制方式发生电气接触不良;异常信号被输入电控单元;使整个系统紊乱引起误动作..第二节防抱死制动系统的控制方式及控制原理ABS系统的控制方式主要有预测控制和模仿控制两种方式..一、预测控制方式预测控制方式:预先规定控制参数和设定值等控制条件;然后根据检测的实际参数与设定值进行比较;对制动过程进行控制..根据控制参数的不同;预测控制可分为下列几种形式..1.以车轮减速度为控制参数的控制方式1.该形式是以车轮的减速度为控制参数..2.优点:这种控制方式在高速档或空档进行紧急制动的特定条件下;防止车轮抱死效果较好;3.不足:汽车以低速档行驶时;由于制动时驱动轮的减速度达不到设定值—ao;系统将无法对车轮进行控制;从而出现抱死现象..同时;这种控制方式在附着系数高低急剧变化的情况下;制动压力不能及时降低;无法根据滑移率的变化进行制动控制;从而导致车轮抱死..2.以车轮滑移率为控制参数的控制方式1、该形式是以车轮的滑移率S为控制参数..滑移率S是通过检测汽车速度和车轮速度计算得到..车轮速度可由轮速传感器检测得到;车速=瞬间的轮速-车轮减速度×时间优点:在所有路面上都能确保车轮旋转恢复到稳定区域..不足:在轮速返回稳定区之前;由于连续降低制动压力;有时会出现过度减压现象;不利于缩短制动距离..另外;当汽车以低速度行驶时;;驱动轮的制动减速度达不到设定值;将导致车轮抱死..3.以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式1、该形式是以车轮减速度和车轮加速度为控制参数..优点:这种控制方式;因与第一种控制方式一样;在高档或空档进行紧急制动时效果较好;不足:在高附着系数路面上易出现过度减压;而在低附着系数路面上易发生车轮抱死现象;同时对于纵向附着系数急变的路面适应性差;尤其是由高附着系数向低附着系数路面跃变时易出现车轮抱死..4.以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式在车轮减速度、加速度信号基础上增加车轮滑移率信号;实现多参数控制;优点:综合了上述三种控制方式的;保证在不同路面情况和行驶状态下的防抱死控制..这种控制方式在对滑移率的计算时多采用较大的计算滑移率;即从对角线车轮如后驱动车型右前轮和左后轮的车轮速度产生的滑移率中;选取较大的计算滑移率为控制参数..使ABS系统预测控制技术达到了实用化的程度;目前多数ABS系统均采用该控制方式..二、模仿控制方式在控制过程中;记录前一控制周期即从制动减压到增压中的各种参数;再按照这些参数规定出下一个控制周期的控制条件..这种控制方式更能准确地识别各种路面;对每一种制动装置所产生不同的滞后量即制动压力和制动力矩之间存在的滞后量能给予相应的修正;同时还能对不同档位所产生的不同的转动惯量的影响加以修正..因此;不管在什么路面或何种行驶条件下;都能把车轮的旋转状态控制在非常狭窄的滑移率变化范围内;实现近似理想制动控制;如图6-5所示.. ABS的电子控制装置ECU:(1)ABS系统的控制中心;(2)接收各车轮传感器送来的信号;进行比较、分析和判断;然后通过精确计算得出制动时车轮的转速和车速变化来判断车轮与道路表面之间的滑移状况;然后控制制动压力调节器去执行压力调节的任务..3还包括初始检测功能、故障检测功能、速度传感器检测功能和失效保障功能..一、ABS系统电子控制装置的主要功能1.轮速控制防抱死控制2.继电器控制包括:电磁阀继电器控制和泵电机继电器控制.. 3.初始检测功能4.故障检测功能5.传感器检测功能·6.失效保障功能故障保护控制功能三课堂小结10’A B S系统的基本工作原理;四课后作业15’ABS系统电子控制装置的主要功能一.复习10'1.ABS系统的控制方式二教学过程60'一、ABS系统的组成气压制动系统还是液压制动系统;电子控制防抱死制动系统ABS的组成:由传感器、电子控制单元ECU和制动压力调节器三部分组成..二、ABS系统在车上的配置ASS系统在车上的一般配置如图645所示..三、ABS的布置形式按照传感器的数量和控制通道数目;分为以下几种型式:1.四传感器四通道/四轮独立控制方式特性:该种控制系统的制动距离和操纵性最好;不足:在不对称路面上制动时的方向稳定性较差;易产生制动跑偏..2.