汽车ABS制动防抱死系统毕业论文Word文件下载.docx
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指导教师:
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日期:
2012.03.08__
摘要
汽车制动车轮防抱死技术是一项比较成熟的技术。
装用车轮防抱死系统(ABS)的汽车在各种行驶条件下制动时,特别是紧急制动工况,不仅能较好利用轮胎与路面之间的潜在附着力,提高骑着抗滑的方向稳定性,保持转向操作性,而且能充分发挥制动效能,缩短制动距离,提高整车的安全性能本文主要介绍汽车车轮防抱死系统(ABS)的定义、结构组成及工作原理分析,和ABS系统的电子控制部分的组成和原理,轮速传感器,液压控制装置的组成和原理。
还介绍了车轮防抱死系统(ABS)中的ABS的故障灯,ABS晓得使用和检修。
由车轮防抱死系统(ABS)的基础来引出其工作原理,分析ABS工作原理的同时进行控制装置的介绍。
比较装置设备的优略,全方位的分析最终得出结论。
关键词:
ABS;
系统;
组成;
原理;
控制
器安装在制动系统的制动总水泵与制动分泵之间,接受控制器的指令后,由压力调节器中的电磁阀控制制动压力的增加或减小,从而调节制动力矩,使之与地面附着状况相适应防止制动车轮被抱死。
电子控制器还对ABS的其他元件进行控制,当这些元件发生故障时,控制器令警报灯点亮,并使整个系统停止工作,恢复到常规制动方式。
1.2车轮防抱死系统(ABS)的分类
ABS根据制动系统的传动介质,可分为气压系统、气顶液系统和液压系统。
气压系统主要用于重型载重汽车及其挂车,由发动机产生的压缩气直接控制动力分泵的气压,不需在原有的系统中增加另外的部件,能较容易地独立控制各车轮的制动力。
气顶液系统一般用于大中型汽车,在前后轴原有的制动管路中各装一个空气加压器,通过控制动力气室的输入气压间接地控制液压主缸的输出液压。
液压系统用于轿车、厢式车和轻型载重车,系统中增加了一套制动传动介质的独立供给装置,如支流电动机和再循环油泵。
ABS根据控制通道数量和传感器数量,可分为单通道式、双通道式、三通道式和四通道式。
根据控制方式,ABS可分为机械式和电子式。
由于机械式ABS控制精度差,反应速度慢,不能保证紧急制动时车轮不被抱死,已经基本被电子式ABS所取代。
根据压力调节器的布置,ABS分为整体式和分离式。
将压力调节器与制动总泵制成一体的称整体式,具有独立制动压力调节器和独立制动总泵的称分离式。
2车轮防抱死系统(ABS)的组成与原理
2.1车轮防抱死系统(ABS)的结构组成
普通行车制动系的结构原理大家都很清楚,下面仅介绍液压式行车制动系(如图1)。
汽车正常行驶时,制动蹄10连同摩擦片9在弹簧13的拉力下,与固定在车轮轮毂上制动鼓8之间保持有一定的间隙,使制动鼓能随车轮一同自由转动。
欲使行驶中的汽车减速或停车时,驾驶员只要踩下制动踏板1,就可使肌体的制动能源通过推杆2和制动主缸4中的活塞3,使主缸内的制动液加压流入制动轮缸6,并通过两个轮缸活塞7推动两个制动蹄10连同摩擦片9绕支承销12转动,使摩擦片的外圆面压紧在制动鼓8的内圆面上。
这样,固定不旋转地制动蹄摩擦片就对旋转着的制动鼓作用一个摩擦力矩Mu,其方向与车轮旋转方向相反。
制动鼓将该制动器制动力矩传到车轮后,由于车轮与路面的附着作用,车轮对路面作用一个向前的周缘力,即制动器制动力Fu。
同时,路面也给车轮一个向后的反作用力,即路面制动力Fb,这就是制动时迫使汽车减速行驶直至停车的外力。
路面制动力愈大,汽车减速度也就愈大。
当驾驶员松开制动踏板时,回位弹簧13即将制动蹄拉回原位,摩擦片的外圆面与制动鼓的内圆面之间恢复原有间隙,摩擦力矩Mu和制动力Fb解除,制动作用也就终止。
1-制动踏板2-推杆3-主缸活塞4-制动主缸5-油管6-制动轮缸7-轮缸活塞8-制动鼓9-摩擦片10-制动蹄11-制动底板12-支承销13-制动蹄回位弹簧
