兩種典型的制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理分析

劉成，胡慧

（安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮南 232007）

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兩種典型的制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理分析

劉成，胡慧

（安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 淮南 232007）

摘 要：汽車的安全主要分為主動安全和被動安全，車輪防抱死制動系統(tǒng)屬于汽車主動安全裝置。其功用主要是在汽車進(jìn)行制動時，自動地調(diào)節(jié)制動壓力，從而防止車輪抱死拖滑，使車輪滑移率始終維持在20%左右，以保證車輪同地面之間的附著力最大。制動壓力調(diào)節(jié)器，位于主缸和制動輪缸之間，它可自動調(diào)節(jié)車輪制動輪缸的壓力，其工作性能的好壞將直接影響ABS工作的可靠性。文章重點分析了兩種典型的制動壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.013

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-36-03

引言

車輪防抱死制動系統(tǒng)（ABS），屬于汽車主動安全裝置。其功用主要是在汽車進(jìn)行制動時，自動地調(diào)節(jié)制動壓力，從而防止車輪抱死拖滑，使車輪滑移率始終維持在20%左右，以保證車輪同地面之間的附著力最大。ABS包括傳統(tǒng)的普通制動系統(tǒng)和防止車輪抱死的電子控制系統(tǒng)兩部分。其中電子控制系統(tǒng)通常由傳感器、ECU執(zhí)行器和警告燈等組成。如圖1所示，其中執(zhí)行器主要指制動壓力調(diào)節(jié)器，它通常位于制動主缸和制動輪缸之間，當(dāng)ABS ECU發(fā)出指令時，制動壓力調(diào)節(jié)器將自動調(diào)節(jié)輪缸的制動壓力。制動壓力調(diào)節(jié)器在ABS系統(tǒng)中非常重要，其工作性能的好壞將直接影響ABS工作的可靠性。本文分析了兩種典型的制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理。

圖1 防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的基本組成

1、制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理分析

制動壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)其調(diào)壓方式的不同，一般可以將其劃分為兩種類型：循環(huán)式和容積變化式，其中循環(huán)式是利用電磁閥直接來控制制動輪缸的壓力，而變?nèi)菔絼t是電磁閥間接制動輪缸的壓力。下面分別介紹了兩種形式的制動壓力調(diào)節(jié)器，并分析其工作原理。

1.1 循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器

循環(huán)式壓力調(diào)節(jié)器又稱為流通式壓力調(diào)節(jié)器，在博世ABS和戴維斯ABS中廣泛采用，主要由以下幾部分組成：電磁閥、回油泵、儲液器等。當(dāng)電磁閥控制制動輪缸與主缸相通時進(jìn)行增壓，當(dāng)控制制動輪缸與儲液器相通時進(jìn)行減壓，或者都不通時進(jìn)行保壓；回油泵，通常是柱塞泵，功用主要是當(dāng)電磁閥減壓時，把制動輪缸返回的制動液經(jīng)過儲能器及時泵回主缸，同時在增壓過程可以把儲能器中的制動液加壓送到制動輪缸；儲能器的主要功用是暫時儲存經(jīng)過制動輪缸流出的制動液，減少制動壓力調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的脈動現(xiàn)象。筆者結(jié)合博世ABS廣泛采用的三位三通電磁閥式制動壓力調(diào)節(jié)器，來說明ABS的增壓-保壓-減壓不斷循環(huán)的過程，從而分析其工作原理。三位三通電磁閥是一種主要由線圈、固定鐵芯和移動鐵芯等構(gòu)成的，可移動到三個不同位置（即增壓、保壓、減壓三個狀態(tài)）、三通道（即連通制動輪缸、制動主缸、儲液器）式電磁閥，控制單元ECU通過控制電磁閥電流的大小，來改變可動鐵芯（即柱塞）的位置，進(jìn)而改變了不同的通路，實現(xiàn)ABS系統(tǒng)的減壓、保壓、增壓的工作狀態(tài)。