四传感器四通道/前轮独立—后轮选择控制方式特性:操纵性、稳定性较好;不足:制动效能稍差..3.四传感器三通道/前轮独立—后轮低选择控制方式特性:操纵性、稳定性较好;不足:制动效能稍差..如图6-8所示..4.三传感器三通道/前轮独立-后轮低选择控制方式特性:操纵性、稳定性较好;不足:制动效能稍差..5.四传感器二通道/前轮独立控制方式特性:汽车在不对称的路面上制动时;如图6—11所示;高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力;通过管路传至低附着系数路面一侧的后轮;该侧后轮则抱死..而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低;经管路传至高附着系数路面一侧的后轮;此后轮则不抱死;但低附着系数侧的后轮会抱死..这样不能提高汽车制动时的方向稳定性..但与三通道、四通道控制系统相比;其后轮制动力稍有降低;制动效能稍有下降;但后轮侧滑较大..6.四传感器二通道/前轮独立—后轮低选择控制方式特性:更接近三通道或四通道系统的控制效果..7.一传感器一通道/后轮近似低选择控制方式特性:由于前轮无控制;故易抱死;转向操纵性差;制动距离较长..轮速传感器的功用:检测车轮的速度;井将速度信号输入ECU..ECU通过计算决定是否开始或准确地进行防抱死制动..目前;用于ABS系统的轮速传感器主要有电磁式轮速传感器和霍尔式轮速传感器两种类型..一、电滋式轮速传感器1.电磁式轮速传感器的结构电磁式轮速传感器的结构如图7—12所示;它是一种磁通量变化而感应电压的装置;在每个车轮上安装一个..图7-13是电磁式轮速传感器的外形;它一般由磁感应传感头和齿圈组成..传感头是一个静止部件;根据极轴的结构形式不同有:1.凿式极轴轮速传感头;2、柱式极轴轮速传感头3、菱形极轴轮速传感头等形式;由永久磁铁;电磁线圈和滋极构成图6-17;安装在每个车轮的托架上..齿圈是一个运动部件;一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转..传感头滋极与齿圈的端面有一定间隙;一般在lmm左右具体大小可查阅维修手册;通常可用移动传感头位置的办法来调整..在实际安装中;可用一个厚度与空气隙大小一样的纸盘贴在传感头的磁极面上;纸盘的另一面紧挨齿圈凸出端面;然后固定传感头即可..2.电磁式轮速传感器的工作原理特性:电磁式轮速传感器结构简单;成本低;缺点:1频率响应不高..当车速过高时;传感器的频率响应跟不上;容易产生误信号..2抗电磁波干扰能力差;尤其是输出信号振幅值较小时..目前;国内外ABS系统的控制范围一般为15—160km/h;今后要求控制速度范围扩大到8—260km/h以至更大;显然电磁式轮速传感器很难适应..二、霍尔式轮速传感器霍尔式轮速传感器由传感头和齿圈组成..传感头:由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成..霍尔式轮速传感器具有以下优点:1输出信号电压振幅值不受转速的影响..2频率响应高..3抗电磁波干扰能力强..由于上述原因;霍尔式传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测;也广泛应用于其控制系统的转速检测..一、液压调节系统液压调节系统是制动防抱死装置中的液压执行机构;功用:接受ECU的指令;通过电磁阀控制工作缸的油压迅速变大或变小;来实现防抱死制动功能..根据调节器的动力源不同;制动压力调节器主要有:液压式、气压式和空气液压助力式以及真空式、机械式等多种形式..1.电动液压泵和蓄压器1、电动液压泵是一个高压泵;2、电动液压泵能在汽车起动一分钟内完成上述工作;3、它的工作独立于ABS微电脑;如果微电脑出现故障或接线有问题;电动泵仍能正常工作..注意:由于蓄压器中的氮气压力较高;绝对禁止拆卸、分解蓄压器..电动液压泵给蓄压器下腔泵入制动液;使隔扳上移;在蓄压器上腔的氮气被压缩后产生压力;反过来推动隔板下移;会使蓄压器下腔的制动液始终保持大约14000—18 000kPa的压力..