了解ABS系统的重要指南

能力标准

学完本任务，你应获得以下能力：

能正确认识ABS系统总体结构，了解ABS工作原理。

任务描述

请以下列任务为指导，完成相关知识的学习和实施练习：

对ABS系统进行总体认识，识别各部件具体位置。

相关知识

ABS概述

（1）ABS的功能

ABS能根据路面状况，控制车轮的滑移率在某一范围内工作。在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮的制动抱死。即使在非常恶劣的路面条件下，ABS也能够保证车辆：

①在制动时方向的稳定性。

②在制动时的转向操纵能力。

③获得较短的制动距离。

④无须点制动。

ABS具有故障自诊断能力，在防抱死制动系统出现故障后，能自动停止工作，恢复普通制动装置的工作，并将故障以代码的形式显示出来。

（2）ABS的组成

ABS系统除原有的制动系统外，由传感器、电控单元（ECU）和执行器组成，增加的设备有液压调节器（带液压油泵）、车轮转速传感器、电控单元（ECU）及电路和报警灯等装置。

液压调节器也称制动压力调节装置，主要由调压电磁阀总成、电动泵总成和储液器组成。典型的ABS的组成如图8.28所示。

ABS系统的工作原理

汽车在制动过程中，车轮转速传感器不断将各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元（ECU），ECU根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计算汽车的参考车速、各车轮的速度和减速度，确定各车轮的滑移率。如果某个车轮的滑移率超过设定值，ECU就发出指令控制液压控制单元，使该车轮制动轮缸中的制动压力减小；如果某个车轮的滑移率还没达到设定值，ECU就控制液压控制单元，使该车轮的制动压力增大；如果某个车轮的滑移率接近于设定值，ECU就控制液压控制单元，使该车轮制动压力保持一定。从而使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止4个车轮完全抱死。此间可分成以下4个过程：

图8.28　典型的ABS系统结构

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

（1）常规制动阶段

在常规制动阶段，ABS系统不起作用，调压电磁阀总成中的进液电磁阀、出液电磁阀均不通电，进液电磁阀处于开启状态，出液电磁阀则处于关闭状态；制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态；电动油泵也不通电运转，制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同，如图8.29所示。

图8.29　ABS常规制动阶段示意图

1—低压蓄能器；2—总泵；3—助力器；4—常闭阀；5—车辆制动器；6—常开阀；7—压力阀；8—液压阀；9—吸入阀

（2）制动压力保持阶段

在制动过程中，电子控制单元（ECU）根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱死制动压力调节过程。如电子控制单元（ECU）判定右前轮趋于抱死时，电子控制单元（ECU）就输出控制指令，使右前轮的进液电磁阀通电而转入关闭状态，制动主缸中的制动油液不再进入右前轮的制动轮缸。而右前轮出液电磁阀仍不通电而处于关闭状态，则右前轮制动主缸中的制动油液也不会流出。此时，右前轮制动轮缸的制动压力就保持一定，而其他未趋于抱死的车轮制动轮缸内的油液压力仍随制动主缸输出压力的增大而增大，如图8.30所示。

图8.30　ABS制动压力保持阶段示意图

1—低压蓄能器；2—总泵；3—助力器；4—常闭阀；5—车辆制动器；6—常开阀；7—压力阀；8—液压阀；9—吸入阀

（3）制动压力减小阶段

当右前轮制动轮缸的制动压力保持一定时，若电子控制单元（ECU）判定右前轮仍然处于抱死，则输出控制指令，使右前轮出液电磁阀也通电而转入开启状态。右前轮制动轮缸中的部分制动液经开启的出液电磁阀流回储液器，制动轮缸内的制动压力减小，右前轮的抱死趋势开始消除，如图8.31所示。

（4）制动压力增大阶段

随着右前轮制动轮缸内制动压力的迅速减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速。当电子控制单元（ECU）判定右前轮抱死趋势已完全消除时，就输入控制指令，使进液电磁阀和出液电磁阀均断电，则进液电磁阀恢复开启状态，出液电磁阀恢复关闭状态。同时也使电动油泵通电运转向制动轮缸泵送制动液。由制动主缸输出的制动液和电动泵泵送的制动液均经过开启的进液电磁阀进入右前轮制动轮缸，使右前轮制动轮缸内的制动压力迅速增大，右前轮又开始减速转动，如图8.32所示。

