汽车机电一体化控制系统ABS组件描述与操作

本节内容将描述ABS元件的设计和操作。在读者完成本节内容的学习后，应该能够了解全部ABS部件的用途和功能，包括ECU、调制器的射流阀、轮角速度传感器、ABS故障指示灯、ABS诊断元件，以及牵引力控制系统。

如图3-19所示，对于一个经典的防抱死BBW AWB制动机电一体化控制系统，现代ABS全部有着如下主要的元件【FHWA-MC 1998】：

图3-19 经典牵引车ABS原理图【FHWA-MC 1998】

• 电子控制单元（ECU）。

• 调制器射流阀。

• 车轮角速度传感器（感应线圈和激励器）。

• ABS故障指示灯。

• 诊断。

电子控制单元（ECU）：ECU处理所有的ABS信息和信号功能。它接收并解析随着激励器齿经过由传感器感应线圈产生的电压脉冲，并且使用这一信息进行推断【FHWA-MC 1998】。

• 逼近的车轮抱死。

• 什么时候/如何激活ABS调制器的射流阀。

ECU与如下ABS元件连接：车轮角速度传感器；调制器的射流阀；电源；接地；警报灯；闪烁码开关；诊断插接器【SAE J1587】；减速器控制装置。连接一般是通过中继或数据链路【SAE J1922/J1939】。

在正常操作期间，ECU也进行自诊断检查。在制动中，ECU利用每个车轮角速度传感器产生的电压脉冲来测定任何车轮角速度的改变。

如果ECU断定被检查车轮的脉冲频率预示即将发生抱死，则它让ABS调节器的射流阀工作，来调整制动液或空气压力至提供最有效制动可能所需的值。ECU向ABS故障指示灯或闪烁码指示灯发送信号来传达ABS故障。它也向减速器控制发送信号，以便在ABS工作时脱开减速器。

当ABS停止调制制动液压或气动压力时，ECU允许减速器再次使用。

通过一个标准诊断插接器【SAE J1587】，技术人员能够和ECU通信。他们能够读取和清除存储在ECU中的故障码，并利用连接器运行各种诊断测试。制造商不同，所使用的ECU类型和放置它的位置（在车内或车架）也有所不同。

调节器的液压或气动阀：在制动期间，ABS调节器的液压或气动阀调节其制动器的液压或气压。当没有从ECU接收指令时，调节器的液压或气动允许液体或空气自由流动，并且对制动油液或空气（气体）压力没有影响。ECU控制调制器的液压或气动阀执行如下功能【FHWA-MC 1998】：

• 向制动室增加液压或气压。

• 保持存在的液压或气压。

然而，它不能自动制动，或将制动液体或气体压力增加至驾驶人应用的水平之上。调制器的射流阀和继电器的射流阀通常包含两个电磁螺线管。它们也可以是独立的，被插入制动室的检修管，位于任何继电器的射流阀之后，尽可能地靠近制动室本身。

当调节器的射流阀独立时，因为它必须控制更多的液体流或空气流，所以包括两个更大的由电磁螺线管控制的膜片射流阀。它通常有三个端口：流体进入口；流体输出口；流体排出口【FHWA-MC 1998】。(www.xing528.com)

• 流体进入口接受来自一个快速释放继电器的射流阀的液体或空气。

• 流体输出口向制动室输送液体或空气。

• 流体排出口排出制动室液体或空气。

通常，当控制独立调节器的射流阀的ECU检测到邻近的车轮抱死时，它会激活螺线管来关闭流体入口并打开流体排出口。当排出了足够防止车轮抱死的流体或空气时，排气射流阀可以关闭，同时视情况而定，ECU也可以：【FHWA-MC 1998】：

• 保持流体进入口闭合以维持存在的液压或气压。

• 打开流体进入口以允许应用制动流体或空气压力增加，并重复这个过程。

车轮角速度传感器：车轮角速度传感器有两个主要的元件：激励器和感应线圈。其他的元件包括有关的接线和组装设备。激励器是一个带锯齿形牙的圈。最常使用的激励器有着100个均匀分布的齿，具体的齿的数量可能随系统设计而改变。激励器的几个广为人知的名称包括：传感器环（sensor ring）；齿轮（tooth wheel）；音环（tone ring）；激励器。感应线圈一般被称为传感器。它包含一个线圈/磁铁总成，随着激励器齿在它前面经过，该线圈/磁铁总成产生电脉冲。

