【基本知识】
防抱死制动系统（Anti—Lock Brake System，ABS），是汽车上的一种主动安全装置，目前已成为乘用车及客车的标准配置。其作用是在汽车制动时，防止车轮抱死拖滑，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。
一、车轮抱死后车辆的运动情况
汽车在行驶中进行制动时，如果左右轮制动力相等，车辆能够在行驶方向上停驶。但当左右轮制动力不等时，就会产生车辆绕重心旋转的力矩。此时，如果轮胎与地面的侧向反力能够阻止旋转力矩的作用，则车辆仍能保持行驶方向；如果轮胎与地面的侧向反力很小，则车辆就会出现如图3-4-1所示的不规则运动。
图3-4-1 车轮抱死后车辆的运动情况
1—甩尾侧滑；2—制动跑偏；3—开始失去控制
如图3-4-1（a）所示，当车辆直线行驶车轮抱死时，车辆出现了制动跑偏或甩尾侧滑的现象。如图3-4-1（b）所示，当车辆弯道行驶仅前轮抱死时，车辆出现了失去转向能力的现象。如图3-4-1（c）所示，当车辆弯道行驶仅后轮抱死时，车辆出现了甩尾侧滑的现象。
二、制动时车轮的受力分析
1.地面制动力
图3-4-2所示是汽车在良好路面上行驶时车轮的受力情况。图中忽略了滚动阻力矩和减速时的惯性力矩。
图3-4-2 制动时车轮受力分析
Tμ—制动中的摩擦力矩；vF—汽车瞬时速度；FB—地面制动力；G—车轮垂直载荷；FN—地面对车轮的反作用力；r—车轮滚动半径；FS—侧向力；ω—车轮角速度；α—侧偏角
汽车制动时，由于制动鼓（盘）与制动蹄摩擦片的摩擦作用，形成了摩擦力矩Tμ，此力矩与车轮转动方向相反。车轮在Tμ的作用下，给地面一个向前的作用力，与此同时地面给车轮一个与行使方向相反的切向反作用力FB，这个力就是地面制动力，它是迫使汽车减速或停车的外力。地面制动力的大小取决于制动器制动力的大小和轮胎与地面之间的附着力。
2.制动器制动力
当汽车制动时，阻止车轮转动的是制动器摩擦力矩Tμ。将制动器的摩擦力矩Tμ转化为车轮圆周的一个切向力，称为制动器制动力Fμ。制动器制动力是由制动器的结构参数决定的，并与制动踏板力成正比。
3.地面制动力、制动器制动力、附着力的关系
图3-4-3所示为制动过程中地面制动力、制动器制动力以及附着力三者的关系，在此没有考虑附着系数的变化。在制动过程中，车轮的运动只有减速滚动与抱死滑移两种状态。当驾驶员踩下制动踏板的力较小，转动摩擦力矩较小时，车轮只作减速滚动，并且随着摩擦力矩的增加，制动器制动力和地面制动力也随之增长，且在车轮未抱死前地面制动力始终等于制动器制动力。此时制动器的制动力可全部转化为地面制动力。但地面制动力不可能超过附着力。
图3-4-3 地面制动力、制动器制动力、附着力的关系
当制动系统液压力（制动踏板力）增大到某一值时，地面制动力达到附着力，即地面制动力达到最大值。此时，车轮即开始抱死不转而出现拖滑的现象。当再增大制动系统液压力时，制动器制动力随着制动器摩擦力矩的增长仍按直线关系继续上升，但地面制动力已不再增加。
要想获得好的制动效果，必须同时具备两个条件，即汽车具有足够的制动器制动力，同时又要有附着系数较高的路面提供足够的地面制动力。影响附着系数的因素很多，如路面的状态、轮胎的花纹、车辆的行驶速度、轮胎与路面的运动状态等。在诸多因素中，车轮相对于路面的运动状态对附着力有着重要的影响，尤其是在湿路面上其影响更为明显。
三、附着系数与车轮滑移率的关系
1.车轮滑移率
当汽车正常行驶时，车速v（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度vw（即车轮圆周速度）相同，一般认为此时车轮在路面上作纯滚动。而当驾驶员踏下制动踏板时，由于地面制动力的作用，使车轮速度减小，车轮处于边滚动边滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。随着制动力的增大，车轮滚动成分越来越小，滑移成分越来越大。当车轮制动器抱死时，车轮已不再转动，汽车车轮在地面上作完全滑动。
为了表征滑移成分所占比例的多少，常用车轮滑移率S来表示。车轮滑移率的定义如下式：
式中 S—车轮滑移率；
v—车速（车轮中心纵向速度，m/s）；
vω—车轮速度（车轮瞬时圆周速度，vω＝rω，m/s）；
r—车轮半径（m）；
ω—车轮转动角速度（rad/s）；
车轮在路面上纯滚动时，v＝vω，车轮滑移率S＝0；车轮抱死在地面上纯滑动时，ω＝0，车轮滑移率S＝100%；车轮在路面上边滚边滑时，v＞vω，车轮滑移率0＜S＜100%。车轮滑移率越大，说明车轮在运动中滑动的成分所占的比例越大。
2.车轮滑移率对附着系数的影响
为了说明附着系数与车轮滑移率的关系，以典型的干燥硬实路面上附着系数与车轮滑移率的关系进行介绍。图3-4-4所示实线为制动时纵向附着系数和车轮滑移率的一般关系，虚线为横向附着系数和车轮滑移率的一般关系。
图3-4-4 干燥硬实路面上附着系数与滑移率的一般关系
φ—附着系数；φx—纵向附着系数；φy—横向附着系数；S—车轮滑移率；φp—峰值附着系数；Sp—峰值附着系数时的车轮滑移率；φs—车轮抱死时纵向滑动附着系数