ABS控制系统通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历“保持—减小—增大”的过程，而将趋于抱死车轮的滑移率控制在最大附着系数的范围内，直至汽车速度降低到很低或者制动主缸的压力不再使车轮趋于抱死时为止。在制动过程中，如果车轮没有抱死趋势，ABS系统将不参与制动压力控制，此时制动过程与常规制动系统相同。如果ABS出现故障，电子控制单元将不再对液压单元进行控制，并将仪表板上的ABS故障警告灯点亮，向驾驶员发出警告信号，此时ABS不起作用，制动过程将与没有ABS的常规制动系统的工作相同。

图8.31　ABS制动压力减小阶段示意图

1—低压蓄能器；2—总泵；3—助力器；4—常闭阀；5—车辆制动器；6—常开阀；7—压力阀；8—液压阀；9—吸入阀

图8.32　ABS制动压力增大阶段示意图

1—低压蓄能器；2—总泵；3—助力器；4—常闭阀；5—车辆制动器；6—常开阀；7—压力阀；8—液压阀；9—吸入阀

ABS系统的控制

（1）车轮转速传感器

车轮转速传感器的作用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ECU。目前，常用的车轮转速传感器有电磁感应式和霍尔式两种。

1）电磁感应式车轮转速传感器

电磁感应式车轮转速传感器是通过线圈的磁通变化，感应出脉冲电压信号的装置，由磁感应传感头和齿圈两部分组成。当齿圈随车轮旋转时，由于磁极及齿圈间的间隙发生变化（齿顶、齿根），通过线圈的磁通发生变化，从而在线圈上感应出一交流电动势，其频率与车轮转速成正比，电动势的大小（振幅）也与转速成正比，如图8.33所示。

图8.33　电磁感应式车轮转速传感器工作原理示意图

2）霍尔式车轮转速传感器

霍尔式车轮转速传感器由传感头和齿圈两部分构成。传感头由永久磁铁、霍尔元件和电子电路等组成，如图8.34所示。

图8.34　霍尔式车轮转速传感器磁路示意图

（2）制动压力调节器

1）制动压力调节器的作用

在制动时根据ABS电子控制单元（ECU）的控制指令，自动调节制动轮缸的制动压力大小，使车轮不被抱死，并处于理想滑移率的状态。

2）典型的制动压力调节器的结构和工作过程

以桑塔纳2000轿车ABS系统为例，其制动压力调节器采用循环式调压。

桑塔纳2000轿车ABS制动压力调节器与ABS的电子控制单元（ECU）组合为一体后安装于制动主缸与制动轮缸之间，其外形如图8.35所示。压力调节器的基本组成包括电磁阀、液压泵及低压储液器。低压储液器与电动液压泵合为一体装于液控单元上，液控单元N55内包括8个电磁阀，每个回路一对，其中，一个是常开进油阀，一个是常闭出油阀。

图8.35　桑塔纳2000轿车ABS制动压力调节器

（3）电控单元

桑塔纳2000轿车ABS的ECU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，就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。ABS的ECU还不断地对自身工作进行监控。由于ABS的ECU中有两个完全相同的微处理器，它们按照同样的程序对输入信号进行处理，并将其产生的中间结果与最终结果进行比较，一旦发现结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭ABS系统。此外，ABS的ECU还不断监视ABS系统中其他部件的工作情况，一旦ABS系统出现故障，如车轮速度信号消失，液压压力降低等，ABS的ECU就会发出指令而关闭ABS系统，并使常规制动系统工作，同时将故障信息存储记忆，并将仪表板上的ABS故障灯点亮，向驾驶员发出警示信号，此时应及时检查修理。