ECU使用产生的电脉冲来判断车轮角速度和加速度/减速度的实际（测量）值。这些电脉冲的强度随感应线圈和激励器之间间隙的轻微增加而迅速减少。车轮角速度传感器位置各有不同。它能够被安装在车桥上的任何位置来检测车轮角速度。该传感器可以是一个包含带固定间隙的两个激励器和一个感应线圈的总成。或者，一个感应线圈和激励器能够分别安装在车桥总成的不同部分。传感器感应线圈是一个密封件，并且一般是弯头或直线形设计。在大多数的液压或气动制动的车辆上，感应线圈位于在车轮端部上的安装用法兰中。激励器通常要不安装在轮毂上，要不与轮毂集成。因为感应线圈的输出随感应线圈和激励器之间间隙的轻微增加而迅速减少，所以车轮端部和传感器间隙被维持在制造商的规格之内是很有必要的。当唯一的贯通式车桥（tandem axle）的车轮带车轮角速度传感器的时候，这些传感器通常放置在其车轮最有可能在制动时抱死的车桥上。在带四弹簧悬架的贯通式车桥上，传感器一般在前轴上。在带空气悬架的贯通式车桥上传感器一般位于后轴上。传感器的布置和数目以及调制器，规定所用的ABS配置射流阀。

动力装置的最常见配置是【FHWA-MC 1998】：

• 四个传感器/四个调制器（4S/4M）。

• 六个传感器/四个调制器（6S/4M）。

• 六个传感器/六个调制器（6S/6M）。

拖车的常见配置是：2S/1M、2S/2M、4S/2M和4S/3M。

ABS故障指示灯：要求带ABS的汽车必须要配一个ABS故障指示灯。这些指示灯必须是黄色的，并且在ABS中出现一个影响到响应或控制信号的产生或传输的故障的时候点亮。ABS故障指示灯并不需要对每种类型的故障都发亮。然而，在ABS开始接收电能时，要求指示灯点亮来进行灯泡检查。除非汽车停止，否则拖车或推车的警报灯不要求用灯泡检查点亮。所有的拖车/推车必须带有一个作为ABS一部分的外部ABS故障指示灯。所有新的拖车都必须能够激活一个车载拖车警报灯。车载ABS指示灯已安装在仪表板上。其确切的位置和外观随汽车/部件制造商的要求而有所变化。

ABS诊断：虽然并非法律所要求的，但所有的液体或气体制动器ABS都有自诊断能力。在载货车牵引车和单级或直的载货车上，ABS通过故障指示灯和/或车载诊断工具（通过插接器连接），来为技术人员提供此种信息。

插接器一般位于牵引车的驾驶室内，恰好在仪表板左端的下面。它通常就是用来排除电控发动机故障的那个插接器【FHWA-MC 1998】。

载货车牵引车和载货车也可以利用ABS故障指示灯，通过闪烁码信号通知存储的故障信息。使用这一系统的汽车带有一个激活故障码的开关。其他ABS也可能带有指示问题的发光二极管（LED）灯。用在拖车上的ABS有时带有一个连接电子诊断工具的地方。插接器可能在ECU的软导线上，也可能在ECU的外面或ECU盒子里。其他的ABS可以通过ECU盒上的LED灯或ECU装置中的数字代码显示来提供诊断信息。

牵引力控制系统（TCS）：TCS设计目的是防止车轮在动力模式中空转。牵引力尝试通过制动空转车轮来恢复牵引力，而有时则是通过调节ECE/ICE功率实现的。不像ABS，牵引力控制能够自动使用制动。驾驶人不需要为接通TCS而踩下制动踏板。

牵引力控制系统集成到了ABS ECU中。当车轮角速度传感器告知ECU某个车轮正以比车桥另一端的车轮更快的角速度加速的时候，该系统便在空转轮上使用制动。它是通过给一个电磁液压或气动阀通电来完成的。电磁液压或气动阀把储缸液体或气体压力指向继电器的射流阀，并同时激活调制器射流阀来保持制动室的液压或气压。

接下来ECU指挥调制器的射流阀打开，并有节奏地将液体或空气压进空转车轮上的制动室，直至车轮角速度重新获得平衡。在一些系统上，如果两个车轮旋转太快，则ECU可能调节ECE/ICE功率。如果一辆牵引车上的全部驱动轮都旋转过快，则该牵引车可能变得不稳定、打滑或弯折。

当一个轻驱动轮载荷可能会使车轮带动力空转，或在一辆牵引车正在牵引多辆拖车的时候，牵引力控制特别有用。法律并不要求车辆必须装备牵引力控制系统，但它是一个常见的ABS选项【FHWA-MC 1998】。