气压ABS组成及工作原理

按照ECU是否带ASR（驱动防滑控制）控制，气压ABS分为基本型和全功能型。按照传感器和制动压力调节器的数量不同可分为4S/3M（4个传感器和3制动压力调节器）、4S/4M（4个传感器和4制动压力调节器）、6S/4M（6个传感器和4制动压力调节器）、6S/6M（6个传感器和6制动压力调节器）。

1.气压ABS的组成

ABS是在常规气压制动系统的基础上，增设一个电子控制系统，其组成如图10-44所示。

图10-44 气压ABS的组成

电子控制系统主要由轮速传感器、制动压力调节器、ABS电控单元ECU、ABS指示灯等装置组成。电子控制系统主要部件的外形如图10-45所示，其控制电路组成如图10-46所示。

(1)车轮速度传感器 车轮速度传感器简称轮速传感器，其功用是检测车轮运动状态。轮速传感器为磁感应式，由传感器和齿圈转子组成。传感器为静止部件，安装在车轮附近的静止部件（如转向节、半轴套管等）上，不随车轮转动。如图10-47所示，传感器安装在齿圈的上方。它主要由永久磁铁、感应线圈、极轴等组成。永久磁铁的磁通通过齿圈构成回路。齿圈转子为带齿的圆环，安装在与车轮一同转动的部件（如轮毂、半轴等）上。

图10-45 电控部件外形

图10-46 气动ABS控制电路

(2)ABS电控单元(ECU)ABS电控单元简称ABS ECU，是防抱死制动系统(ABS)的控制中枢。其主要功用接收轮速传感器和各种控制开关信号，根据设定的控制逻辑，通过数学计算和逻辑判断后输出控制指令，控制制动压力调节器调节制动轮缸的制动压力。

(3)制动压力调节器

制动压力调节器是ABS的执行器，其功用是接受ABS ECU的控制指令，驱动制动压力调节器中的电磁阀动作，使制动压力“升高”、“保持”或“降低”，从而达到自动调节制动压力、实现防抱死制动的目的。

图10-47　车轮速度传感器

a）轮速传感器的外形　b）轮速传感器的内部结构

2.制动压力调节器的结构

气压ABS与液压ABS的工作原理类似。ABS是在制动过程中通过调节制动轮缸（或制动气室）的制动压力，使作用于车轮的制动力矩受到控制，将车轮的滑移率控制在较为理想的范围。液压ABS的工作介质是制动油液，制动油液需要循环使用，为了防止制动油液消耗，系统中专设油泵对制动油液进行循环控制使用；气压ABS的工作介质是空气，因气源充足，不必对其循环使用，可将工作后的压缩空气直接释放掉，因此气压ABS比液压ABS的结构简单且故障率少。

制动压力调节器串装在制动气室附近的管路中，固装在车架上，其结构如图10-48所示。制动压力调节器主要由两个电磁阀、两个膜片阀和三个接口组成。

(1)电磁阀两个电磁阀分别称为进气电磁阀和排进气电磁阀。电磁阀主要由电磁线圈、阀芯和弹簧组成，其结构如图10-49所示。电磁阀的功用是控制膜片式进气阀和膜片式排气阀的背压。当电磁阀不通电时，阀芯在弹簧力的作用下将接口5关闭，此时接口3与接口6导通；当电磁阀通电时，阀芯在电磁力作用下克服弹簧力将接口3关闭，此时接口5与接口6导通。

图10-48 制动压力调节器的结构

1—进气电磁阀 2—排气电磁阀 3—膜片式进气阀 4—膜片式排气阀 A—进气口 B—出气口 C—排气口 a～h、k—电磁阀的接口

图10-49 进气电磁阀(www.xing528.com)

1—弹簧 2—电磁线圈 3、5、6—接口 4—阀芯

（2）膜片阀 两个膜片阀分别称为膜片式进气阀和膜片式排气阀。在不制动时，膜片式进气阀和膜片式排气阀在各自弹簧力作用下处于关闭状态。

（3）接口 三个接口分别为进气口、出气口和排气口。其中进气口经高压管路通过制动阀（后轮经过继动阀）与储气筒连接；出气口通过高压管路与制动气室连接；排气口内置有消声器，通往大气。

3.制动压力调节器的工作过程

单车轮制动压力调节器的工作情况如图10-50所示。

(1)常规制动（ABS不工作）时制动系统工作情况汽车常规制动（ABS未投人工作）时，制动压力调节器的工作状态如图10-51所示。在ABS ECU控制下，进气电磁阀和排进气电磁阀均不通电。

图10-50 单车轮制动压力调节器的工作

1—传感器 2—齿圈 3—ABS ECU 4—储气筒 5—制动阀 6—制动压力调节器

图10-51 常规制动时ABS的工作情况

a～h、k—电磁阀的接口

1）进气电磁阀和膜片式进气阀的工作情况。进气电磁阀的阀芯在弹簧力作用下将口a关闭，口b与口c导通，膜片式进气阀的上方通过k腔、口b、口c以及排气口C与大气导通；压缩空气通过口A进入I室，并作用于膜片式进气阀的下方。在压力差的作用下，膜片式进气阀打开，压缩空气即进入Ⅱ室。

