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求一篇關(guān)于汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的論文

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2022-02-25

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ABS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理分析摘要:本文主要介紹汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)組成及工作原理分析，同時(shí)還介紹ABS系統(tǒng)的電子控制部分的組成和原理，輪速傳感器，液壓控制裝置的組成和原理;并能進(jìn)行控制電路的分析。關(guān)鍵詞:ABS系統(tǒng) 組成原理控制電路一、前言ABS(Anti-locked Braking System)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)，現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，ABS既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。ABS系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制裝置和執(zhí)行器三個(gè)部分組成。表1 ABS系統(tǒng)各組成部件的功能組成元件功能傳感器車速傳感器檢測(cè)車速，給ECU提供車速信號(hào)，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測(cè)車輪速度，給ECU提供輪速信號(hào)，各種控制方式均采用減速傳感器檢測(cè)制動(dòng)時(shí)汽車的減速度，識(shí)別是否是冰雪等易滑路面，只用于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行器制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器接受ECU的指令，通過(guò)電磁閥的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)壓力的增加、保持和降低液壓泵受ECU控制，在可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的控制油路中建立控制油壓;在循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)壓力降低的過(guò)程中，將由輪缸流出的制動(dòng)液經(jīng)蓄能器泵回主缸，以防止ABS工作時(shí)制動(dòng)踏板行程發(fā)生變化。ABS警告燈ABS出現(xiàn)故障時(shí)，由EUC控制將其點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出報(bào)警，并由ECU控制閃爍顯示故障代碼ECU接受車速、輪速、減速等傳感器的信號(hào)，計(jì)算出車速、輪速、滑移率和車輪的減速度、加速度，并將這些信號(hào)加以分析、判別、放大，由輸出級(jí)輸出控制指令，控制各種執(zhí)行器工作二、電子控制系統(tǒng)2.1傳感器的結(jié)構(gòu)型式與工作原理(一) 轉(zhuǎn)速傳感器齒圈與輪速傳感器是一組的，當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪速傳感器感應(yīng)交流信號(hào)，輸出到ABS電腦，提供輪速信號(hào)。輪速傳感器通常安裝在差速器、變速器輸出軸、各車輪輪軸上。輪速傳感器在車輪上的安裝位置輪速傳感器是由傳感頭和齒圈等組成。(二) 橫向加速度傳感器有一些ABS系統(tǒng)中裝有橫向加速度傳感器，因里面主要開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)組成，因而一般稱為橫向加速度開(kāi)關(guān)。外形如圖1所示。橫向加速度低于限定值時(shí)，兩觸點(diǎn)都處于閉合狀態(tài)，插頭兩端子通過(guò)開(kāi)關(guān)內(nèi)部構(gòu)成回路，當(dāng)汽車在高速急轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，橫向加速度超過(guò)限定值時(shí)，開(kāi)關(guān)中的一對(duì)觸點(diǎn)在自身慣性力的作用下處于開(kāi)啟狀態(tài)，插頭兩端子之間在開(kāi)關(guān)內(nèi)部形成斷路，此信號(hào)輸入ECU后可對(duì)制動(dòng)防抱死控制指令進(jìn)行修正，以便有效地調(diào)節(jié)左右車輪制動(dòng)輪缸的液壓，使ABS更有效地工作。此裝置在較高級(jí)的轎車和跑車上采用較多。圖1(三) 減速度傳感器目前，在一些四輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，還裝有汽車減速度傳感器，又稱G傳感器。其作用是在汽車制動(dòng)時(shí)，獲得汽車減速度信號(hào)。因?yàn)槠囋诟吒街禂?shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度小，因而該信號(hào)送入ECU后，可以對(duì)路面進(jìn)行區(qū)別，判斷路面附著系數(shù)高低情況。當(dāng)判定汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等易打滑的路面上時(shí)，采取相應(yīng)控制措施，以提高制動(dòng)性能。減速度傳感器有光電式、水銀式、差動(dòng)式變壓式等。A.