一、汽車制動防抱死控制系統主要傳感器的結構及工作原理

1. 車輪轉速傳感器

車輪轉速傳感器簡稱輪速傳感器， 常用的車輪轉速傳感器有電磁感應式與霍爾式兩大類。

(1)電磁感應式車輪轉速傳感器

電磁感應式車輪轉速傳感器是一種由磁通量變化而 產生感應電壓的裝置， 一般由磁感應頭與齒圈組成， 如圖1所示。

圖1車輪轉速傳感器構造

a) 長方形 b) 圓柱形

磁感應頭是一個靜止部件， 通常由永久磁鐵、 電磁線圈和磁極等構成， 傳感器安裝在每 個車輪的托架上。齒圈是一個運動部件， 一般安裝在輪轂上或輪軸上與車輪一起旋轉。齒圈上齒數的多少與車型、 ABS 電腦有關。磁感應頭磁極與齒圈的端面有一空氣隙， 一般在 1mm 左右， 通常可移動磁感應頭的位置來調整間隙 (具體間隙的大小可查閱維修手冊)。

圖2電磁感應式車輪轉速傳感器工作原理

1—電腦 2—傳感頭 3—齒圈 4—空氣隙 5—車速信號

當齒圈隨車輪旋轉時 (圖2)， 在永久磁鐵上的電磁感應線圈中就產生一交變電壓信號 (這是因為齒圈上齒峰與齒谷通過時引起磁場強弱變化的緣故)， 信號的頻率與車輪速度成正 比， 并隨輪速的變化而變化。ABS 電子控制單元 (ECU) 通過識別傳感器發來交變電壓信 號的頻率來確定車輪的轉速， 如果電子控制單元發現車輪的圓周減速度急劇增加， 滑轉率達 到 20% 時， 便以 10 次/ s 的速度進行計算， 然后給執行機構發出指令， 減小或停止車輪的制 動力， 以免車輪抱死。

(2)霍爾式車輪轉速傳感器

霍爾式車輪轉速傳感器可以將帶隔板的轉子置于永磁鐵和 霍爾集成電路之間的空氣間隙中。霍爾集成電路由一個帶封閉的電子開關放大器的霍爾層構 成， 當隔板切斷磁場與霍爾集成電路之間的通路時， 無霍爾電壓產生， 霍爾集成電路的信號電 流中斷;若隔板離開空氣間隙， 磁場產生與霍爾集成電路的聯系， 則電路中出現信號電流。霍爾式車輪轉速傳感器由傳感頭和齒圈組成， 傳感頭包含有永磁體。霍爾元件和電子電 路等結構如圖3所示。

圖3霍爾式車輪轉速

傳感器工作原理

當齒間對準霍爾元件位置時， 永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒 輪， 穿過霍爾元件的磁力線分散于兩齒之中， 磁場相對較弱。當齒輪對準霍爾元件位置時， 穿過霍爾元件的磁力線集中于一個齒上， 磁場相對較強。穿過霍爾元件的磁力線密度所發生 的這種變化會引起霍爾電壓的變化， 其輸出一個毫伏級的準正弦波電壓。此電壓經波形轉換 電路轉換成標準的脈沖電壓信號輸入 ECU。由霍爾傳感器輸出的毫伏級正弦波電壓經過放 大器放大為伏級正弦波信號電壓， 在施密特觸發器中將正弦波信號轉換成標準的脈沖信號， 由放大極放大輸出。

霍爾式車輪轉速傳感器與前述電磁感應式車輪轉速傳感器相比， 具有以下的優點：

1) 輸出信號電壓的幅值不受車輪轉速影響， 當汽車電源電壓維持在 12V 時， 傳感器輸 出信號電壓可以保持在 11. 5 ～ 12 V， 即使車輪轉速接近于零。

2) 頻率響應高， 該傳感器的響應頻率可高達 20kHz (此時相當于車速 1000km / h)。

3) 抗電磁波干擾能力強。

二、汽車制動防抱死控制系統執行元件的結構及工作原理

ABS 液壓控制總成是在普通制動系統的液壓裝置上經設計后加裝 ABS 液壓調節器而形成 的。普通制動系統的液壓裝置一般包括真空助力器、 雙缸式制動總泵 (主缸)、 儲油箱、 制動 分泵 (輪缸) 和液壓管路等。除了普通制動系統的液壓部件外， ABS 制動壓力調節器通常由 回油液壓泵、 蓄能器、 主控制閥、 電磁閥和一些控制開關等組成。實質上， ABS 就是通過電磁 閥控制分泵上的液壓， 使之迅速變大或變小， 從而實現了防抱死制動功能。