通常，当车轮滑移率S由0%至10%增大时，纵向附着系数φx迅速增大。当车轮滑移率处于10%～30%的范围时，纵向附着系数有最大值（图3-4-4中显示车轮滑移率在20%时，纵向附着系数最大）。该最大值称为峰值附着系数，用φp表示，与其相对应的车轮滑移率称为峰值附着系数滑移率，用Sp表示。由图中可知，当车轮滑移率继续增大时，附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，即完全滑动时的纵向附着系数，一般称为滑动附着系数，用φs表示。车轮抱死时的滑动附着系数φs一般总是小于峰值附着系数φp，通常干燥硬实路面上，φs比φp要小10%～20%，在潮湿的硬实路面上，φs比φp要小20%～30%。
由附着力Fφ与附着系数φ的关系（Fφ＝Fzφ）可知，当地面对车轮法向反作用力Fz一定时，则滑移率S大约在20%时具有最大附着力，而地面制动力小于或等于附着力，因此只有在此时车轮与路面之间才能获得最大地面制动力，具有最佳制动效果。通常，称纵向附着系数最大时的滑移率Sp为理想滑移率，也有的叫最优滑移率（峰值附着系数）。如果滑移率超过理想滑移率（即S＞Sp）时，附着力和地面制动力反而逐渐减小，使制动效能变差、制动距离增长，因此一般称从理想滑移率到车轮抱死完全滑动段为非稳定区。
横向（侧向）附着系数也是影响汽车行驶稳定性的重要参数之一。从图3-4-4中可以看出，当滑移率为零时，横向附着系数φy最大。横向附着系数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。但随着滑移率的增加，横向附着系数越来越小。当车轮抱死时，横向附着系数几乎为零，车轮与路面间的侧向附着力将近消失。其危害是较大的，主要是：
（1）方向稳定性差。由于横向附着力很小，汽车失去抵抗横向外力的能力，如果只是后轮抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑（甩尾）现象。这些都极易造成严重的交通事故。
（2）失去转向控制能力。在汽车进行转向行驶时，如果只是前轮（转向轮）抱死滑移而后轮还在滚动，尽管驾驶员此时操纵转向盘，但由于前轮维持汽车转弯运动能力的横向附着力丧失，汽车仍将按原来惯性行驶方向滑动，汽车就可能冲入其他车道或冲出路面，汽车不能按驾驶员的意志行驶，使汽车失去转向控制能力。
因此，在汽车制动时不希望车轮抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。
ABS功能介绍
四、ABS的基本组成与工作原理
1.ABS的基本组成
无论是液压制动系统还是气压制动系统，ABS均由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。如图3-4-5所示，ABS主要是在普通制动系统的基础上加装了车轮转速传感器、ABS电控单元、制动压力调节器。制动时，ABS电控单元从车轮转速传感器上获取车轮的转速信息，经分析处理后判断是否有车轮处于即将抱死拖滑状态。如果车轮未处于上述状态，制动压力调节器不工作，制动系统按照普通制动过程工作，制动轮缸的压力继续增大，此即系统的增压过程。如果电控单元判断出某一车轮即将抱死拖滑，即刻向制动压力调节器发出命令关闭制动主缸及相关轮缸的通道，使得该轮缸的压力不再增加，此即ABS的保压状态。若电控单元判断出该车轮仍将要处于抱死拖滑状态，它将向制动压力调节器发出命令，打开该轮缸与储液罐或蓄能器的通道，使得该轮缸的油压降低，此即ABS的减压状态。装配ABS的制动就是在高频地进行增压、保压和减压的往复过程中完成的。
2.ABS的工作原理
ABS的工作过程可分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大等阶段，如图3-4-6所示。
ABS组成及工作原理
图3-4-5 ABS的组成
1—车轮转速传感器；2—右前轮制动器；3—制动主缸；4—储液罐；5—真空助力器；6—ABS电控单元；7—右后轮制动器；8—左后轮制动器；9—比例阀；10—ABS警告灯；11—储液罐；12—制动压力调节器；13—电动泵总成；14—左前轮制动器
图3-4-6 ABS的工作过程
1—电动泵；2—制动开关；3—高压管路；4—低压管路；5—电磁阀
（1）常规制动阶段。在常规制动阶段，ABS不起作用，调压电磁阀总成中的进液电磁阀、出液电磁阀均不通电，进液电磁阀处于开启状态，出液电磁阀则处于关闭状态；制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于通路状态；电动油泵也不通电运转，制动轮缸至储液罐的制动管路均处于关断状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的过程完全相同，如图3-4-6（a）所示。
（2）制动压力保持阶段。在制动过程中，电子控制单元根据车轮转速传感器输入车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱死制动压力调节过程。如电子控制单元判定右前轮趋于抱死时，电子控制单元就输出控制指令使右前轮的进液电磁阀通电而转入关闭状态，制动主缸中的制动油液不再进入右前轮的制动轮缸。而右前轮出液电磁阀仍不通电而处于关闭状态，则右前轮制动主缸中的制动液也不会流出。此时，右前轮制动轮缸的制动压力就保持一定，而其他未趋于抱死的车轮制动轮缸内的油液压力仍随制动主缸输出压力的增大而增大，如图3-4-6（b）所示。