光電式減速度傳感器汽車勻速行駛時(shí)，透光板靜止不動(dòng)。當(dāng)汽車減速度時(shí)，透光板則隨著減速度的變化沿汽車的縱軸方向擺動(dòng)。減速度越大，透光板擺動(dòng)位置越高，由于透光板的位置不同，允許發(fā)光二極管傳送到光電晶體管的光線不同，使光電晶體管形成開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)。兩個(gè)發(fā)光二極管和兩個(gè)光電晶體管組合作用，可將汽車的減速度區(qū)分為四個(gè)等級(jí)，此信號(hào)送入電子控制器就能感知路面附著系數(shù)情況。B.水銀式減速度傳感器水銀式減速度傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，由玻璃管和水銀組成。在低附著系數(shù)路面時(shí)汽車減速度小，水銀在玻璃管內(nèi)基本不動(dòng)，開(kāi)關(guān)在玻璃管內(nèi)處于接通(ON)狀態(tài)。在高附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度大，水銀在玻璃管內(nèi)由于慣性作用前移，使玻璃管內(nèi)的電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(OFF)，如圖2所示，此信號(hào)送入ECU就能感知路面附著系數(shù)情況。圖2水銀式汽車減速度傳感器，不僅在前進(jìn)方向起作用，在后退方向也能送出減速度信號(hào)。C.差動(dòng)變壓式減速度傳感器2.2電子控制模塊(電腦)的結(jié)構(gòu)與工作原理ABS系統(tǒng)電子控制部分可分為電子控制器(ECU)、ABS控制模塊、ABS計(jì)算機(jī)等，以下簡(jiǎn)稱ECU。Ø ECU的基本結(jié)構(gòu)ECU由以下幾個(gè)基本電路組成:1)輪速傳感器的輸入放大電路。2)運(yùn)算電路。3)電磁閥控制電路。4)穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路、故障反饋電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路。各電路的連接方式如圖3至5所示圖3圖4圖5a) 輪速傳感器的輸入放大電路安裝在各車輪上的輪速傳感器根據(jù)輪速輸出交流信號(hào)，輸入放大電路將交流信號(hào)放大成矩形波并整形后送往運(yùn)算電路。不同的ABS系統(tǒng)中輪速傳感器的數(shù)量是不一樣的。每個(gè)車輪都裝輪速傳感器時(shí)，需要四個(gè)傳感器，輸入放大電路也就要求有四個(gè)。當(dāng)只在左右前輪和后軸差速器安裝輪速傳感器時(shí)，只需要三個(gè)傳感器，輸入放大電路也就成了三個(gè)。但是，要把后輪的一個(gè)信號(hào)當(dāng)作左、右后輪的兩個(gè)信號(hào)送往運(yùn)算電路。b) 運(yùn)算電路運(yùn)算電路主要進(jìn)行車輪線速度、初始速度、滑移率、加減速度的運(yùn)算，以及電磁閥的開(kāi)啟控制運(yùn)算和監(jiān)控運(yùn)算。初始速度、滑移率及加減速度運(yùn)算電路把瞬間輪速加以積分，計(jì)算出初始速度，再把初始速度和瞬時(shí)線速度進(jìn)行比較運(yùn)算，則得出滑移率及加減速度。電磁閥開(kāi)啟控制運(yùn)算電路根據(jù)滑移率和加減速度控制信號(hào)，對(duì)電磁閥控制電路輸出減壓、保壓或增壓的信號(hào)。c) 電磁閥控制電路接受來(lái)自運(yùn)算電路的減壓、保壓或增壓信號(hào)，控制通往電磁閥的電流。d) 穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路、故障反饋電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路在蓄電池供給ECU內(nèi)部所有5V穩(wěn)壓電壓的同時(shí)，上述電路監(jiān)控著12V和5V電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，并對(duì)輪速傳感器輸入放大器、運(yùn)算電路和電磁閥控制電路的故障信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，控制著電磁閥電動(dòng)機(jī)和電磁閥。出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)，關(guān)閉電磁閥，停止ABS工作，返回常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)儀表板上的ABS警報(bào)燈點(diǎn)亮，讓駕駛員知道有故障情況發(fā)生。Ø 安全保護(hù)電路ECU的安全保護(hù)電路具有故障狀態(tài)外部顯示功能。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先停止ABS工作，恢復(fù)常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)，使儀表板上的ABS警報(bào)燈點(diǎn)亮，提示整個(gè)系統(tǒng)處于故障狀態(tài)?，F(xiàn)在的故障顯示方法一般是通過(guò)ECU內(nèi)部的發(fā)光二極管(LED)的閃爍、儀表板上的ABS警報(bào)燈的閃爍、或用專用的診斷裝置加以顯示。切斷點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后故障顯示內(nèi)部消失，重新接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)若未發(fā)現(xiàn)故障，則認(rèn)為系統(tǒng)正常，ABS可進(jìn)行正常控制。具有專用診斷裝置的ABS系統(tǒng)能夠記憶故障內(nèi)容，并能根據(jù)專用診斷裝置的指令將記憶的故障編碼，進(jìn)行顯示或消除。