在普通制动系统工作的时候;蓄压器就可提供较大压力的制动液到后制动轮缸;当防抱死制动系统工作时;加压的制动液可进入前、后轮制动轮缸..2.主控制阀和电磁控制阀体主控制阀和电磁控制阀体是液压调节器中的重要部件;由它们承担防抱死制动控制的主要任务..3.压力控制、压力警告和液位指示灯开关4.继电器和微电脑保护二极管1继电器在ABS系统中;一般有两个继电器:一个是灰色主电源继电器;它通过点火开关供给ABS微电脑电能..另一个是棕色电动泵继电器;它主要给电动泵接通电源..当点火开关接通以后;电流通过压力控制开关接通状态使电动泵继电器导通;控制电动泵的触点闭合;蓄电池直接给电动泵供电使其工作..如果电动泵继电器损坏或发生故障;电动泵即不能运行;必然导致整个系统压力下降而无法工作;此时车辆要停止运行;直到将电动泵继电器修复为止..2微电脑保护二极管ABS微电脑保护二极管起到保护电脑的作用..它装在主电源继电器和琥珀色ABS故障指示灯之间;防止电流由蓄电池的正极通过主电源继电器直接流向微电脑而引起微电脑损坏..5.故障指示灯ABS系统带有两个故障指示灯;一个是红色故障指示灯;另一个是琥珀色黄色指示灯;两个故障指示灯正常闪亮的情况如下:二、液压式制动压力调节器液压式制动压力调节器组成:电磁阀、液压泵和储压器等组成..它串接在制动主缸和工作缸之间;用电磁阀和液压泵产生的压力控制制动力..1.循环式制动压力调节器的工作过程循环式制动压力调节器工作原理:在制动主缸与工作缸之间串接一个电磁阀;直接控制工作缸制动压力..工作过程:1升压――2保持压力――3减压..1升压常规制动..当电磁线圈中无电流时;电磁阀处于“升压”位置;此时制动主缸与轮缸直通;由主缸来的制动液直接进入轮缸;轮缸压力随主缸压力的增减而增减;此时ABS系统不工作;如图7-27所示..2保持压力..当ECU向电磁线圈通入较小电流约为最大电流的一半时;电磁阀处于“保压”位置;此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封;轮缸中保持一定的制动压力;如图7-28所示..3减压..当ECU向电磁线圈通人一个最大电流时;电磁阀处于“减压”位置;此时电磁阀将轮缸与回油通道或储压器接通;轮缸中制动液经电磁阀流入储压器;轮缸压力下降;如图7-29所示..2.可变容积式制动压力调节器可变容积式制动压力调节器是在汽车原有制动系统管路上增加一套液压控制装置;用它控制制动管路中容积的增减;从而控制制动压力的变化..这种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的..可变容积式制动压力调节器的基本结构主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成..工作原理如下:(1)常规制动..常规制动时;电磁线圈无电流通过;电磁阀将控制活塞工作腔与回油管路接通;控制活塞在强力弹簧的作用下推至最左端;活塞顶端推杆将单向闽打开;使制动主缸与轮缸的制动管路接通;制动主缸的制动液直接进入轮缸;轮缸压力随主缸压力变化而变化..这种状态是ABS未介入工作常规制动工况..(2)减压..减压时;ECU向电磁线圈通人一大电流;电磁阀内的柱塞在电磁力作用下克服弹簧弹力移到右边;将储能器与控制活塞工作腔管路接通;储能器液压泵的压力油进入控制活塞工作腔推动活塞右移;单向阀关闭;主缸与轮缸之间的通路被切断..同时由于控制活塞的右移;使轮缸侧容积增大;制动压力减小..(3)保持压力..ECU向电磁线圈通人一较小电流;由于电磁线圈的电磁力减小;柱塞在弹力作用下左移至将储能器、回油管及控制活塞工作腔管路相互关闭的位置;此时控制活塞左侧的油压保持一定;控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下保持在一定位置;而此时单向阀仍处于关闭状态;轮缸侧的容积也不发生变化;制动压力保持一定..(4)增压..需要增压时;ECU切断电磁线圈中的电流;柱塞回到左端的初始位置;控制活塞工作腔与回油管路接通;控制活塞左侧控制油压解除;控制液流回储液器;控制活塞在强力弹簧的作用下左移;轮缸侧容积变小;压力升高至初始值..当控制活塞左移最左端时;单向阀被打开;轮缸压力将随主缸的压力增大而增大..日本本田车系ABS调节器和美国通用公司达科ABSⅥ调节器均属可变容积式调节器..三课堂小结10’可变容积式制动压力调节器的基本结构四课后作业15’可变容积式制动压力调节器的主要功能。