图1液压行车制动系的结构原理
综上所述不难看出,阻止汽车行驶的路面制动力Fb不仅取决于制动器制动力Fu的大小,而且还受到轮胎与路面间附着条件的限制。
也就是说,汽车制动系只有具备了足够的制动器制动力Fu,同时路面又能提供大的附着力F1时,才能获得较大的路面制动力Fb。
2.2制动系统工作过程:
1-前制动气室2-直踏式制动阀3-手制动阀4-快放阀5-气压警报开关6-三通管7弹簧储能式制动室8-感载储阀9-后制动灯开关10-储气筒11-四回路保护阀12-气压表13-三通管接头14-空压机15-气压调节器16-湿处气筒17-放气阀18-安全阀19-低压警报开关20-双路阀21-四通接头22-前制动灯开关
汽车双管路制动系统
①驻车制动。
汽车驻车时,操纵手制动阀3,放掉驻车制动三通管6和快放阀4中的压缩空气,使弹簧储能式后制动气室中的储能弹簧释放,推动后轮鼓式制动器制动蹄片张开,摩擦片紧压在制动鼓的内圆面上,起驻车制动作用。
在制动中,制动三通管中压缩空气已全部流失,仍有驻车制动。
②解除驻车制动。
起动发动机,带动空气压缩机运转,使制动系统供气管路和两个储气筒中充满压缩空气,压缩空气的压力可由气压表12来指示。
此时接在驻车制动供气管路中的快放阀4和气压警报开关5无气压,气压警报开关控制警报器发响和警报灯亮,指示汽车处于驻车制动状态。
操纵手制动阀3至解除制动位置,气压较低时,气压警报灯仍然灯亮,表示制动气压不足;
制动气压足够时,驻车制动供气管路通过快放阀4和三通管接头使驻车制动气室供气,压缩后轮制动气室储能弹簧,使后轮制动蹄片回位,后轮制动即处于非制动状态,气压警报灯熄灭,表示汽车制动气压足够,可以起步。
③行车制动。
行车中在制动系统供气管路气压足够的情况下,踏下行车制动(脚制动)踏板,使直踏式制动阀2动作,压缩空气通过四通接头21供至前制动气室,使前
轮制动,此时前制动灯开关22接通,制动灯亮;
压缩空气按比例通过感载储阀8和三通管接头6供至后制动气室,使后轮制动,此时装在感载比例阀上的后制动灯开关9接通,制动灯亮。
汽车制动强度是由直踏式制动阀通过踏板控制的,踏板行程大制动强;
踏板行程小制动弱。
当制动系统中气压不足时,装在湿储气筒16上的低压警报开关接通,低压警报灯亮和警报器响,表示制动气压不足。
④行车手制动。
行车中脚制动失灵或无气压时,可以操纵手制动阀至制动位置,可使后轮制动。
⑤无气压解除驻车制动。
汽车长期停放,可能处于无气压状态。
此时汽车驻车制动。
发动机不起动,想要将汽车拖走时,可用扳手旋转两个后轮的弹簧制动气室的解除制动螺栓,解除后轮驻车制动。
要想恢复驻车制动,要旋回这个螺栓。
2.3车轮防抱死系统(ABS)的作用
车轮防抱死控制系统就是在汽车制动时,自动控制制动器制动力的大小,使车轮滑移率S保持在20%左右的状态运转,确保车轮与地面有良好的附着力,从而提高汽车制动的安全可靠性。
2.4车轮防抱死系统(ABS)的控制原理
现在轿车上所普及的ABS基本上都是电液一体式控制的。
也就是把机械的感应装置,控制装置全部变成了电子来控制。
总的原理就是通过车轮转速传感器来检测车轮的运转情况,然后把车轮转速传感器测得的转速信号通过放大以后传递给ECU车载电脑(有些车的ABS电脑是跟发动机管理电脑等集成在一起的)。
然后电脑通过传感器测得的数据判断车轮是否抱死,如果车轮运转不正常(有可能抱死或已经抱死)那么电脑会立即发出指令给电磁阀,让电磁阀处于减压状态,从而达到降低制动力的目的,直到抱死解除,如果此时驾驶员仍然在大力刹车,那么ABS解除控制后车轮又会回到抱死状态,那么ABS再次接入知道抱死再次解除。
这就是为什么我们在驾驶ABS车大力制动的时候刹车踏板会产生强烈的抖动,这就是ABS的三位电磁阀在工作,液压油路时而增压时而减压,所以造成刹车踏板的脉冲抖动现象。