（3）制动压力减小阶段。当右前轮制动轮缸的制动压力保持一定时，若电子控制单元判定右前轮仍然处于抱死趋势中，则输出控制指令使右前轮出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前轮制动轮缸中的部分制动液经开启的出液电磁阀流回储液罐，制动轮缸内的制动压力减小，右前轮的抱死趋势开始消除，如图3-4-6（c）所示。
（4）制动压力增大阶段。随着右前轮制动轮缸内制动压力的迅速减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速。当电子控制单元判定右前轮抱死趋势已完全消除时，就输入控制指令使进液电磁阀和出液电磁阀均断电，则进液电磁阀恢复开启状态，出液电磁阀恢复关闭状态；同时也使电动油泵通电运转向制动轮缸泵送制动液。由制动主缸输出的制动液和电动泵泵送的制动液均经过开启的进液电磁阀进入右前轮制动轮缸，使右前轮制动轮缸内的制动压力迅速增大，右前轮又开始减速转动，如图3-4-6（d）所示。
ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持—减小—增大的过程，而将趋于抱死车轮的滑移率控制在最大附着系数的范围内，直至汽车速度减小到很低或者制动主缸的压力不再使车轮趋于抱死时为止。
3.ABS的分类
目前ABS产品的种类很多，其中在轿车上应用最为广泛的是德国博世公司、德国戴维斯公司、美国德尔科和美国本迪克斯公司生产的ABS，因为每种ABS都在不断发展、更新换代，因此即使同一厂家，生产年代不同，装用车型不同，ABS的型式也可能不一样。另外，在载货汽车或者大型客车上广泛采用的是德国伟布科（WABCO）公司、英国卢卡丝·格林（Lucas Girling）公司和美国凯尔塞·海斯（Kelsey Hayes）等公司生产的ABS。中国上海汽车制动系统有限公司生产的ABS是从戴维斯（TEVES）公司引进并合资生产的。
由于ABS产品较多，其分类方法也不尽相同，常见的主要有按ABS控制方式分类和按控制通道和传感器数目进行分类。
（1）按控制方式分类。
按控制方式不同，ABS分为两大类，即机械控制式ABS和电子控制式ABS。目前机械式ABS在国外已趋于淘汰，因此本书提到的现代ABS，一般都是机电一体化的电子控制式ABS。
（2）按控制通道和传感器数目分类。
在ABS中，能够独立调节制动压力的制动管路称为控制通道。如果某个车轮的制动压力占用一个控制通道单独进行调节，我们称之为独立控制或者单轮控制。如果两个车轮的制动压力是共同占用电子控制器的一个控制通道一同进行调节的，我们称之为同时控制或者一同控制。如果同时控制的两个车轮在同一个轴上，常称之为同轴控制或者轴控制。在两个车轮一同控制时，如果以保证附着系数较小的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节的，这两个车轮就是按低选原则一同控制；如果以保证附着系数大的车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节的，这两个车轮就是按高选原则一同控制。
1）四通道式。四通道式ABS如图3-4-7所示，有四个转速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节装置，进行独立控制，构成四通道控制型式。
图3-4-7 四通道式ABS
（a）双制动管路前后布置；（b）双制动管路对角线布置
四通道式ABS是根据各车轮轮速传感器输入的信号，分别对每个车轮进行独立控制的，因此附着系数利用率最高，制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力。四通道控制式特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数相近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。但是如果汽车左右轮附着力相差较大，如行驶在附着系数对分的路面上或者汽车两侧垂直载荷相差较大时，制动时两个车轮的地面制动力就会相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的方向稳定性，加之成本较高，所以现用的ABS采用这种方式的并不多。
2）三通道式。三通道式ABS如图3-4-8所示。一般三通道式ABS是对两前轮分别进行独立控制，而两后轮则按低选原则进行一同控制。
图3-4-8 三通道式ABS
（a）三通道四传感器ABS；（b）三通道三传感器ABS；（c）三通道四传感器ABS（对角线布置）
图3-4-8（c）所示对角线布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个车轮制动分泵（轮缸）的制动管路中，各设置了一个制动压力调节装置，但两个后轮制动压力调节装置却是由电子控制器按低选原则一同控制的，因此，实际上仍然是三通道式ABS。红旗轿车、国产桑塔纳2000GSi、都市先锋等轿车都采用这种型式。