《汽车底盘电控技术》科目学案(二)、ABS的种类目前,汽车上使用的ABS有不同的结构形式,可以按照以下方式进行分类。
1.按控制参数不同进行分类⑴以车轮滑移率S为控制参数的ABS⑵以车轮角加速度为控制参数的ABSECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮角加速度,作为控制制动动力的依据。
制动时,当车轮角减速度达到限定值时,ECU输出减少制动力信号;当车轮转速升高至角加速度限定值,ECU输出增加制动力的信号。
如此不断地调整制动压力,使车轮不被抱死,处于边滚边滑的状态。
目前汽车上使用的ABS基本上都是此种形式。
2.按控制方式进行分类控制方式主要是指控制通道的控制方式和传感器数目。
控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路。
⑴四传感器四通道/四轮独立控制如图 3-5所示⑵四传感器四通道/前轮独立-后轮选择控制方式如图 3-6所示⑶四传感器三通道/前轮独立-后轮低选择控制方式如图 3-7所示⑷三传感器三通道/前轮独立-后轮低选择控制方式如图 3-8所示⑸四传感器二通道/前轮独立控制方式如图 3-9所示⑹四传感器二通道/前轮独立-后轮低选择控制方式如图 3-10所示⑺一传感器一通道/后轮近似低选择控制方式如图 3-11所示目前汽车上采用较多的为三通道(前轮独立控制、后轮低选控制)四传感器式、三通道三传感器式和四通道四传感器式。
3.按动力系统结构分类⑴整体式ABS整体式ABS是将制动总泵与制动压力调节器装在一起,组合为一体,这种结构应用较为广泛。
⑵非整体式ABS非整体式ABS是将制动总泵与制动压力调节器分开布置,之间通过液压管路进行连接。
巩固延伸巩固议题:1.装配ABS的轿车,在制动时轮胎会不会有抱死现象?2.装配ABS的轿车是不是就不会撞到人与物了?延伸文献:1.汽车底盘构造及维修(第二版)张宏伟【M】高等教育出版社2.汽车底盘及车身电控技术与维修王盛良【M】机械工业出版社3.汽车底盘电控技术李春明【M】机械工业出版社4.汽车底盘维修黄伟、肖文光【M】化学工业出版社5.汽车底盘电控技术秦海滨【M】大连理工大学出版社。
研究生课程考试答题册 考试课程 汽车电子及电气传动技术 题 目 汽车ABS电控系统设计 姓 名 学 号 学 院 指导老师
西北工业大学研究生院
得分: 汽车ABS电控系统设计 一.汽车要安装ABS的必要性 1.汽车的制动过程 1.1汽车的制动性: 汽车制动性:汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。制动性评价指标:制动效能,制动距离与制动减速度;制动效能的恒定性,抗热衰退性能;制动时汽车的方向稳定性,制动时汽车不发生跑偏、测滑以及失去转向能力的性能。 1.2汽车制动时的运动 1.2.1 制动时汽车受力分析 汽车在制动的过程中主要受到地面给汽车的作用力、风的阻力和自身重力的作用。汽车在直线行驶并受横向外界干扰力作用和汽车转弯时所受到地面给汽车的力如图(1-1)所示。其中Fx为地面作用在每个车轮上的地面制动力,其大小取决于路面的纵向附着系数和车轮所受的载荷。Fy为地面作用在每个车轮上的侧滑摩擦力,侧滑摩擦力的大小取决于侧向附着系数和车轮所受的载荷,当车轮抱死时,侧滑摩擦力将变得很小,几乎为零。汽车直线制动时,若受到横向干扰力的作用,如横向风力或路面不平,汽车将产生侧滑摩擦力来保持汽车的直线行驶方向,如图1-1(a)所示。若汽车在转弯时制动或在制动时转弯,也将产生侧滑摩擦力使汽车能够转向,如图1-1 (b)所示。