圖2 三位三通電磁閥式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理

（1）增壓過程

這一過程也就是我們所說的常規(guī)制動過程，此時制動防抱死系統(tǒng)并未參與工作，電磁閥中沒有電流流過，電磁閥正好位于圖2(a)所示位置，圖中電動機(jī)不轉(zhuǎn)，液壓泵不工作，這時制動主缸中的油壓通過電磁閥直接進(jìn)入了輪缸（也稱為制動分泵），分泵中油壓隨著制動主缸（也稱為制動總泵）的壓力增加而增加，從而完成了增壓的過程。

（2）保壓過程

當(dāng)電子控制單元ECU通過安裝在車輪上的輪速傳感器等信號，判斷此時滑移率是否在最佳范圍內(nèi)，若計算出此時滑移率正好處于大約20%左右時，電腦此時便給電磁閥輸入一個約2A的小電流，電磁閥上升正好位于圖中（b）所示狀態(tài)，這時，我們可以看出車輪制動輪缸與制動主缸以及回油道均不通，制動輪缸中的油壓恒定，正好維持在一個最佳的范圍內(nèi)，即此時制動防抱死系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。

（3）減壓過程

當(dāng)電子控制單元ECU通過安裝在車輪上的輪速傳感器等信號計算分析，判斷出此時車輛滑移率不在最佳范圍內(nèi)時，電腦便發(fā)出指令給電磁閥輸入一個約5A的大電流，電磁閥上升至圖中（c）所示位置，這時，車輪制動輪缸與儲液器相通，制動輪缸中的制動液回流進(jìn)而導(dǎo)致車輪制動輪缸中的壓力降低，同時，電控單元發(fā)出指令使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動液壓泵運轉(zhuǎn)，把儲液器中存儲的制動液抽回主缸，即此時完成了ABS減壓的過程，從而防止車輪出現(xiàn)抱死拖滑。

（4）增壓過程

隨著制動輪缸中壓力的不斷減小，車輪轉(zhuǎn)速再次升高，電控單元ECU便切斷通往電磁閥的電流，電磁閥由于斷電電磁吸力消失，處于關(guān)閉狀態(tài)，即圖2中（a）所示位置，制動總泵和制動分泵再次相通，制動總泵中的制動液這時又進(jìn)入到車輪的制動輪缸，從而使輪缸中的制動壓力再次增加。

（5）制動解除

當(dāng)駕駛員松開制動踏板時，控制單元給電磁閥斷電，閥下落到最下端圖中（d）所示位置，此時制動輪缸與儲液器不通，車輪制動輪缸中的制動液便回流到制動主缸，從而解除了制動，也就是制動系統(tǒng)完成了泄壓的過程。

1.2 變?nèi)菔街苿訅毫φ{(diào)節(jié)器

變?nèi)菔街苿訅毫φ{(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞、單向閥、儲液器、液壓泵、電動機(jī)、高壓蓄能器等組成，其制動壓力油路與ABS的控制壓力油路是隔絕的。它是在汽車原有的制動管路上增加了一套液壓的控制裝置，該液壓控制裝置可以控制制動管路中的制動液的容積增加或者減小，進(jìn)而對制動壓力的大小進(jìn)行控制。該裝置中的液壓泵和電動機(jī)的作用主要是產(chǎn)生控制用的高壓制動液；高壓蓄能器可蓄存高壓制動液；電磁閥的主要用于轉(zhuǎn)換高壓控制油路，當(dāng)電磁閥使控制活塞與高壓蓄能器相通時完成增壓過程，當(dāng)電磁閥使控制活塞與儲液器相通時，系統(tǒng)進(jìn)行減壓，當(dāng)電磁閥關(guān)閉時，制動輪缸進(jìn)行保壓過程。電磁閥斷電時，車輪制動輪缸與制動主缸相同，從而保證了制動防抱死系統(tǒng)一旦失效，制動系統(tǒng)仍能進(jìn)行常規(guī)制動，確保了行車安全。其基本工作原理見下圖3所示：

