资源简介

教学目标 知识目标：了解汽车防抱死制动系统的分类与优点；熟悉汽车防抱死制动系统的工作原理；掌握汽车防抱死制动系统主要部件的结构与原理。能力目标：能对汽车防抱死制动系统主要部件进行检测；能对汽车防抱死制动系统进行检测；能分析汽车防抱死制动系统故障的原因。素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风
教学重点 汽车防抱死制动系统故障原因分析
教学难点 车防抱死制动系统主要部件的结构与原理
教学手段 理实一体实物讲解小组讨论、协作
教学学时 6
教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释
项目十三 汽车防抱死制动系统〖任务描述〗汽车防抱死制动系统的英文简称ABS，是目前乘用车及客车的标准配置。其功用是在制动过程中，通过调节制动器的制动力，获得最佳的制动效能和较好的制动方向稳定性。本任务主要介绍防抱死制动系统的分类与优点、基本组成与工作原理，主要零部件的检修，防抱死制动系统的故障诊断等内容。通过任务学习，掌握防抱死制动系统的维修方法。〖知识学习〗1.滑移率1）滑移率的定义汽车匀速行驶时，实际车速与车轮滚动的圆周速度（也称车轮速度）是相同的。在驾驶员踩下制动踏板使车轮的速度降低时，车轮滚动的圆周速度（轮胎胎面在路面上移动的速度）也随之降低，但由于汽车自身的惯性，实际车速与车轮的速度不再相等，使车速与轮速之间产生一个速度差。此时，轮胎与路面之间产生相对滑移现象，其滑移程度用滑移率表示。滑移率是指车轮在制动过程中滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例，用S表示，其定义表达式为S=（v－ωr）/v×100%式中，r为车轮的滚动半径；ω为车轮的转动角速度；v为车轮中心的纵向速度。2）附着系数与滑移率的关系图13-2 在干路面上时附着系数与滑移率的关系2.ABS的分类与优点1）ABS的分类ABS通常按照控制通道及传感器数目分类。控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路。如果一个车轮的制动压力占用一个控制通道，可以进行单独调节，称为独立控制；如果两个车轮的制动压力是一同调节的，称为一同控制。根据控制通道数可分为四通道、三通道、二通道和一通道四种；根据传感器数主要可分为四传感器和三传感器两种。目前汽车上应用较多的为三通道（前轮独立控制、后轮低选控制）四传感器式、三通道三传感器式和四通道四传感器式。2）ABS的优点（1）缩短制动距离。ABS可以将滑移率控制在最大附着系数范围内，从而可获得最大的纵向制动力。（2）改善轮胎的磨损状况。ABS可以防止车轮抱死，从而避免因制动车轮抱死造成的轮胎局部异常磨损，延长了轮胎的使用寿命。（3）提高汽车制动稳定性。ABS可防止车轮在制动时完全抱死，能将车轮侧向附着系数控制在较大的范围内，使车轮具有较强的承受侧向力的能力，以保证汽车制动时的稳定性。（4）使用方便、工作可靠。ABS的运用与常规制动系统的运用几乎没有区别，制动时驾驶员踩下制动踏板，ABS就根据车轮的实际转速自动进入工作状态，使车轮保持在最佳的工作状态。3.ABS的基本组成与工作原理如图13-6所示，ABS通常由轮速传感器、制动压力调节器、ECU和ABS警示装置等组成。图13-6 ABS的基本组成1）轮速传感器（1）电磁式轮速传感器。①组成。电磁式轮速传感器主要由传感头和齿圈两部分组成。齿圈一般安装在轮毂或轴座上。②工作原理。电磁式轮速传感器的工作原理如图13-10所示。传感器齿圈随车轮旋转的同时，即与传感头极轴做相对运动。当传感头的极轴与齿圈的齿隙相对时，极轴距齿圈之间的空气间隙最大，即磁阻最大。传感头的磁极磁力线只有少量通过齿圈而构成回路，在电磁线圈周围的磁场较弱，如图13-10（a）所示；当传感头的极轴与齿圈的齿顶相对时，两者之间的空隙较小，即磁阻最小。传感头的磁极磁力线通过齿圈的数量增多，在电磁线圈周围的磁场较强，如图13-10（b）所示。齿圈随车轮不停地旋转，传感器感应线圈周围的磁场随之发生强弱交替变化，因此电磁线圈就感应出交变电压信号，即车轮转速信号，如图13-11所示。图13-10 电磁式轮速传感器的工作原理图13-11 电磁式轮速传感器输出电压信号（2）霍尔式轮速传感器。