当两后轮按低选原则进行一同控制时，可保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着力相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持相等，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。当然，在两后轮按低选原则进行一同控制时，可能出现附着系数较大一侧后轮的附着力不能充分利用的问题，使汽车的总制动力有所减少。但在紧急制动时，由于惯性发生轴荷前移，在汽车的总制动力中，后轮的制动力所占比例较小，尤其是轿车，使前轮的附着力比后轮的附着力大得多，通常是后轮制动力只占总制动力的30%左右，因此，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车总制动力的影响并不大。
对两前轮进行独立控制，主要是考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动力中所占的比例较大（可达70%左右），可以充分利用两前轮的附着力。一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，缩短制动距离；另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，从而使汽车保持良好的转向控制能力。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此影响进行修正。因此，三通道式ABS在小轿车上被普遍采用。
3）二通道式。二通道式ABS通常称为双通道式ABS。为了减少制动压力调节装置的数量，降低成本，也有采用双通道式ABS的。但双通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制能力和制动效能各方面得到兼顾，目前应用很少。
4）一通道式。单通道式ABS通常是两前轮制动分泵的压力并未进行控制，制动时前轮仍会出现抱死现象，因而转向操纵能力未能得到改善，但对两后轮往往是按低选原则进行一同控制。由于制动时两后轮不会抱死，能够显著提高制动时的方向稳定性，在安全上是一大优点，加之具有结构简单、成本低等特点，所以单通道式ABS目前在一些轻型载货车上应用广泛。
除以上两种分类方法外，还有一些分类方法，如：按照制动压力调节器的动力源不同可分为液压式和气压式；按照制动压力调节器与制动总泵的结构关系不同可分为整体式和分离式；按照ABS和ASR（或TCS）是否一体化可分为ABS式或ABS/ASR式；另外，液压式按照制动压力调节器调压方式的不同还可分为流通式和变容式等。
4.ABS的特点
各种ABS在具体结构和布置上存在着差别，但它们的控制对象和目的都一样。控制的对象是趋于抱死的制动车轮，控制的目的是使车轮的滑动率调节在最大附着系数的范围内。对于电控防抱死系统，以下是它们的共性：
（1）ABS在车速较低时不起作用（一般小于10km/h）。车速较低时，汽车的制动过程与普通制动相同，此时若进行紧急制动，车轮仍然可能被抱死。这是因为车速较低时，车轮抱死拖滑对汽车的制动性能和行驶稳定性影响很小，而且此时车轮抱死制动能达到最短的制动距离。
（2）在紧急制动过程中，只有当制动的车轮趋于抱死时，ABS才会对车轮的制动压力进行调节；反之，制动车轮没有趋于抱死时，制动系统的动作过程与普通制动相同。
（3）具有自诊断功能。该系统的电子控制单元能随时对系统的工作情况进行监测，一旦系统发生故障，电子控制单元将自动关闭ABS，同时点亮ABS警告灯，并且将故障信号以代码的形式存入其内存。此时，汽车进入普通制动状态。
综上分析可以看出，ABS具有以下一些优点：
（1）增加了汽车的行驶稳定性。由于制动时，车轮未被抱死，车轮与地面之间具有较大的附着系数，因此车轮有较强的抵抗横向干扰力的能力，很大程度上减小了汽车紧急制动时侧滑现象的发生。据资料统计，装备ABS的车辆能使因制动侧滑引起的事故下降8%左右。
（2）增强了制动效能，缩短了制动距离。因为装备ABS的车辆在紧急制动时，由于对车轮的滑动率进行即时调节，使车轮与地面之间的纵向附着系数达到最大，因此车轮制动力最大。但有一点需要指出的是，当汽车在积雪路面或地面上有一层砂石时，车轮抱死反倒能缩短制动距离，改善制动效果，这是由于此时车轮抱死拖滑，车轮前的楔状积雪（或砂石）可阻止汽车前进。
（3）延长了轮胎的使用寿命。汽车制动时，若车轮被抱死，则其磨损加剧，而且轮胎胎面的磨耗也不均匀，增加了汽车的使用成本。经测定，因装备ABS而节省的轮胎使用成本超过了ABS的成本，所以装备ABS具有一定的经济效益。
（4）使用方便，工作可靠。装备ABS的车辆在制动操作上与普通的制动系统几乎没有什么区别，ABS能够自动确定是否进入工作状态以及进行何种工作状态。特别是在冰雪路滑情况下，没有ABS的车辆必须采用一连串的点刹方式来进行制动，而装备ABS的车辆能够自动将制动效果保持最佳。
五、ABS的主要部件
（一）传感器
由于目前所有ABS（包括液压制动系统和气压制动系统）中都使用轮速传感器，而汽车减速度传感器和横向加速度传感器应用较少，所以这里只介绍轮速传感器。
ABS的轮速传感器主要有电磁式和霍尔式两种类型。其主要功用是检测车轮运动状态，向电子控制单元提供车轮的转速信号。