圖3 變?nèi)菔街苿訅毫φ{(diào)節(jié)器工作原理

（1）常規(guī)制動過程

此時制動防抱死系統(tǒng)并未參與工作，電磁閥線圈中沒有電流流過，電磁閥正好位于圖3(a)所示位置，電磁閥將控制活塞的工作腔與回油管路接通，控制活塞在強(qiáng)力彈簧的作用下被推至最左端，活塞頂端推桿將單向閥打開，使制動主缸與制動輪缸的制動管路相通，主缸的制動液直接流入制動輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力變化而變化。

（2）減壓過程

當(dāng)電子控制單元ECU通過安裝在車輪上的輪速傳感器等信號計算分析，判斷出此時車輛滑移率不在最佳范圍內(nèi)時，電腦便發(fā)出指令給電磁閥輸入一個大電流，由于電磁吸力的產(chǎn)生，電磁閥柱塞克服彈簧彈力移動到圖中（b）所示位置，此時控制活塞的工作腔與高壓蓄能器接通，高壓蓄能器中的制動液進(jìn)入控制活塞工作腔，在油壓的作用下控制活塞也向右移動到圖中所示位置，由于單向閥的關(guān)閉切斷了主缸和輪缸的通道，隨著控制活塞向右移動，控制活塞左側(cè)連接制動輪缸的容積不斷增大，制動輪缸中的油壓降低，從而完成了減壓的過程。

（3）保壓過程

當(dāng)電子控制單元ECU通過安裝在車輪上的輪速傳感器等信號，判斷此時滑移率是否在最佳范圍內(nèi)，若計算出此時滑移率正好處于大約20%左右時，電腦此時便給電磁閥輸入一個小電流，電磁閥正好位于圖3中（c）所示位置，這時，控制活塞、高壓蓄能器以及回油道均相互關(guān)閉不通，此時單向閥也正好處于關(guān)閉狀態(tài)，制動輪缸中的壓力恒定，正好維持在一個最佳的范圍內(nèi)，即此時制動防抱死系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。

（4）增壓過程

隨著制動輪缸中壓力的不斷減小，車輪轉(zhuǎn)速再次升高，電控單元ECU便切斷電磁閥的電流，電磁閥由于斷電電磁吸力消失，移動到最左端初始位置，即圖3中（d）所示位置，從而接通了控制活塞工作腔和儲液器的通道，控制活塞左側(cè)的制動液流入儲液器，在控制活塞復(fù)位彈簧的作用下，控制活塞向左移動到初始位置，即最左端，這時控制活塞左端單向閥處于開啟狀態(tài)，制動主缸中制動液流入制動輪缸，輪缸壓力增大，系統(tǒng)處于增壓狀態(tài)。

2、結(jié)束語

ABS系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，已成為當(dāng)今汽車主動安全方面的一種基本配置，它可有效的提高行車安全，駕駛員緊急制動時，ABS發(fā)揮作用，最大限度的防止車輪發(fā)生抱死拖滑的現(xiàn)象，從而避免或者減少了事故的發(fā)生。由于ABS集成了機(jī)、電、液技術(shù)，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，掌握其結(jié)構(gòu)和工作原理是維修人員的基本要求，進(jìn)而才能很好的進(jìn)行ABS的維修和維護(hù)。

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Analysis of the working principle of two typical brake pressure regulators

Liu Cheng, Hu Hui
( Anhui Industry &Trade Vocational Technical College, Anhui Huainan 232007 )

Abstract:The safety of the car is divided into active safety and passive safety, anti lock braking system belongs to the automobile active safety device. Its function is mainly in a vehicle braking and automatically regulating braking pressure, thereby preventing the wheels lock and skid, the wheel slippage rate maintained at about 20%, to ensure maximum wheel ground adhesion. The brake pressure regulator, which is located between the main cylinder and the brake wheel cylinder, can automatically adjust the pressure of the wheel cylinder, and its working performance will directly affect the reliability of ABS. In this paper, the structure and working principle of two typical brake pressure regulators are analyzed in this paper.

Keywords:ABS; brake pressure regulator; master cylinder; wheel cylinder

作者簡介：劉成，就職于安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：汽車電子控制技術(shù)。

中圖分類號：U463.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-36-03

關(guān)鍵字：ABS；制動壓力調(diào)節(jié)器；制動主缸；制動輪缸