汽車制動防抱死控制系統(tǒng)中的傳感器介紹

一、汽車制動防抱死控制系統(tǒng)主要傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

1. 車輪轉(zhuǎn)速傳感器

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

(1)電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器

電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器是一種由磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電壓的裝置，一般由磁感應(yīng)頭與齒圈組成，如圖1所示。

圖1車輪轉(zhuǎn)速傳感器構(gòu)造

a) 長方形 b) 圓柱形

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

圖2電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)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(dāng)齒圈隨車輪旋轉(zhuǎn)時 (圖2)，在永久磁鐵上的電磁感應(yīng)線圈中就產(chǎn)生一交變電壓信號 (這是因?yàn)辇X圈上齒峰與齒谷通過時引起磁場強(qiáng)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(fā)來交變電壓信號的頻率來確定車輪的轉(zhuǎn)速，如果電子控制單元發(fā)現(xiàn)車輪的圓周減速度急劇增加，滑轉(zhuǎn)率達(dá) 到 20% 時，便以 10 次/ s 的速度進(jìn)行計算，然后給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)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(zhuǎn)速傳感器

霍爾式車輪轉(zhuǎn)速傳感器可以將帶隔板的轉(zhuǎn)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(guān)放大器的霍爾層構(gòu) 成，當(dāng)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(chǎn)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(chǎn)生與霍爾集成電路的聯(lián)系，則電路中出現(xiàn)信號電流?；魻柺杰囕嗈D(zhuǎn)速傳感器由傳感頭和齒圈組成，傳感頭包含有永磁體?；魻栐碗娮与?路等結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3霍爾式車輪轉(zhuǎn)速

傳感器工作原理

當(dāng)齒間對準(zhǔn)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(dāng)齒輪對準(zhǔn)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(qiáng)。穿過霍爾元件的磁力線密度所發(fā)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(zhǔn)正弦波電壓。此電壓經(jīng)波形轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過放大器放大為伏級正弦波信號電壓，在施密特觸發(fā)器中將正弦波信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號，由放大極放大輸出。

霍爾式車輪轉(zhuǎn)速傳感器與前述電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1) 輸出信號電壓的幅值不受車輪轉(zhuǎn)速影響，當(dāng)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(zhuǎn)速接近于零。

2) 頻率響應(yīng)高，該傳感器的響應(yīng)頻率可高達(dá) 20kHz (此時相當(dāng)于車速 1000km / h)。

3) 抗電磁波干擾能力強(qiáng)。

二、汽車制動防抱死控制系統(tǒng)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)及工作原理

ABS 液壓控制總成是在普通制動系統(tǒng)的液壓裝置上經(jīng)設(shè)計后加裝 ABS 液壓調(diào)節(jié)器而形成的。普通制動系統(tǒng)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(tǒng)的液壓部件外， ABS 制動壓力調(diào)節(jié)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(guān)等組成。實(shí)質(zhì)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(shí)現(xiàn)了防抱死制動功能。

ABS 制動壓力調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器稱作循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器，把間接控制制動壓力的調(diào)節(jié)器稱作可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器。

1. 循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器

這種形式的制動壓力調(diào)節(jié)器是在制動總缸與輪缸之間串聯(lián)一個電磁閥，直接控制輪缸的制動壓力。這種壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)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(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)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(jìn)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(jìn)液口 2—進(jìn)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(jìn)液閥打開，回液閥關(guān)閉，進(jìn) 液口與出液口保持暢通——增壓;電磁線圈通入較小電流 (2A)，產(chǎn)生電磁吸力小，吸動銜鐵上移量少，但能適當(dāng)壓縮主彈簧，使進(jìn)液閥關(guān)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(chǎn)生電磁吸力大，吸動銜鐵上移量大，同時壓縮主、副彈簧，使進(jìn)液閥仍保持關(guān)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?yàn)樵撾姶砰y工作在三個狀態(tài) ( 增壓、保壓、減壓) 則為 “三位”，對外具有三個接口 (進(jìn)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(jié)構(gòu)及符號

常態(tài)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(jìn)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(diào)節(jié)的任務(wù)。

3) 循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器的工作過程：踏下制動踏板，由于電磁閥的進(jìn)液閥開啟，回液閥關(guān)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(jìn)液口進(jìn)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(guī)制動相同。

① 升壓 (常規(guī)制動) 如圖9所示。