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(dòng)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(dòng)安全和被動(dòng)安全，車輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)屬于汽車主動(dòng)安全裝置。其功用主要是在汽車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，位于主缸和制動(dòng)輪缸之間，它可自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)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(diǎn)分析了兩種典型的制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)（ABS），屬于汽車主動(dòng)安全裝置。其功用主要是在汽車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)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(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，它通常位于制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸之間，當(dāng)ABS ECU發(fā)出指令時(shí)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器將自動(dòng)調(diào)節(jié)輪缸的制動(dòng)壓力。制動(dòng)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(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理。

圖1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的基本組成

1、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理分析

制動(dòng)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(dòng)輪缸的壓力，而變?nèi)菔絼t是電磁閥間接制動(dòng)輪缸的壓力。下面分別介紹了兩種形式的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，并分析其工作原理。

1.1 循環(huán)式制動(dòng)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(chǔ)液器等。當(dāng)電磁閥控制制動(dòng)輪缸與主缸相通時(shí)進(jìn)行增壓，當(dāng)控制制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液器相通時(shí)進(jìn)行減壓，或者都不通時(shí)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(shí)，把制動(dòng)輪缸返回的制動(dòng)液經(jīng)過儲(chǔ)能器及時(shí)泵回主缸，同時(shí)在增壓過程可以把儲(chǔ)能器中的制動(dòng)液加壓送到制動(dòng)輪缸；儲(chǔ)能器的主要功用是暫時(shí)儲(chǔ)存經(jīng)過制動(dòng)輪缸流出的制動(dòng)液，減少制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)的脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)鐵芯等構(gòu)成的，可移動(dòng)到三個(gè)不同位置（即增壓、保壓、減壓三個(gè)狀態(tài)）、三通道（即連通制動(dòng)輪缸、制動(dòng)主缸、儲(chǔ)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(dòng)鐵芯（即柱塞）的位置，進(jìn)而改變了不同的通路，實(shí)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(dòng)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(dòng)過程，此時(shí)制動(dòng)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(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，液壓泵不工作，這時(shí)制動(dòng)主缸中的油壓通過電磁閥直接進(jìn)入了輪缸（也稱為制動(dòng)分泵），分泵中油壓隨著制動(dòng)主缸（也稱為制動(dòng)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(hào)，判斷此時(shí)滑移率是否在最佳范圍內(nèi)，若計(jì)算出此時(shí)滑移率正好處于大約20%左右時(shí)，電腦此時(shí)便給電磁閥輸入一個(gè)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(shí)，我們可以看出車輪制動(dòng)輪缸與制動(dòng)主缸以及回油道均不通，制動(dòng)輪缸中的油壓恒定，正好維持在一個(gè)最佳的范圍內(nèi)，即此時(shí)制動(dòng)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(hào)計(jì)算分析，判斷出此時(shí)車輛滑移率不在最佳范圍內(nèi)時(shí)，電腦便發(fā)出指令給電磁閥輸入一個(gè)約5A的大電流，電磁閥上升至圖中（c）所示位置，這時(shí)，車輪制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液器相通，制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液回流進(jìn)而導(dǎo)致車輪制動(dòng)輪缸中的壓力降低，同時(shí)，電控單元發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，把儲(chǔ)液器中存儲(chǔ)的制動(dòng)液抽回主缸，即此時(shí)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(dòng)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(dòng)總泵和制動(dòng)分泵再次相通，制動(dòng)總泵中的制動(dòng)液這時(shí)又進(jìn)入到車輪的制動(dòng)輪缸，從而使輪缸中的制動(dòng)壓力再次增加。

（5）制動(dòng)解除

當(dāng)駕駛員松開制動(dòng)踏板時(shí)，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(shí)制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液器不通，車輪制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液便回流到制動(dòng)主缸，從而解除了制動(dòng)，也就是制動(dòng)系統(tǒng)完成了泄壓的過程。

1.2 變?nèi)菔街苿?dòng)壓力調(diào)節(jié)器

變?nèi)菔街苿?dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要由電磁閥、控制活塞、單向閥、儲(chǔ)液器、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、高壓蓄能器等組成，其制動(dòng)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(dòng)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(dòng)管路中的制動(dòng)液的容積增加或者減小，進(jìn)而對(duì)制動(dòng)壓力的大小進(jìn)行控制。該裝置中的液壓泵和電動(dòng)機(jī)的作用主要是產(chǎn)生控制用的高壓制動(dòng)液；高壓蓄能器可蓄存高壓制動(dòng)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(shí)完成增壓過程，當(dāng)電磁閥使控制活塞與儲(chǔ)液器相通時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行減壓，當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，制動(dòng)輪缸進(jìn)行保壓過程。電磁閥斷電時(shí)，車輪制動(dòng)輪缸與制動(dòng)主缸相同，從而保證了制動(dòng)防抱死系統(tǒng)一旦失效，制動(dòng)系統(tǒng)仍能進(jìn)行常規(guī)制動(dòng)，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?dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理

（1）常規(guī)制動(dòng)過程

此時(shí)制動(dòng)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(dòng)主缸與制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路相通，主缸的制動(dòng)液直接流入制動(dòng)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(hào)計(jì)算分析，判斷出此時(shí)車輛滑移率不在最佳范圍內(nèi)時(shí)，電腦便發(fā)出指令給電磁閥輸入一個(gè)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(dòng)到圖中（b）所示位置，此時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)，控制活塞左側(cè)連接制動(dòng)輪缸的容積不斷增大，制動(dòng)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(hào)，判斷此時(shí)滑移率是否在最佳范圍內(nèi)，若計(jì)算出此時(shí)滑移率正好處于大約20%左右時(shí)，電腦此時(shí)便給電磁閥輸入一個(gè)小電流，電磁閥正好位于圖3中（c）所示位置，這時(shí)，控制活塞、高壓蓄能器以及回油道均相互關(guān)閉不通，此時(shí)單向閥也正好處于關(guān)閉狀態(tài)，制動(dòng)輪缸中的壓力恒定，正好維持在一個(gè)最佳的范圍內(nèi)，即此時(shí)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。

（4）增壓過程

隨著制動(dòng)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(dòng)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(chǔ)液器的通道，控制活塞左側(cè)的制動(dòng)液流入儲(chǔ)液器，在控制活塞復(fù)位彈簧的作用下，控制活塞向左移動(dòng)到初始位置，即最左端，這時(shí)控制活塞左端單向閥處于開啟狀態(tài)，制動(dòng)主缸中制動(dòng)液流入制動(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)，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(duì)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(jiǎn)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(hào)：U463.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)02-36-03

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