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图2-7 基于车轮加减速度逻辑门限值控制方法的ABS系统油压控制循环图
ABS的工作过程可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段,ABS并不介入制动压力控制,调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态,各出液压电磁阀均不通电而处于关闭状态,电动泵也不通电运转,制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态,而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态,各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化,此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。在制动过程中,电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时,ABS就进入制动压力调节过程。例如,当ECU判定右前轮趋于
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抱死时,ECU就使控制右前轮制动压力的进液电磁阀通电,使右前进液电磁阀转入关闭状态,制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸,此时,右前出液电磁阀仍未通电而处于关闭状态,右前制动轮缸中的制动液也不会流出,右前制动轮缸的制动压力就保持一定,而其它未趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动轮缸的制动主缸输出压力的增大而增大,如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时,ECU判定右前轮仍然趋于抱死,ECU又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态,右前制动轮缸中的部分制动液就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器,使右前制动轮缸的制动压力迅速减小,右前轮的抱死趋势将开始消除,随着右前轮的抱死趋势己经完全消除时,ECU就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电,使进液电磁阀转入开启状态,使出液电磁阀转入关闭状态同时也使电动泵通电运转,向制动轮缸送制动液,由制动主缸输出的制动液和电动泵通电运转,向制动轮缸泵送制动液,由制动主缸输出的制动液和电动泵通电运转,向制动轮缸泵送制动液,由制动主缸输出的制动液和电动泵泵送的制动液都经过处于开启状态的右前进液电磁阀进入右前制动轮缸,使右前制动轮缸的制动压力迅速增大,右前轮又开始减速转动。ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持一减小一增大过程,而将趋于抱死车轮的滑移率控制在峰值附着系数滑移率的上范围内,直至汽车速度减小到很低或者制动主缸的输出压力不再使车轮趋于抱死时为止,制动压力调节循环的频率可达 3--20Hz。在该ABS中对应于每一个制动轮缸各有一对进液和出液电磁阀,可由ECU分别进行控制,因此,各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节,从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。
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3 制动系统硬件设计
3.1 制动系统的布置形式与组成
3.1.1 制动系统的布置形式
ABS系统中,能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节,称这种控制方式为独立控制;如果对两个(或两以上)车轮的制动压力一同进行调节,则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时,如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节,称这种控制方式为按高选原则一同控制;如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节,则称这种控制方式为按低选原则一同控制。
按照控制通道数目的不同,ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式,而其布置形式却多种多样。
(1)四通道ABS
对应于双制动管路的H型(前后)或X型(对角)两种布置形式,四通道ABS也有两种布置形式,见图3-1(a,b)。
图3-1(a,b)
为了对四个车轮的制动压力进行独立控制,在每个车轮上各安装一个转速传感器,并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置(通道)。
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由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动,因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时,由于同一轴上的制动力不相等,使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此,ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。
(2)三通道ABS
四轮ABS大多为三通道系统,而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制,对两后轮的制动压力按低选原则一同控制,其布置形式见图3-1(c)、(d)、(e)。
图3-1(c)、(d)、(e)
图(c)所示的按对角布置的双管路制动系统中,虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置,但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的,实际上仍是三通道ABS。由于三通道ABS对两后轮进行一同控制,对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。
汽车紧急制动时,会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加,后轴荷减小),使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%—80%)。对前轮制动压力进行独立控制,可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动,有利于缩短制动距离,并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。本设计就是为三通道ABS。
(3)双通道ABS
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图3-1(f)所示的双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装置,分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换,两后轮则按低选原则一同控制。 对于后轮驱动的汽车,可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数分离的路面上进行紧急制动时,两前轮的制动力相差很大,为保持汽车的行驶方向,驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转,以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡,保持汽车行驶方向的稳定性。但是在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间,以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大,由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正,转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶,这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。
图 3-1 (f)(g)
图3-1(g)所示的双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上,两前轮独立
控制,制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。
对于采用此控制方式的前轮驱动汽车,如果在紧急制动时离合器没有及时分离,前轮在制动压力较小时就趋于抱死,而此时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平,汽车的制动力会显著减小。而对于采用此控制方式的后轮驱动汽车,如果将比例阀调整到正常制动情况下前轮趋于抱死时,后轮的制动力接近其附着力,则紧急制动时由于离合器往往难以及时分离,导致后轮抱死,使汽车丧失方向稳定性。
由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾,因此目前很少被采用。
(4)单通道ABS