1.电磁式轮速传感器
电磁式轮速传感器由传感头和齿圈（转子）两部分组成，如图3-4-9所示。
图3-4-9 电磁式轮速传感器的外形与基本结构
（a）传感器外形；（b）凿式极轴轮速传感器的基本结构；（c）圆柱式极轴轮速传感器的基本结构
传感头是一个静止的部件，一般安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如转向节、悬架构件等。传感头由永磁体、感应线圈、极轴等组成，封装在一个抗腐蚀的外壳内。齿圈（转子）一般安装在随车轮一同转动的部件上，如轮毂、制动盘、半轴等。极轴端部与齿圈之间的空气隙很小，通常只有0.5～2mm。为了避免灰尘与飞溅的水、泥等对传感器工作的影响，在安装前可在传感器上涂覆防锈油。
对于有些两后轮进行一同控制的ABS，往往只在变速器或主减速器中安装一个轮速传感器，传感头装在主减速器或变速器壳体上，齿圈装在变速器输出轴上或主减速器输入轴上（有的直接用主减速器齿轮代替）。
电磁式轮速传感器根据极轴端部的形状，可分为凿式、圆柱式和菱形式三种，它们内部结构大同小异，其工作原理完全相同。
电磁式轮速传感器极轴形状不同，其安装方式也不同。图3-4-10所示为三种轮速传感器的安装情况。其中凿式轮速传感器属于径向安装方式；圆柱式和菱形式轮速传感器属于轴向安装方式。
图3-4-10 不同形状极轴传感器头的安装方式
（a）凿式轮速传感器；（b）菱形式轮速传感器；（c）圆柱式轮速传感器
当齿圈随车轮一同旋转时，齿顶与齿槽交替对向极轴，从而使磁路磁阻发生变化。当齿顶对极轴时，磁隙最小，磁路磁阻最小，磁通最大；当齿槽对极轴时，磁隙最大，磁路磁阻最大，磁通最小。磁通的周期性变化使感应线圈的两端产生交变电压信号，此信号的频率与齿圈的齿数和转速成正比。因齿圈的齿数一定，所以轮速传感器输出的交变电压信号的频率只与相应的车轮转速成正比。当传感头与齿圈的间隙一定时，交变电压的幅值也决定于磁通变化率，在一定范围内，交变电压的幅值也与车轮转速成正比。当车速低于15km/h，交变电压的幅值较小，信号较弱。
当输出信号的幅值随车速而变化时，电磁式轮速传感器存在如下缺点：若车速过慢，其输出信号低于1V，电子控制单元就无法检测，频率响应不高；当转速过高时，容易产生误信号，抗电磁波干扰能力差，尤其是在其输出信号幅值较小时。
但由于电磁感应式轮速传感器具有结构简单、坚固耐用的优点，特别适用于汽车行驶中的恶劣环境，所以至今仍被广泛应用。
2.霍尔式轮速传感器
霍尔式轮速传感器由齿圈和传感头组成。传感头由霍尔元件、永磁体和电子线路等组成。利用霍尔效应原理工作，其中霍尔元件输出的准正弦波电压，由电子电路转换成标准的脉冲电压波形输入电子控制单元。
霍尔式轮速传感器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。因此，不仅广泛用于ABS轮速传感器，也广泛应用于其他控制系统的转速检测。
（二）执行器
ABS中最主要的执行器是制动压力调节器，现代ABS的制动压力调节器大致分为液压式和气压式两种。液压式主要用在轿车和一些轻型载重汽车上；气压式主要用在大型客车和载重汽车上。对于液压制动系统来说，一般都设在制动总泵（主缸）与车轮制动分泵（轮缸）之间。其主要任务是：根据电子控制单元的控制指令，自动调节制动分泵（轮缸）的制动压力。液压式制动压力调节器根据调压方式可分为流通式（也称为循环式或环流式）和变容式两种。
而对于气压制动系统来说，也有两种类型：直接控制式和间接控制式。直接控制式制动压力调节器一般装于继动阀或快放阀与车轮制动器气室之间，直接控制进入制动器气室内的气压。间接控制式制动压力调节器是在继动阀的继动活塞上部设两个控制电磁阀，用来控制辅助管路的气压，间接控制输向制动气室的空气压力。
另外，制动压力调节器根据其与制动总泵（和制动助力器）的结构关系，可分为整体式和分离式两种。分离式制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动总泵（和制动助力器）相连；整体式制动压力调节器与制动总泵（和制动助力器）构成一个整体。目前采用分离式制动压力调节器的占多数。
1.液压循环式制动压力调节器
液压循环式制动压力调节器如图3-4-11所示，它主要由制动踏板、制动主缸、回油泵、储液罐、电磁阀、制动轮缸等组成，在制动主缸与制动轮缸之间串联一电磁阀，直接控制轮缸的制动压力。
图3-4-11 液压循环式制动压力调节器
1—制动踏板；2—制动主缸；3—回油泵；4—储液罐；5—电磁阀；6—制动轮缸
（1）常规制动过程。如图3-4-12所示，电磁线圈中无电流流过，电磁阀处于“升压”位置，此时制动主缸与轮缸相通，由主缸来的制动液直接流入轮缸，轮缸压力随主缸压力变化，此时ABS不工作，电动回油泵也不需工作。
图3-4-12 常规制动过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电磁阀；5—电子控制单元；6—柱塞；7—储液罐；8—回油泵；9—电动机；10—线圈；11—液压部件；12—制动主缸；13—踏板
（2）保压制动过程。当电子控制单元向电磁线圈通入较小的保持电流（约为最大电流的1/2）时，电磁阀处于“保压”位置，如图3-4-13所示。此时制动主缸、制动轮缸和回油孔互不相通，轮缸中压力保持不变。
