第七章汽车制动防抱死系统制动防抱死系统功用、基本组成及控制方式1、ABS功用制动防抱死系统(简称ABS，Anti-lock Brake System)，是汽车上的一种主动安全装臵。

其作用就是防止汽车制动时车轮抱死拖滑，并把车轮的滑移率保持在Sp左右的一定范围内，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。

ABS的优点：(1)制动时保持方向稳定性（图7-1）。

控制车轮滑动率基本在20％附近，有效防止汽车侧滑、甩尾、调头等现象发生。

图7-1 保持方向稳定性(2)制动时保持转向控制能力，如图7-2。

不会出现汽车前轮抱死产生的方向失控事故。

图7-2 保持转向控制能力(3)缩短制动距离（松散的沙土和积雪较深的路面除外）（图7-3）。

保持制动力在最佳的范围内。

图7-3 缩短制动距离(4)减少轮胎磨损。

车轮保持在既滚又滑的状态，克服车轮抱死造成的轮胎杯型磨损和轮胎面磨损不均匀的缺点。

(5)减少驾驶员紧张情绪。

传统制动系统进行制动时，驾驶员往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。

装备ABS 与未装备ABS 汽车相比，各项安全指标的下降百分比见图7-4。

图7-4 安全指标比较2、ABS 基本组成及控制原理制动防抱死系统是在常规制动装臵的基础上增加一电子控制系统，一般由传感器、电子控制器(ECU)和执行器（制动压力调节器）组成（图7-5）。

图7-5 ABS 基本组成及控制原理示意图传感器感受系统控制所需的汽车行驶状态参数，并将运动物理量转换成为电信号。

电子控制器根据传感器信号及其内部存储信号，经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同时监控系统的工作状况。

执行器则根据ECU 的指令，依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压调节系统对制动系统实施增压、保压或减压的操作（图7-6），让车轮始终处于理想的运动状态。

a ）增压b）减压c）保压图7-6 ABS工作过程在制动过程中，ABS只在车速超过一定值时才起作用。

ABS具有自诊断功能，并能确保系统出现故障时，常规制动系统仍能正常工作。

ABS的分类目前ABS的产品很多，其中德国波许公司、戴维斯公司、美国德尔科和本迪克斯公司生产的ABS在轿车上应用最为广泛，而且每种ABS都在不断发展、更新和换代，因此即使同一厂家，生产年代不同，装用车型不同，ABS的型号也可能不一样。

还有一些国家的生产厂家也生产其他型号的ABS，其中有的则是从上述厂家技术引进，并在此基础上进行单独开发或合作开发生产，有相当一部分ABS属于上述四种的某一变型。

另外，还有德国伟布科(WABCO)公司、英国卢卡丝〃格林(Lucas Girling)公司、日本本田-住友(Honda Sumitomo)和美国凯尔塞〃海斯(Kelsey Hayes)公司生产的ABS数量也较大，它们当中有相当部分是在载货汽车或者大型客车上广泛采用。

中国上海汽车制动系统有限公司生产的ABS是从戴维斯(TEVES)公司引进并合资生产的。

1、按控制方式分类按控制方式ABS分为机械式和电子式。

目前机械式ABS在国外已趋于淘汰，因此以下介绍的都是电子控制式ABS。

2、按控制通道和传感器数目分类在ABS系统中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。

如果某个车轮的制动压力占用一个控制通道可以单独进行调节，称为独立控制或者单轮控制。

如果两个车轮的制动压力是一同进行调节的(共同占用电子控制器的一个控制通道)，称为同时控制或一同控制。

如果同时控制的两个车轮在同一个轴上，常称为同轴控制或轴控制。

在两个车轮一同控制时，如果以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按低选原则一同控制；如果以保证附着系数大的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节，这两个车轮就是按照高选原则一同控制。

因此，在一同控制中，有低选和高选原则之分。

(1)四通道式（图7-7）四个车轮都采用轮控式。

a)双制动管路前后布臵 b)双制动管路对角线布臵图7-7 四通道四传感器式ABS由于对各个车轮进行独立控制，因此附着系数利用率高，制动时可最大程度地利用每个车轮的最大附着力，特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数相近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。

但如果汽车左右轮附着力相差较大（如行驶在附着系数对分的路面上或者汽车两侧垂直载荷相差较大）时，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，影响汽车的方向稳定性，加之成本较高，所以实用中采用并不多。

(2)三通道式（图7-8）一般前轮轮控式，后轮按低选原则轴控式，因此有的称之为混合控制。

图7-8 三通道式ABSa)三通道四传感器式；b)三通道三传感器式；c)三通道四传感器式(对角线布臵)对角布臵的双管路制动系统中，虽然在通往四个车轮制动轮缸的制动管路中，各设臵一个制动压力调节分装臵，但两个后轮制动压力调节装臵却是由电子控制器按低选原则一同控制的，因此，实际上仍然是三通道式ABS。

上海桑塔纳2000GSi、一汽捷达都市先锋等轿车即采用这种形式。

后轮轴控式一般采用低选原则以防后轮抱死甩尾，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。

但可能出现附着系数大的一侧后轮附着力不能充分利用，使汽车总制动力有所减少。

但紧急制动时轴荷的前移，后轮的制动力所占比例较小（尤其轿车，通常占总制动力的30％左右）。

因此，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。

对两前轮进行独立控制，可以充分利用两前轮的附着力。

一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，有利于缩短制动距离；另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好的转向控制能力。