ABS 制動壓力調節器串接在制動主缸與輪缸之間， 通過電磁閥直接或間搭鐵控制輪缸 的制動壓力。通常把電磁閥直接控制輪缸制動壓力的調節器稱作循環式制動壓力調節器， 把 間接控制制動壓力的調節器稱作可變容積式制動壓力調節器。

1. 循環式制動壓力調節器

這種形式的制動壓力調節器是在制動總缸與輪缸之間串聯一個電磁閥，直接控制輪缸的 制動壓力。這種壓力調節系統的特點是制動壓力油路和ABS控制壓力油路相通。由電磁閥 直接控制輪缸的制動壓力。多采用三位三通電磁閥和二位二通電磁閥， 在 ECU 控制下， 使 電磁閥處于 “升壓”、 “保壓”、 “減壓” 三種位置， 如圖4所示。

圖4循環式制動壓力調節器

1) 三位三通電磁閥工作過程如圖5所示， 三位三通電磁閥由進液閥、 回液閥、 主彈 簧、 副彈簧、 固定鐵心及銜鐵套筒等組成。

圖5三位三通電磁閥

1—進液口 2—進液閥 3—回液閥 4—主彈簧 5—副彈簧 6—電磁線圈 7—銜鐵套筒 8—出液口 9—回液口

工作過程是：電磁線圈未通電時， 在主彈簧張力作用下， 進液閥打開， 回液閥關閉， 進 液口與出液口保持暢通——增壓;電磁線圈通入較小電流 (2A)， 產生電磁吸力小， 吸動銜 鐵上移量少， 但能適當壓縮主彈簧， 使進液閥關閉， 放松副彈簧， 回液閥并不打開——保 壓， 如圖6所示;

圖6三位三通電磁閥 (保壓)

電磁閥線圈通入較大電流 (5A)， 產生電磁吸力大， 吸動銜鐵上移量 大， 同時壓縮主、 副彈簧， 使進液閥仍保持關閉， 回液閥打開——減壓， 如圖7所示。

圖7三位三通電磁閥 (減壓)

因為該電磁閥工作在三個狀態 ( 增壓、 保壓、 減壓) 則為 “三位”， 對外具 有三個接口 (進液口、 出液口、 回液口) 則為 “三通”， 所以該電磁閥稱之為 “三 位、 三通” 電磁閥， 常寫成3/3電磁閥。

2) 二位二通電磁閥工作過程如圖8所示， 二位二通電磁閥又分為二位二 通常開電磁閥和二位二通常閉電磁閥。兩 個電磁閥均由閥門、 銜鐵、 電磁線圈和回 位彈簧等組成。

圖8二位二通閥的結構及符號

常態下， 二位二通常開電磁閥閥門在彈簧張力作用下打開， 二位二通常閉電磁閥閥門在 彈簧張力作用下閉合， 二位二通常開電磁閥用于控制制動總泵到制動分泵的制動液通路， 又 稱為二位二通常開進液電磁閥。

二位二通常閉電磁閥用于控制制動分泵到儲液器的制動液回路， 又稱為二位二通常閉出 液電磁閥。

兩個電磁閥配套使用， 共同完成 ABS 工作中對制動壓力調節的任務。

3) 循環式制動壓力調節器的工作過程：踏下制動踏板， 由于電磁閥的進液閥開啟， 回 液閥關閉， 各電磁閥將制動總泵與各制動分泵之間的通路接通， 制動總泵中的制動液將通過 各電磁閥的進液口進入各制動分泵， 各制動分泵的制動液壓力將隨著制動總泵輸出制動液壓 力的升高而升高——增壓， 與常規制動相同。

① 升壓 (常規制動) 如圖9所示。

圖9制動壓力調節原理 (壓力增大)

② 保壓。當某車輪制動中， 滑轉率接近于 20% 時， ECU 輸出指令， 控制電磁閥線圈通 過較小電流 (約 2A)， 使電磁閥的進液閥關閉 (回液閥仍關閉)， 保證該控制通道中的制動 分泵制動壓力保持不變——保壓， 如圖10所示。

圖10制動壓力調節原理 (壓力保持)

③ 減壓。當某車輪制動中， 滑轉率大于 20% 時， ECU 輸出指令， 控制電磁閥線圈通過 較大電流 (約 5A)， 使電磁閥的進液閥關閉， 回液閥開啟， 制動分泵中的制動液將通過回 液閥流入儲液器， 使制動壓力減小——減壓， 如圖11所示。

圖11制動壓力調節原理 (壓力減小)

與此同時，ECU控制電動泵 通電運轉，將流入儲液器的制動液泵回到制動總泵出液口。

審核編輯：湯梓紅