图1.1汽车直线和转弯制动时的平面受力简图 汽车单车轮在良好的硬路面上制动时受力状况如图(1-2)所示。图中Tµ是制动器制动盘与制动钳之间的摩擦力矩;Fxb是轮胎与地面之间作用的地面制动力;G是汽车车体作用于车轮的垂直载荷;Ft是车轴作用于车轮的推力;N是地面对车轮的法向反作用力;ν是车体速度;ω是车轮转动角速度;r是车轮半径。 图1-2 单个车轮在制动时的受力分析 Tu车轮制动器中摩擦片与制动鼓相对滑动时的摩擦力矩,单位N.m。 Fxb是地面制动力 W是车轮垂直载荷。 Tp是车轴对车轮的推力。 Fz是地面对车轮的法向反作用力
图1-3 路面制动力、制动器制动力及路面附着力之间的关系 从图中可见,当制动管路压力P或制动踏板力Fp较小,未达到某一极限值时,制动器摩擦力矩不大,路面与轮胎间的摩擦力(路面制动力)足以克服制动器摩擦力矩而使车轮转动,此时路面制动力的值与制动器制动力的值相等,且随制动踏板力的增长成正比地增长。当制动系管路压力P上升到某一足够大的值时,路面制动力达到路面最大附着力,汽车车轮即抱死停转而出现拖滑现象,且路面制动力路面附着力之间的关系动力不再增加,但制动器制动力随着制动踏板力或制动系统压力的增加而继续增大。
由此可知,汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力,但同时又受地面附着条件的限制。只有当汽车具有足够的制动器制动力,同时又能提供高的附着力时,才能获得足够的路面制动力,保证较高的制动效果。 1.2.2 滑移率定义 如果制动系制动力小于轮胎一道路附着力,则汽车制动时会保持稳定状态;反之,如果制动系制动力大于轮胎一道路附着力,则汽车制动时会出现车轮抱死和滑移。由于地面制动力受地面附着系数的制约,当制动器产生的制动系制动力增大到一定值(大于附着力)时,汽车轮胎将在地面上出现滑移。滑移速度(实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差值)与实际车速的比值,即滑移率。
滑移率S的定义式为:
VrwV-1V-VSw (1-1) 式中 S——滑移率; Vω——汽车的理论速度或车轮中心的速度(m/s); ω——汽车车轮的角速度(rad/s); r——汽车车轮的滚动半径(m)。 由上式可知:当车轮中心的速度(即汽车的实际车速)Vt等于车轮的角速度ω和车轮滚动半径r乘积时,滑移率为零(S=0),车轮为纯滚动;当ω=0时,S=100%,车轮完全抱死而作纯滑动;当0
1.2.3 滑移率与附着系数的关系 图1-4给出车轮与路面纵向附着系数和横向附着系数随滑移率变化的典型曲线。从图中可以看出,如果能将车轮滑移率控制在15%~30%的范围内,则既可以使纵向附着系数接近峰值,同时又可以兼顾到较大的侧向附着系数。这样,汽车就能获得最佳的制动效能和方向稳定性。
图1-4 滑移率与附着系数关系曲线 图1-5 不同路面纵向横向附着系数与滑移率的关系曲线 图(1-5)给出了不同类型路面上滑移率与附着系数之间的关系。由图(1-5)可以看出,各种路面上的变化的总体趋势是一致的。滑移率和附着系数之间的关系曲线随路面类型的不同,出现峰值的滑移率的取值也会不一样,并且对应不同路面类型的滑移率一纵向附着系数曲线在峰值附着系数后曲线下降的速度也不相同,在干燥的路面上下降的快些,在湿滑的路面上略微有些下降。一般干燥洁净的平整水泥、沥青路面纵向峰值附着系数高达0.8~0.9,而冰雪路面的纵向峰值附着系数低至0.1~0.2。如果这种差别随路面类型的不同变化比较明显,则在设计ABS系统控制方法时,就必须考虑到随路面类型的不同而采取不同的控制目标和策略。若汽车在同一种类型路面上制动时的初速度不一样,车轮的纵向附着系数和滑移率之间的关系曲线也会略有不同,制动时的车速越高,车轮的纵向附着系数越低。
1.3 汽车车轮抱死时运动情况 车轮抱死时汽车所受到的侧滑摩擦力将会变的很小,这将使汽车制动时保持方向操纵性和方向稳定性的转弯力和侧向力变的很小,使汽车在制动时出现一些危险的运动情况。对ABS系统来说,就是要防止这些危险情况的出现。下面从汽车在一种路面上直线和转弯制动两方面简单讨论一下当车轮抱死时汽车的运动情况。