通过电子设备接入以后ABS的控制能够更加精确,而且更加主动。
不过即便是电子控制的ABS根据其配置的不同种类也有很多。
首先从硬件配置来说主要分为:
1通道1传感器式,2通道2传感器式,3通道3传感器式,4通道4传感器式等四种。
对于第一种方式,可以说是最早最原始的ABS的控制方式。
同样是实现上文说的电脑控制一切,但无论是信息获取渠道(传感器)还是控制渠道(通道数)都只有一条。
前文介绍过,对于制动来说最危险的是后轮先抱死的情况。
而对于汽车的紧急制动特别是在湿滑路面上的紧急制动,后轮又是最容易抱死的。
如果后轮比前轮先抱死,而此时驾驶者又有转向意图的话,整个车会产生侧滑甩尾的危险。
所以对于单通道的ABS来说当然要优先后轮来防抱死。
所以这种ABS的传感器装在后差速器上,它用来感知后轮的抱死情况;
而电磁阀装在后制动液压管上,用来解除抱死危机。
由于只有一个传感器和一个电磁阀来控制后轮的制动力,所以电脑只能针对后轮整体抱死情况来处理危机。
如果左右两个后轮所处的路面摩擦系数不一致的话,那么这种系统就很难做到自动调节左右车轮的制动力大小。
对于2通道2传感器的ABS来说情况会好一些。
不过这种硬件配置可以分成两种解决方案。
第一种解决方案是把两个传感器和两个通道分别分配给前轮和后轮,这样只能防止前轮的整体抱死又能防止后轮的整体抱死,不过对于左右两侧车轮行驶在不同摩擦系数路面上的情况则无能为力;
另一种则是针对X配管方式的设置。
所谓X配管就是让制动液压成对角线分配。
也就是说从制动总泵出来的液压50%分配给左前轮和右后轮,另外50%则分配给右前轮和左后轮。
而仅有的两个通道则装配在左右车轮的总管上。
所以这种ABS能够在硬件条件有限的情况下部分解决前后车轮抱死和左右车轮抱死的情况。
不过对于3通道3传感器的硬件配备来说情况会好很多,这种ABS在前轮使用两个通道和两个传感器,在后轮使用一个通道和一个传感器(后轮的控制跟单通道单传感器的设计一样),所以它除了可以自动分配前后总体制动力,还能独立调节前轮的制动力。
不过这还不是最完美的ABS。
最完美的ABS是目前最为广泛采用的4通道4传感器ABS。
这种ABS在硬件上真正满足了对每个车轮进行制动力调节的要求。
所以无论是前轮先抱死还是后轮先抱死都能得到有效调节,而且即便四个车轮所处的路面摩擦系数都不同,ABS也能自动调节,让每个车轮都不会发生抱死。
所以这种4通道4传感器的ABS系统又多了一个附带的功能叫做EBD电子制动力自动分配。
其实在购买汽车时,如果厂家宣传此车配备了EBD电子制动力自动分配,那么就说明这个车的ABS为4通道4传感器的设计。
不过即便是4通道4传感器的ABS根据其电磁阀的不同性能上也是又差别的。
这种ABS的电磁阀主要分成两种:
一种是3位电磁阀,另一种是2位电磁阀。
同样是电磁阀,实现的功能却不相同。
3位电磁阀能够把制动液压控制成三种状态,分别是:
加压状态,减压状态和平衡状态。
而2位电磁阀则只能把制动液压控制成:
减压状态和平衡状态两种情况。
虽然少了一个加压功能但实现的性能则大不相同。
对于配备的是2位电磁阀的ABS来说,它仅仅只能起到防止刹车抱死的作用。
因为只能减小或保持制动液压,也就是说只有踩下了制动踏板以后他才能起作用。
所以即便是4传感器4个通道,最多也只能实现EBD电子制动力自动分配功能。
而对于配备了三位电磁阀的ABS来说,从硬件上它就满足了ESP电子稳定系统,TCS循迹控制系统和EDL电子差速制动的要求。
之所以叫3电磁阀,就是跟2位电磁阀相比增加了一个加压功能。
也就是说即使驾驶者没有踩下制动踏板,电脑也可以自动控制某一个车轮单独制动。
那么这样的硬件配备有什么好处呢?
我们先单纯从制动的功能来看。
如果电脑能够自动控制液压的增加,那么我们在高速大力制动的时候就会获得更安全的性能。
因为汽车
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