图3-4-13 保压制动过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电磁阀；5—电子控制单元；6—储液罐；7—回油泵；8—电动机；9—线圈；10—主缸；11—踏板
（3）减压制动过程。当电子控制单元向电磁线圈通入最大电流时，电磁阀处于“减压”位置，如图3-4-14所示。此时电磁阀将制动轮缸与回油通道或储液罐接通，轮缸中制动液经电磁阀流入储液罐，制动轮缸压力下降。与此同时，电动机起动，带动液压泵工作，将流回储液罐的制动液输送回制动主缸，为下一个制动周期做好准备。
图3-4-14 减压制动过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电磁阀；5—电子控制单元；6—储液罐；7—回油泵；8—电动机；9—线圈；10—液压部件；11—制动主缸；12—踏板
（4）增压制动过程。当制动压力下降后，车轮的转速增加，当电子控制单元检测到车轮转速增加太快时，便切断通往电磁阀的电流，使制动主缸与制动轮缸再次相同，制动主缸的高压制动液再次进入制动轮缸，制动力增加。
2.液压变容式制动压力调节器
液压变容式制动压力调节器是在原制动管路中，并联一套液压装置。工作时根据电子控制单元的指令，该装置首先将制动分泵和总泵隔离，然后通过电磁阀的开启或电动机的转动等，使该装置中控制活塞在调压缸中运动，使调压缸至制动分泵的容积发生变化。容积增大时轮缸制动压力减小，容积减小时制动轮缸压力增大，容积不变时轮缸压力保持不变。
图3-4-15所示为液压变容式制动压力调节器的基本结构，主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、蓄能器等组成。
常规制动时，电磁阀中无电流流过，电磁阀将控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞在强力弹簧的作用下被推至最左端，其顶端推杆将单向阀打开，使制动主缸与制动轮缸的制动管路接通，制动主缸的制动液直接流入制动轮缸，轮缸压力随主缸压力变化而变化。此种状态是在ABS未工作时的制动工况。
当ABS的电子控制单元向电磁线圈通入大电流时，制动压力调节器进入减压状态，如图3-4-16所示，此时，电磁阀内的柱塞在电磁力作用下克服弹簧力移到右边，将蓄能器与控制活塞工作腔管路接通，蓄能器（液压泵）的压力油进入控制活塞工作腔推动活塞右移，单向阀关闭，主缸与轮缸之间的通路被切断。同时由于控制活塞的右移，使轮缸侧容积增大，制动压力减小。
当ABS的电子控制单元向电磁线圈通入较小电流时，如图3-4-17所示，由于电磁线圈的电磁力减小，柱塞在弹力作用下左移至将蓄能器、回油管及控制活塞工作管腔相互关闭的位置，此时控制活塞左侧的油压保持不变，控制活塞在油压和强力弹簧的共同作用下位置保持不变，而此时单向阀仍处于关闭状态，轮缸侧的容积也不发生变化，则轮缸制动压力保持不变。
图3-4-15 液压变容式压力调节器的组成与常规制动
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电子控制单元；5—储液罐；6—线圈；7—柱塞；8—电磁阀；9—泵电机总成；10—蓄能器；11—单向阀；12—液压部件及控制活塞；13—制动主缸；14—踏板
图3-4-16 减压过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电子控制单元；5—储液罐；6—线圈；7—柱塞；8—电磁阀；9—泵电机总成；10—蓄能器；11—单向阀；12—液压部件及控制活塞；13—制动主缸；14—踏板
图3-4-17 保压过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电子控制单元；5—储液罐；6—线圈；7—柱塞；8—电磁阀；9—泵电机总成；10—蓄能器；11—单向阀；12—液压部件及控制活塞；13—制动主缸；14—踏板
当ABS的电子控制单元切断电磁线圈中的电流时，柱塞回到左端的初始位置，控制活塞工作腔与回油管路接通，控制活塞左侧的控制油压解除，制动液流回储液罐，控制活塞在强力弹簧的作用下左移，轮缸侧容积减小，压力升高。当控制活塞左移至最左端时，单向阀被打开，轮缸压力将随主缸的压力增大而增大，如图3-4-18所示。
图3-4-18 增压过程
1—轮速传感器；2—车轮；3—制动轮缸；4—电子控制单元；5—储液罐；6—线圈；7—柱塞；8—电磁阀；9—泵电机总成；10—蓄能器；11—单向阀；12—液压部件及控制活塞；13—制动主缸；14—踏板
3.直接控制式气压制动压力调节器
直接控制式气压制动压力调节器如图3-4-19所示。一般装于继动阀或快放阀与制动气室之间，直接控制进入制动气室内的气压。
图3-4-19 直接控制式气压制动压力调节器
1—制动控制阀；2—继动阀；3—储气筒；4、10—导气室；5—膜片；6—进气膜片阀；7—导气孔；8—出气口；9—膜片；11—排气膜片阀；12—驱动排气膜片阀用的电磁阀；13、14—线圈；15—驱动进气膜片阀用的电磁阀；16—进气口；17—排气口；18—制动气室