任务实施

实施要求

☞任务目标与要求

①小组成员分工协作，利用汽车维修手册及实训资料，依据任务工作单制订工作计划，并通过小组自评或互评检查工作计划。

②掌握车轮制动防抱死装置的结构组成及工作原理。

☞注意事项

在任务实施过程中，严格遵守相关实验实训制度和规范的要求，注意职场健康与安全需求，做好废料的处理，并保持工作场所的整洁。

实施步骤

☞准备工作

①小组接受工作任务，准备实训车辆、维修手册等配套器材，清理场地，做好实施准备工作。

②组长带领组内成员阅读任务工作单，查阅相关手册或指导书，合理分工，制订任务计划，并检查计划有效性。

☞实施步骤

依照任务工作单的引导，观察认识所用桑塔纳轿车制动防抱死系统组成，查找各主要部件的安装位置，并填写任务工作单。

☞评估总结

①回答指导教师提问，并接受指导教师相关考核。

②对本次任务完成过程及效果进行自我评价和小组互评，填写任务工作单。

③清洁工作场所，清点归还相关工具设备，完成本次任务。

任务工作单

知识拓展

驱动防滑系统

汽车驱动防滑系统（Anti-Slip Regulation，ASR）也是一种主动安全装置，可根据车辆的行驶行为使车辆驱动轮在恶劣路面或复杂路面条件下得到最佳纵向驱动力，能够在驱动过程中，特别在起步、加速、转弯等过程中防止驱动车轮发生过分滑转，使得汽车在驱动过程中保持方向稳定性和转向操纵能力及提高加速性能等。

（1）ASR系统常用控制方式

1）发动机输出功率控制

在汽车起步、加速时，ASR控制器输出控制信号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。常用方法有辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。

2）驱动轮制动控制

直接对发生空转的驱动轮加以控制，反应时间最短。普遍采用ASR与ABS组合的液压控制系统，在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。

3）同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力

控制信号同时启动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。

4）防滑差速锁止（Limited-Slip-Differential，LSD）控制

LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围为0～100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁止和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度。

5）差速锁止与发动机输出功率综合控制

差速锁止控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系统，可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制，以达到最理想的控制效果。

（2）ASR系统的结构与工作原理

1）ASR系统的基本组成与工作原理

①ASR系统的基本组成

ECU：ASR电控单元。

执行器：制动压力调节器、节气门驱动装置。

传感器：车轮轮速传感器、节气门开度传感器。

②ASR系统的工作原理

车速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动车轮转速转变为电信号，输送给电控单元ECU。ECU根据车速传感器的信号计算驱动车轮的滑转率，若滑转率超限，控制器再综合考虑节气门开度信号、发动机转速信号和转向信号等因素确定控制方式，输出控制信号，使相应的执行器动作，使驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。

2）ASR系统的传感器

①车轮轮速传感器。与ABS系统共享。

②节气门开度传感器。与发动机电控系统共享。

③ASR系统选择开关。ASR系统专用的信号输入装置。ASR系统选择开关关闭时，ASR系统不起作用。

3）ASR系统的电子控制单元（ECU）

ASR系统的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。

ASR系统与ABS系统的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电子控制单元常组合在一起。ASR电子控制单元组成如图8.36所示。

图8.36　ASR系统的电子控制单元组成图

4）ASR系统的执行器

①制动压力调节器

a.单独方式的ASR制动压力调节器与ABS制动压力调节器在结构上各自分开，ASR的ECU通过电磁阀的控制实现对驱动轮制动力的控制。

b.组合方式的ASR制动压力调节器——ABS／ASR组合压力调节器。ASR不起作用时，电磁阀Ⅰ不通电，ABS起制动作用并通过电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ来调节制动压力。驱动轮滑转时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ通电，阀移至右位，电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ不通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力油通入驱动轮制动泵，制动压力增大。需要保持驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ半通电，阀至中位，隔断蓄压器及制动总泵的通路，驱动轮制动分泵压力保持不变。需要减小驱动轮制动压力时，ASR控制器使电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ通电，阀移至右位，接通驱动车轮制动分泵与储液室的通道，制动压力下降，如图8.37所示。

②节气门驱动装置

ASR控制系统通过改变发动机辅助节气门的开度来控制发动机的输出功率。节气门驱动装置由步进电机和传动机构组成。步进电机根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。控制过程如下：ASR不起作用时，辅助节气门处于全开位置，当需要减少发动机驱动力来控制车轮滑转时，ASR控制器输出信号，使辅助节气门驱动机构工作，改变辅助节气门开度，如图8.38所示。

图8.37　组合方式的ASR制动压力调节器

图8.38　节气门驱动装置