1.接通電源時(shí)的初始檢查接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、ECU電源接通時(shí)，將檢查下列項(xiàng)目。(1)微處理機(jī)功能檢查①使監(jiān)視器產(chǎn)生錯(cuò)誤信息，讓微處理機(jī)識(shí)別。②檢查ROM區(qū)的數(shù)據(jù)，確認(rèn)未發(fā)生變化。③對(duì)RAM區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出，判斷工作是否正常。④檢查A/D轉(zhuǎn)換的輸入，判斷是否正常。⑤檢查微處理機(jī)間的信號(hào)傳遞，判斷是否正常。(2)電磁閥動(dòng)作檢查使電磁閥產(chǎn)生動(dòng)作，判斷是否正常工作。(3)故障反饋電路功能檢查由微處理機(jī)來(lái)識(shí)別故障反饋電路工作是否正常。2.汽車起步時(shí)的檢查汽車起步時(shí)對(duì)重要的外圍電路進(jìn)行檢查，若檢查結(jié)果正常，ABS開(kāi)始工作。(1)電磁閥功能檢查①讓電磁閥工作，判斷是否正常。②比較各電磁閥的開(kāi)、關(guān)電阻，判斷電磁閥是否工作正常。(2)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作檢查使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，判斷是否正常。(3)輪速傳感器及輸入放大電路的信號(hào)確認(rèn)。確認(rèn)所有的輪速傳感器信號(hào)都能輸入到微處理機(jī)。3.行駛中的定時(shí)檢查(1)12V(載貨車為24V)、5V電壓監(jiān)視識(shí)別供給的12V電壓和5V內(nèi)部電壓是否為規(guī)定電壓值。監(jiān)視12V電壓，并考慮ABS工作過(guò)程中電壓瞬間下降和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓瞬間下降的情況，然后加以分析識(shí)別。(2)電磁閥動(dòng)作監(jiān)視ABS系統(tǒng)工作過(guò)程中，電磁閥必定動(dòng)作，ECU隨時(shí)監(jiān)視電磁閥的工作情況。(3)運(yùn)算電路中運(yùn)算結(jié)果的對(duì)比檢查ECU內(nèi)部通常設(shè)有二套運(yùn)算電路，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算和傳輸數(shù)據(jù)，利用各自的運(yùn)算結(jié)果相互比較、互相監(jiān)視，能夠確?？煽啃裕霸绨l(fā)現(xiàn)異常情況。另外，各種速度信號(hào)和輸入、輸出信號(hào)也在運(yùn)算電路中相互比較，這些結(jié)果必須相同。(4)微處理機(jī)失控檢查由監(jiān)視電路判斷微處理機(jī)工作是否正常。(5)脈沖信號(hào)的監(jiān)視微處理機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的脈沖頻率不能降低。(6)ROM數(shù)字的確定計(jì)算ROM數(shù)據(jù)之和，確認(rèn)程序工作正常。4.自行診斷顯示如果安全保護(hù)電路檢查出有異常情況，則停止ABS系統(tǒng)的工作，返回原有的常規(guī)制動(dòng)方式(不使用ABS)，且ECU呈現(xiàn)故障狀態(tài)。這時(shí)ECU內(nèi)的發(fā)光二極管、ABS警報(bào)燈或?qū)Ｓ迷\斷裝置發(fā)出故障信號(hào)，ECU根據(jù)這些信號(hào)顯示出故障碼。汽車生產(chǎn)廠、汽車型號(hào)或ABS系統(tǒng)不同時(shí)，故障碼也不一樣。Ø ECU的工作原理ECU是ABS系統(tǒng)的控制中心，它的本質(zhì)是微型數(shù)字計(jì)算機(jī)，一般是由兩個(gè)微處理器和其他必要電路組成的、不可分解修理的整體單元，電腦的基本輸入信號(hào)是四個(gè)輪速傳感器送來(lái)的輪速信號(hào)，輸出信號(hào)是:給液壓控制單元的控制信號(hào)、輸出的自診斷信號(hào)和輸出給ABS故障指示燈的信號(hào)，如圖所示:1.ECU的防抱死控制功能電子控制模塊(電腦)有連續(xù)監(jiān)測(cè)四個(gè)輪速傳感器速度信號(hào)的功能。電腦連續(xù)地檢測(cè)來(lái)自全部四個(gè)輪速傳感器傳來(lái)的脈沖電信號(hào)，并將它們處理、轉(zhuǎn)換成和輪速成正比的數(shù)值，從這些數(shù)值中電腦可區(qū)別哪個(gè)車輪速度快，哪個(gè)車輪速度慢。電腦根據(jù)四個(gè)輪子的速度實(shí)施防抱死制動(dòng)控制。電腦以四個(gè)輪子的傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)作為控制基礎(chǔ)，一旦判斷出車輪將要抱死，它立刻就進(jìn)入防抱死控制狀態(tài)，向液壓調(diào)節(jié)器輸出幅值為12V的脈沖控制電壓，以控制輪缸上油路的通、斷。輪缸上油壓的變化就調(diào)節(jié)了車輪上的制動(dòng)力，使車輪不會(huì)因一直有較大的制動(dòng)力而讓車輪完全抱死(通與斷的頻率一般在3-12次/秒)。2.ECU的故障保護(hù)控制功能首先，電腦能對(duì)自身的工作進(jìn)行監(jiān)控。由于電腦中有兩個(gè)微處理器，它們同時(shí)接受、處理相同的輸入信號(hào)，用與系統(tǒng)中相關(guān)的狀態(tài)--電腦的內(nèi)部信號(hào)和產(chǎn)生的外部信號(hào)進(jìn)行比較，看它們是否相同，從而對(duì)電腦本身進(jìn)行校準(zhǔn)。這種校準(zhǔn)是連續(xù)的，如果不能同步，就: 回答者：網(wǎng)友

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