调节器由进气膜片阀、排气膜片阀和控制电磁阀等组成。进气膜片阀用以控制由继动阀进入的气流；排气膜片阀用来控制排掉制动气室的空气；控制电磁阀用来控制各膜片阀的背压。
增压（常规制动）时，电子控制单元将控制进气膜片阀的电磁阀和控制排气膜片阀的电磁阀的电路均切断，所有电磁线圈均无电流。此时，进气膜片阀因无控制气压而处于开启状态，而排气膜片阀因有控制气压而处于关闭状态，压缩空气经进气膜片阀流入制动气室，制动气室压力升高。
当电子控制单元只向控制进气膜片阀的电磁阀线圈通电时为保压状态。此时，电磁力将阀体下吸而将其上端阀门打开，同时将其下端排气口关闭，切断了两气室的通道。而此时控制排气膜片阀的电磁阀仍无电流流过，排气膜片阀仍处于关闭状态。制动气室与进、排气口均不通，制动气室压力保持不变。
当电子控制单元同时向控制进气膜片阀的电磁阀和控制排气膜片阀的电磁阀供电时，进气膜片阀仍保持关闭状态，而排气控制电磁阀在电磁线圈电磁力的吸引下向上移动，将其上端阀门关闭而下端阀门打开，导气管压力下降而使排气膜片阀打开，制动气室的压缩气体经排气膜片阀、出气口排入大气，制动气室的压力下降。
4.间接控制式气压制动压力调节器
间接控制式气压制动压力调节器（如图3-4-20所示）是在继动阀的继动活塞上部设两个控制电磁阀，用来控制辅助管路的气压，间接控制输向制动气室的空气压力。
图3-4-20 间接控制式气压制动压力
1—进气电磁阀；2—排气电磁阀；3—继动活塞；4—进气阀；5—单向阀
进气电磁阀和排气电磁阀均受电子控制单元控制，通过控制由制动总阀进入继动活塞上方的进气通道和排气通道来控制继动活塞上方的控制气压，从而控制继动活塞处于不同位置，以实现增压、保压和减压等过程。
由于调节器是通过控制继动活塞上部气压的变化，通过继动活塞的上下运动来间接控制制动气室的压力，故调节器的反应速度要比直接控制式慢。为提高调节器的反应速度，继动活塞上部的控制容积应尽可能小。由于继动阀通路容积比直接控制式大得多，所以用一个电磁阀可控制多个制动气室。因此，该调节器成本较低，功能较好，更适用于挂车的ABS。
（三）电子控制单元（ECU）
电子控制单元是ABS的控制中枢。目前各种ABS的电子控制单元的内部电路及控制程序并不相同，但大致都由输入级电路、计算电路、输出级电路和安全保护电路组成。
输入级电路的功用是对轮速传感器输入的交变信号进行预处理，并将模拟信号变成计算机使用的数字信号。
输入级电路还接收点火开关、制动开关、液位开关等外部信号。输入级电路除传送轮速传感器监测信号外，还接收电磁继电器、泵电机继电器等工作电路的监测信号，并将这些信号经处理后送入计算电路。
计算电路一般是由两个微处理器组成，其功用是根据轮速传感器等输入的信号，按照软件特定的逻辑程序进行计算、分析、处理，形成相应的控制指令。
计算电路按照特定的逻辑程序，根据轮速传感器输入的轮速信号，计算出车轮瞬时速度，然后得出加（减）速度、初始速度、参考车速和滑移率，最后根据加、减速度和滑移率形成相应的控制指令，向输出级电路（电磁阀控制电路）输出制动压力增大、保持或减小的控制信号。
当计算电路中的两个微处理器处理结果不一致时，微处理器立即使ABS退出工作，防止系统发生故障后导致错误控制。
计算电路不仅能检测自己内部的工作过程，还能监测系统中有关部件的工作状况，如轮速传感器、泵电机工作电路、电磁阀继电器工作电路等。当监测到这些电路工作不正常时，也立即向安全保护电路输出停止ABS工作的指令。
输出级电路的主要功能是将计算电路输出的数字控制信号（如控制压力增大、保持、减小信号）转换成模拟控制信号，通过控制功率放大器，驱动执行器工作。
安全保护电路由电源监控、故障记忆、继电器驱动和ABS警示灯驱动等电路组成。其主要作用是：接收蓄电池（或发电机）的电压信号，对电源电压是否在稳定范围内进行监控，同时将蓄电池和发电机的12V电源电压，变成电子控制单元内部需要的稳定的5V电压；由于微处理器具有监测功能，对有关继电器电路、ABS警示灯电路进行控制。当发现影响ABS正常工作的故障时，如轮速传感器信号不正常、电源电压过低以及计算电路、电磁阀控制电路等有故障时，能根据微处理器的指令，切断相关继电器的电源电路，停止ABS工作，恢复常规制动功能，起到失效保护作用。
同时，将仪表板上的ABS警示灯点亮，提醒驾驶员ABS已出现故障，应进行修理。
另外，现代ABS一般都具有故障记忆功能，能将故障信息存储在存储器内，以便在进行自诊断时，将存储的故障信息调出，供维修时使用。
由此可见，电子控制单元的主要功用是接收轮速传感器及其他传感器输入的信号，进行放大、计算、比较，按照特定的控制逻辑，分析判断后输出控制指令，控制制动压力调节器进行压力调节；持续监控ABS的电子元件；还可外接诊断仪器进行维修作业。
六、ABS的检查与维护
1.ABS检修注意事项
大多数ABS都有较高的工作可靠性，但在使用过程中仍免不了出现不良状况，对此应及时进行检修，以确保制动系统的正常工作。ABS与常规制动系统相比有其自身的特点，在检修过程中应注意以下几个方面：
（1）在制动过程中，ABS工作时，驾驶员会明显感受到制动踏板的回弹，同时也可听到泵和电磁阀的工作声音，这都是正常的。另外，不要重复踩放制动踏板，而只要把脚持续踩在制动踏板上，ABS就会进入制动状态，不需人工干预。