图1-6 汽车直线制动车轮抱死时的运动情况 汽车在一种路面上直线运动制动车轮抱死时可能出现的运动情况如图1-6所示。图1-6(a)为只有前轮抱死时,由于前轮的转弯力基本为零,无法进行正常的转向操作。驾驶员无法控制汽车的方向使汽车转向来避让前方的障碍物,这时由于汽车后轮不抱死,所以汽车仍具有侧向力来维持方向稳定性。图1-6(b)为只有后轮抱死时,后轮的侧向力接近于零,汽车仍具有方向操纵性,但会因后轮抱死而失去方向稳定性使汽车侧滑。汽车不能保持原来的行驶方向,由于离心力和前轮转向力的作用,汽车将一面旋转一面沿曲线行驶(这种运动叫外旋转)。图1-6(c)为前后车轮全部抱死时时转弯力和侧向力都为零,这种状态很不稳定,路面不均匀、左右轮地面制动力不相等时,即使对汽车施加很小的偏转力矩,汽车就会产生不规则运动而处于危险状态,在不规则旋转的过程中将制动释放,汽车就会沿着瞬时行驶方向急速驶出,这也是很危险的。
从上面对出现这些危险运动情况的简单分析可以看出,制动时车轮抱死导致汽车出现各种危险运动情况,实质上是汽车因失去相应的维持本身方向稳定性方向操纵性的侧滑摩擦力而使汽车出现这些运动情况,即车轮抱死导致汽车的侧滑摩擦力为零。车轮的抱死程度和汽车的地面制动力及汽车的侧滑摩擦力之间存在一定的关系,ABS之所以能防止汽车制动时出现危险的运动情况,就是根据这个关系来调整车轮的运动状态。
二.汽车ABS系统的硬件设计
2.1 防抱死系统的基本组成 ABS系统主要由传感器、电子控制单元(ECU)和电磁阀三部分组成,其系统原理结构组成图如图(2-1)所示。传感器一般安装在车轮上以测量车轮的转速,传感器一般为磁电感应式。ABS工作时ECU接收传感器送来的车轮信号,一般为符合ECU电压要求的矩形电压波,然后固化在ECU中的程序根据各个车轮的速度来决定对各个车轮的制动液压力如何调节,并输出相应的控制信号给各个车轮的液压控制单元。液压控制单元接收到信号后对车轮分泵的压力进行调节。传感器的作用是为ECU提供车轮的运动情况,ECU是ABS系统的控制中心,ECU中固化的程序实际上是ABS的控制方法,而液压控制单元是ABS控制方法的执行机构。
轮速传感器是汽车轮速的检测元件,它能产生频率与车轮速度成正比的近似正弦电信号,ABS控制单元根据处理后的信号计算车轮速度。电子控制单元是整个防抱死制动系统的核心控制部件,它接受车轮速度传感器送来的频率信号,通过计算与逻辑判断产生相应的控制电信号,操纵电磁阀去调节制动压力。定性的来说,就是当车轮的滑移率不在控制范围之内时,ECU就输出一个控制信号,命令电磁阀打开或闭合,从而调节制动轮缸压力,使轮速上升或下降,将汽车车轮滑移率控制在一定范围之内,实现汽车的安全、可靠制动。电子控制单元原理图如图(2-2)所示。
电磁阀是防抱死制动系统的执行部件,在没有控制信号的情况下,该制动系统相当于常规制动系统,直接输出最大制动压力;当ECU向电磁阀发出控制信号时,电磁阀动作,对轮缸压力进行调节,从而调节车轮的滑移率,使制动力在接近峰值区域内波动,但又不达到峰值制动力,实现最佳制动效率。 ABS就是在汽车制动过程中不断检测车轮速度的变化,按一定的控制方法,通过电磁阀调节制动轮缸压力,以获得最高的纵向附着系数,使车轮始终处于较好的制动状态。
1.前轮速度传感器 2.制动轮缸 3.制动压力调节装置 4.ABS电控单元 5.ABS警示灯 6.后轮速度传感器 7.停车灯开关 8.制动主缸 9.比例分配阀 10.蓄电池 11.点火开关 图2-1 ABS系统的组成图
图2-2 电子控制单元原理结构图 2.2 防抱死制动系统的布置形式 ABS系统中,能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节,称这种控制方式为独立控制;如果对两个(或两以上)车轮的制动压力一同进行调节,则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时,如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节,称这种控制方式为按高选原则一同控制;如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节,则称这种控制方式为按低选原则一同控制。由于三通道四传感器式ABS在现在汽车上最常用,