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求一篇關(guān)于汽車(chē)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(chē)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(chē)安全控制系統(tǒng)，現(xiàn)代汽車(chē)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(chē)輪鎖死，使汽車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車(chē)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(chē)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(chē)速傳感器檢測(cè)車(chē)速，給ECU提供車(chē)速信號(hào)，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測(cè)車(chē)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(chē)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(chē)速、輪速、減速等傳感器的信號(hào)，計(jì)算出車(chē)速、輪速、滑移率和車(chē)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(chē)輪輪軸上。輪速傳感器在車(chē)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(chēng)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(chē)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(chē)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(chē)和跑車(chē)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(chē)上，還裝有汽車(chē)減速度傳感器，又稱(chēng)G傳感器。其作用是在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，獲得汽車(chē)減速度信號(hào)。因?yàn)槠?chē)在高附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)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(chē)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(chē)勻速行駛時(shí)，透光板靜止不動(dòng)。當(dāng)汽車(chē)減速度時(shí)，透光板則隨著減速度的變化沿汽車(chē)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(xiàn)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chēng)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(chē)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(chē)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(chē)輪線(xiàn)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(xiàn)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(zhuān)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?？刂?。具有專(zhuān)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(zhuān)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(chē)起步時(shí)的檢查汽車(chē)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(chē)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(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)、汽車(chē)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(chē)輪速度快，哪個(gè)車(chē)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(chē)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(chē)輪上的制動(dòng)力，使車(chē)輪不會(huì)因一直有較大的制動(dòng)力而讓車(chē)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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