两前轮独立控制可能导致制动力不平衡，但由于对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此造成的影响进行修正，因此三通道式ABS在小轿车上被普遍应用。

3、其他方法分类除上述分类方法外，还有：按制动压力调节器的动力来源分为液压式和气压式；按制动压力调节器调压方式分为流通式（循环式）和变容式；按制动压力调节器与制动总泵结构关系分为整体式和分离式；按ABS与ASR（或TCS）是否一体化分为ABS式和ABS/ASR式。

二、ABS主要部件的结构与工作原理（一）传感器1、轮速传感器功用：检测车轮运动状态，获得车轮转速信号。

安装位臵：一般都安装在车轮上，有些驱动车轮设臵在主减速器或变速器中（图7-8）。

图7-8 轮速传感器安装位臵a)驱动车轮处；b)非驱动车轮处；c)主减速器处；d)变速器处；l-传感器头；2-半轴；3-悬架支座；4-齿圈；5-轮毂；6-转向节；7-齿圈(主减速器从动齿轮)；8-变速器a)凿式端头，径向安装；b)菱形端头，轴向安装；c)柱式端头，轴向安装；1-传感器头；2-齿圈类型：主要有电磁感应式和霍尔效应式两类。

（1）电磁感应式轮速传感器结构（图7-9）：主要由传感头和齿圈（转子）。

传感头由永久磁铁、感应线圈、极轴等组成。

齿圈多为一带齿的圆环。

传感头与齿圈间的间隙通常为0.5-1mm。

图7-9 电磁感应式轮速传感器外形与基本结构工作原理：永久磁铁具有一定强度的磁场，其磁力线经极轴-磁隙-齿圈(转子)-空间-永久磁铁构成回路。

当齿圈随车轮一同转动过程中，极轴与齿圈间的空气间隙(或磁阻)交替变化。

磁隙小时磁通强，磁隙大时磁通弱。

由于磁通周期性的变化，在感应线圈的两端便产生交变电压信号，如图7-10所示。

a) b) c)图7-10 电磁感应式轮速传感器工作原理a)齿隙与极轴端部相对；b)齿顶与极轴端部相对；c)传感器感应电压信号传感器输出的交变电压信号的频率与齿圈的齿数和转速成正比。

另外，车轮转速也会影响轮速传感器交变电压的幅值（在传感头与齿圈的间隙一定时，交变电压的幅值决定于磁通变化率，在一定范围内，交流电压的幅值随车轮转速成正比变化）。

（2）霍尔效应式轮速传感器特点：输出信号幅值不受转速影响、频率响应高（控制车速范围可扩大到8～260km／h）、抗电磁波干扰能力强。

结构和工作原理：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。

如图7-11所示，永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿圈，在图7-11a所示位臵时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；在图7-11b所示位臵时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。

齿圈转动过程中，使得通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一准正弦波电压（mV级）。

此信号由电子电路转换成标准的脉冲电压(图7-12)。

a)霍尔元件磁场较弱 b)霍尔元件磁场较强b)图7-11 霍尔效应式轮速传感器结构原理a) b)图7-12 霍尔效应式轮速传感器电子电路框图及输出波形2、减速度传感器减速度传感器也称G传感器，用于测量汽车制动时的减速度，以识别路面情况。

有差动变压器式、水银式、光电式和半导体式等。

（1）差动变压器式（图7-13）传感器利用差动变压器原理获得减速度信号。

由差动变压器和电子电路两部分组成。

差动变压器主要由一个初级绕组、两个相串联的次级绕组和铁心组成。

直流电经过振荡电路变成交流电压加到初级绕组上，在次级绕组中分别产生电压u1和u2。

汽车正常行驶时，铁心在中间位臵，u1和u2大小相等相位相反；当汽车制动时，在惯性力作用下铁心移动偏离中间位臵，u1和u2不再相等二者出现一个电压差u0，即是差动变压器的感应电压信号。

u0的高低与铁心的位移距离成正比。

u0信号经电子电路处理后成为传感器输出信号。

图7-13 差动变压器式减速传感器基本结构及原理电路（二）电子控制器(ECU)ECU主要用于接收轮速传感器及其它传感器输入的信号，进行放大、计算、比较，按照特定的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制动压力调节器进行压力调节。

ABS电子控制器包括硬件和软件两部分。

硬件由安装在印刷电路板上的一系列电子元器件（微处理器）和线路构成，封装在金属壳体内，形成一个独立的整体。

软件则是固存在只读存储器(ROM)中的一系列控制程序和参数，如图7-14。

图7-14 ABSECU内部电路框图(四传感器三通道系统)（三）制动压力调节器作用：制动压力调节器是ABS系统中最主要的执行器，一般都设在制动总泵(主缸)与制动分泵(轮缸)之间，主要功用是根据ECU的控制指令，自动调节制动分泵(轮缸)的制动压力。

分类：制动压力调节器种类较多，其结构和工作原理差异也较大。

常见的分类方法如下：（1）按动力来源分：液压式和气压式两种。

气压式主要用在大型客车和载重汽车上；液压式主要用在小轿车和一些轻型载重汽车上。

（2）按结构关系分：主要指制动压力调节器与制动总泵(和制动助力器)的结构关系，大致可分为整体式和分离式两种。