制动防抱死控制系统的组成及工作原理

制动防抱死控制系统的组成及工作原理

一、ABS系统的基本组成

以桑塔纳2000Gsi型和捷达系列轿车采用的是美国ITT公司MK20-I型三通道式ABS系统为例，系统主要由ABS控制器(包括电子控制单元、液压单元、液压泵等)、4个车轮转速传感器、ABS故障警告灯、制动警告灯等组成，如图3-2-5所示。

汽车在制动过程中，车轮转速传感器不断把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元(ECU),ABS 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，ABS 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，ABS ECU就控制液压单元，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时，ABS 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。

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。

二、ABS系统主要部件结构与工作原理

1.车轮转速传感器

车轮转速传感器的作用是将车轮的转速信号传给ABS电子控制单元。MK20-I型ABS系统共有4个车轮转速传感器，前轮的齿圈(43齿)安装在传动轴上，转速传感器安装在转向节上，如图3-2-6所示。后轮的齿圈(43齿)安装在后轮毂上，转速传感器则安装在固定支架上，如图3-2-7所示。

2.ABS控制器

ABS控制器由ABS电子控制单元(J104)、液压控制单元(N55)、液压泵(V64)等组成。

1)电子控制单元

电子控制单元是ABS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。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。

ABS ECU还不断地对自身工作进行监控。由于ABS 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人信号进行处理，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 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 ECU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。

当点火开关接通时，ABS ECU就开始进行自检程序，对系统进行自检，此时ABS故障灯点亮。如果自检以后发现ABS系统存在影响其正常工作的故障，它将关闭ABS系统，恢复常规制动系统，仪表板上ABS故障灯一直点亮，警告驾驶员ABS系统存在故障。自检结束后，ABS故障灯就熄灭，表明系统工作正常。反之如果点火开关接通时，ABS故障灯不亮，说明ABS故障灯或其线路存在故障，应对其进行检修。

2)液压控制单元和液压泵

液压控制单元装在制动总泵与制动分泵之间，采用整体式结构(图3-2-8所示)。主要任务是执行ABS ECU的指令，自动调节制动器中制动液压力。

低压储油罐的作用是用于暂时存储从分泵中流出的制动液，以缓和制动液从制动分泵中流出时产生的脉动。电动液压泵的作用是将在制动压力阶段流入低压储液罐中的制动液及时送至制动总泵，同时在施加压力阶段，从低压储液罐中吸取剩余制动力，泵入制动循环系统，给液压系统以压力支持，增加制动效能。电动液压泵的运转由电子控制单元控制，液压控制单元(N55)阀体内包括8个电磁阀，每个回路各一对，其中一个是常开进油阀，一个是常闭出油阀。它在制动总泵、制动分泵和回油路之间建立联系，实现压力升高、压力保持和压力降低的功能，防止车轮抱死，其工作原理如下：

(1)开始制动阶段

开始制动时，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动总泵产生，经常开进油阀作用到车轮制动分泵上。此时，常闭出油阀依然关闭，ABS系统没有参与控制，整个过程和常规液压制动系统相同，制动压力不断上升，如图3-2-9所示。

(2)油压保持

当驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压仍保持关闭，系统油压保持不变，如图3-2-10所示。

(3)油压降低

若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABS ECU给出油阀通电，打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时进油阀继续通电保持关闭状态，有抱死趋势的车轮被释放，车轮转速开始上升。与此同时，电动液压泵开始启动，将制动液由低压储液罐送至制动总泵，如图3-2-11所示。

(4)油压增加

为了使制动最优化，当车轮转速增加到一定值后，电子控制单元给出油阀断电，关闭此阀门，进油阀同样也不带电而打开，电动液压泵继续工作从低压储液罐中吸取制动液泵入液压制动系统，如图3-2-12所示。随着制动压力的增加，车轮转速又降低。这样反复循环地控制(工作频率为5~6次/s),将车轮的滑移率始终控制在20%左右。

如果ABS系统出现故障，进油阀始终常开，出油阀始终常闭，使常规液压制动系统继续工作而ABS系统不工作，直到ABS系统故障排除为止。

3.故障警告灯

ABS系统装有两个故障警告灯，一个是ABS警告灯(K47),另一个是制动装置警告灯(K118)。

两个故障警告灯正常点亮的情况是：当点火开关打开启动发动机至自检结束(大约2s);在拉紧驻车制动装置时警告灯(K118)点亮。如果上述情况灯不亮，说明故障警告灯本身或线路有故障。

如果ABS故障灯常亮，说明ABS系统出现故障；如果制动装置警告灯常亮，说明缺制动液。

图3-2-13是MK20-I型ABS系统的电路图。