2）排气电磁阀和膜片式排气阀的工作情况。排气电磁阀的阀芯在弹簧力作用下将口e关闭，口d与g腔导通，膜片式排气阀的下方为来自I室的压缩空气，膜片式进气阀的上方为来自Ⅱ室的压缩空气，在弹簧力作用下膜片式排气阀关闭。此时，膜片式进气阀打开，膜片式排气阀关闭。储气筒内的压缩空气经过制动阀（后轮经过继动阀）→制动压力调节器的I室→膜片式进气阀→制动压力调节器的Ⅱ室→制动气室。制动气室的压力随制动踏板力的升高而升高。在常规制动时，虽然ABS没有投入工作，但是ABS随时都在监测轮速传感器信号，判定是否进入防抱死制动状态。当任意一个车轮趋于抱死时，制动压力调节器就会根据ABS ECU的控制指令，通过调节该车轮制动气室的制动压力“保持（保压）”、“降低（降压）”或“升高（升压）”来达到防抱死制动的目的。

（2）制动压力保持（“保压”）时制动系统工作情况　当驾驶人踩下制动踏板的行程过大，使制动器的制动力大于车轮与地面之间的附着力时，车轮就会抱死滑移，此时车轮加速度很大，并由轮速传感器将车轮即将抱死的信号输入电控单元ABS ECU。当ABS ECU根据轮速传感器输入信号计算得到的车轮减速度达到设定阈值时，就会控制制动压力调节器进入“保压状态”。控制“保压”时，ABS ECU向进气电磁阀的驱动模块电路发出高电平控制指令，向排气电磁阀的驱动模块电路发出低电平控制指令。进气电磁阀驱动模块电路接收到高电平控制指令时，便接通进气电磁阀电磁线圈的电路。当进气电磁阀通电时，阀芯在电磁力作用下克服弹簧力将口a开启，口c关闭，同时口a与口b导通。膜片式进气阀的上方为来自I室的压缩空气，在弹簧力和压缩空气作用下膜片式进气阀关闭，从而使制动气室与I室的压缩空气切断。排气电磁阀驱动模块电路接收到低电平控制指令时，使排气电磁阀电路仍不导通，膜片式排气阀处于关闭状态。由于膜片式进气阀和膜片式排气阀均处于关闭状态，压缩空气在管路中不能流动，如图10-52所示，因此制动压力处于“保持”状态。

（3）制动压力降低（“降压”）时制动系统工作情况 在储气筒内的压缩空气与制动轮缸之间的气路切断后，车轮滑移率将逐渐增大，并会超出ABS的控制范围（一般为15%～20%），因此需要降低制动器内的制动压力（需要降压），使滑移率减小。在ABS进入“保压”控制状态后，当ABS ECU根据轮速传感器输入信号计算得到的车轮滑移率达到设定阈值时，就会控制制动压力调节器进入“降压状态”。控制“降压”时，ABS ECU向进气电磁阀的驱动模块电路发出高电平控制指令，使膜片式进气阀保持关闭；向排气电磁阀驱动模块电路发出一系列脉冲控制信号。

当脉冲上升沿到来时，便接通排气电磁阀电磁线圈的电路如图10-53所示。当排气电磁阀通电时，阀芯在电磁力的作用下克服弹簧力将口e开启，口d关闭，同时g腔与口e导通。膜片式排气阀的下方通过g腔、口e以及排气口C与大气导通；而膜片式排气阀的上方为来自Ⅱ室的压缩空气，在压力差的作用下，膜片式排气阀打开，制动气室的压缩空气通过Ⅱ室、h室、口f以及排气口C释放到大气中。当脉冲下降沿到来时，驱动模块电路使排气电磁阀电路不通，膜片式排气阀关闭。每个脉冲信号都将使膜片式排气阀迅速打开后又迅速关闭，使制动轮缸内的制动液压力逐渐降低，从而使车轮抱死滑移成分减少，滚动成分增加。随着制动气室中的压缩空气的减少，制动压力随之降低，从而达到防止车轮抱死滑移的目的。

图10-52 制动保压工作情况

a～h、k—电磁阀的接口

图10-53 制动降压工作情况

a～h、k—电磁阀的接口

（4）制动压力升高（“升压”）时制动系统工作情况“降压”　控制使制动气室内制动气压降低后，车轮制动力越来越小，车轮加速度越来越大，为了得到最佳的制动效果，需要ABS进入“升高压力（升压）”状态。在“降压”控制后，当ABS ECU根据轮速传感器信号计算得到的车轮加速度达到设定阈值时，将发出控制指令使排气电磁阀断电，膜片式排气阀保持关闭状态。与此同时，ABS ECU向进气电磁阀驱动模块电路发出一系列脉冲控制信号使膜片式进气阀间歇打开与关闭：当脉冲上升沿到来时，进气电磁阀导通，膜片式进气阀保持关闭状态；当脉冲下降沿到来时，驱动模块电路使进气电磁阀不导通，膜片式进气阀保持开启状态，使制动气室的压力随制动踏板力的升高而升高，从而进入“升压”状态。当驾驶人踩下制动踏板时，ABS不断循环上述“保压”→“降压”→“升压”过程，从而便将车轮滑移率控制在设定阈值范围内，防止车轮抱死滑移。