①组成。霍尔式轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。其齿圈的结构及安装方式与电磁式轮速传感器的齿圈相同，传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路等组成。②工作原理。霍尔式轮速传感器的工作原理如图13-12所示。永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿圈，齿圈相当于一个集磁器。当齿圈位于图13-12（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当齿圈位于图13-12（b）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。齿圈转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起霍尔元件电压的变化，霍尔元件将输出1 mV左右（幅值）的准正弦波电压，此信号由电子电路转化成标准的脉冲电压信号后输入ABS的ECU。（3）轮速传感器的特点。①电磁式轮速传感器结构简单，成本低，但其输出信号的幅值是随转速变化而变化的。②霍尔式轮速传感器克服了电磁式传感器的缺点，其输出信号电压幅值不受转速的影响，频率响应高，抗电磁波干扰能力强。2）ECU（1）ECU的功用。ECU是ABS的控制中枢，其功用是接收轮速传感器及其他传感器输入的信号，对这些输入信号进行测量、比较、分析、放大和判别处理，通过精确计算，得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度，以判断车轮是否有抱死趋势。再由其输出级发出控制指令，控制制动压力调节器去执行压力调节任务。（2）ECU的基本构造。ECU内部电路通常包括输入级电路、运算电路、电磁阀控制电路和安全保护电路。3）制动压力调节器（1）制动压力调节器的类型。根据制动压力调节器动力源的不同分为液压式和气压式两种。根据制动压力调节器与制动主缸的结构关系可分为整体式和分离式两种。根据制动压力调节器调压方式的不同可分为循环式和可变容积式两种。（2）制动压力调节器的结构。整体式制动压力调节器的零件主要由制动主缸与液压助力器、电动液压泵、储液器、蓄能器、电磁阀等组成。（3）循环式制动压力调节器。①二位二通电磁阀式制动压力调节器。二位二通电磁阀式制动压力调节器的工作过程如下。图13-20 常规制动过程②三位三通电磁阀式制动压力调节器。三位三通电磁阀式制动压力调节器是在制动主缸与轮缸之间串联一个电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。它主要由电磁阀、回油泵、储液器、单向阀等组成，其工作原理如前所述。（4）可变容积式制动压力调节器。减压制动过程：当ECU判断车轮趋于抱死时，将向电磁阀线圈输入一个大电流，电磁阀内的柱塞在电磁力作用下克服弹簧弹力移到右端位置，使高压蓄能器与控制活塞的工作腔相通，蓄能器中的高压制动液进入控制活塞工作腔，推动活塞右移，单向阀关闭，制动主缸与制动轮缸之间的通路被切断。同时，由于控制活塞右移使制动轮缸侧容积增大，制动压力减小。保压制动过程：当ECU判断车轮的滑移率处于合适的范围时，将向电磁阀线圈输入一个小电流，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞在弹簧力的作用下左移至中间位置，使蓄能器、储液器及控制活塞工作腔相互关闭。此时，控制活塞左侧的油压保持一定，控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下保持在一定的位置，而此时单向阀仍处于关闭状态，制动轮缸的容积也不发生变化，制动压力保持一定。 明确任务，在任务驱动下开始教学。讲解滑移率的定义。学生思考附着系数与滑移率的关系。了解汽车防抱死制动系统的分类与优点。结合实例讲解霍尔式轮速传感器组成及工作原理。掌握汽车防抱死制动系统主要部件的结构与原理。
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