（2）对于泵电动机、液压控制单元与电子控制单元集成于一体的ABS，只能在已拆卸状态下将液压控制单元与电子控制单元分开，分开液压控制单元与电子控制单元后，将运输用的保护件安装在阀顶上；不允许将液压泵从液压控制单元上脱开。
（3）当车辆起动时，ABS警报灯亮，表示ABS正进行自检，约1.7s后警报灯自动熄灭；若警报灯不灭或在行车中突然点亮，说明ABS有故障，ABS的故障不会影响常规制动装置和助力装置的正常工作；若ABS警告灯不亮，但制动效果仍不理想，则可能是制动系统排气不净或在常规的制动系统中存在故障。
（4）更换液压电子控制单元后，必须使用专用仪器V.A.G1551（或V.A.G1552）按规定操作程序输入相应的编码，例如捷达轿车的编码为03604。否则ABS警报灯闪烁，系统不能正常工作。
（5）在更换液压控制单元或出现系统泄漏等情况进行维修后，要进行加液排气。由于常闭阀在断电状态下关闭，在常规排气时第二回路中的气体无法排出，而当ABS一旦起作用，常闭阀打开，第二回路中的空气将会进入整个制动系统，使制动系统变软。因此，在进行常规排气后，必须通过专用仪器V.A.G1551（或V.A.G1552）打开常闭阀对第二回路进行排气。
（6）ABS的电子控制单元只能在短时间承受90℃温度，或在一定时间（约2h）内承受85℃温度，有些甚至要求电子控制单元受温不能超过82℃。因此，在对汽车进行烤漆作业时，应视情况将电子控制单元从车上拆下。使用电焊机进行焊接之前，也必须关闭点火开关，然后从电子控制单元上拔下插头。
（7）用充电机给汽车上的蓄电池充电时，要从车上拆下蓄电池电缆线后再进行充电，切不可用充电机起动发动机。
（8）在很多ABS或ASR中有高压蓄能器，在对这类制动液压系统进行维修之前，切记首先泄压，使蓄能器中的高压制动液完全释放，以免高压制动液喷出伤人。释放蓄能器中的高压制动液的方法是：先将点火开关关断，然后反复踩、放制动踏板（至少25次以上），直至感觉制动踏板力明显增加（无液压助力）时为止；另外，在制动系统没有完全装好之前，不能接通点火开关，以免电动泵通电运转泵油。
提示：通常在检修制动压力调节器、制动分泵、蓄压器、后轮分配比例阀、电动油泵、制动液管路、压力警告和控制开关时需进行泄压。
（9）ABS工作必须绝对清洁，决不要使用含矿物油的物质及汽油、稀释剂等类似的清洁剂，同时还要注意不要让制动液流到线束插头内；拆下的元件如果不能立刻完成修理工作必须小心地盖好或者用塞子封闭；配件要在安装前才从包装内取出。
（10）要求制动液定期更换。ABS的制动液推荐使用DOT3乙二醇型制动液（有的要求使用DOT4型制动液），注意不能选用DOT5硅酮型制动液，它对ABS有严重损害。DOT3或DOT4型制动液吸湿性很强，使用一年后其含水量会增至3%。含水分的制动液不仅沸点降低，制动系统内部产生腐蚀，而且使制动效果明显下降，影响ABS的正常工作，因此制动液应及时更换。
另外，对制动液要做到及时检查、补充，一般制动液液面过低时ABS会自动关闭。在存储和更换制动液时，要注意保持器皿清洁，不要使灰尘、污物进入制动液装置中。
（11）维修轮速传感器要十分细心。拆卸时不要用传感器齿环当作撬面，不要碰撞和敲击传感头；传感器间隙有的是不可调的，有的是可调的，调整时应用非磁性塞尺或纸片，防止上面粘上油污或其他脏物，必要时，可涂上一薄层防锈油。
（12）应尽量选用汽车生产厂商推荐的轮胎，若要换用其他型号的轮胎，应尽量选用与原车所用轮胎的外径、附着性能和转动惯量相近的轮胎，但不能混用不同规格的轮胎，否则会影响ABS的制动效果。
（13）大多数ABS中的轮速传感器、电子控制单元和压力调节器都是不可修复的，如发生损坏，一般进行整体更换。由于ABS都是针对某种车型专门设计的，一般并不通用，所以要求选用本车型高质量的正品配件，以确保维修质量。
（14）系统打开后不要使用压缩空气吹，也不要移动车辆。
2.ABS常规检查
做好常规检查，可以发现比较明显的问题，做到节省时间、提高效率。常规检查主要包括以下几个方面：
（1）检查制动液面是否在规定范围内。
（2）检查蓄电池电压是否在规定范围内，正、负极柱的导线是否连接可靠。
（3）检查制动油路、泵及阀有无漏损。
（4）检查所有继电器、熔丝是否完好，插接是否牢固。
（5）检查电子控制单元导线插头、插座是否连接良好，搭铁是否牢靠。
（6）检查相关器件（轮速传感器、电磁阀、电动泵、压力警示开关和压力控制开关等）的连接器和导线是否连接良好。
（7）检查传感器与齿圈间隙是否符合规定，传感头有无脏污。
（8）检查驻车制动器是否完全释放。
（9）检查轮胎花纹高度是否符合要求。
提示：需要注意的是，常规制动系统的元件出现了故障，可能使ABS工作不正常。因而不要轻易判断ABS的电子控制单元等元器件损坏。
3.制动液的更换与补充
制动液具有较强的吸湿性，当制动液中含有水分后，其沸点降低，制动时容易产生“气阻”，使制动性能下降。因此一般要求2年或1年更换一次制动液。
更换制动液
提示：很多ABS有液压助力，由于蓄能器可能蓄积有制动液，因此在更换或补充制动液时应按一定的程序进行。
（1）先将新制动液加注到储液罐的最高液位标记处，如图3-4-21所示的“MAX”标记处。
图3-4-21 储液罐最高液位标记
（2）如果需要对制动系统中的空气进行排气，应按规定的程序进行空气排除。
（3）将点火开关置于ON位置，反复踩下和放松制动踏板，直至液压电动泵开始运转为止。
（4）待电动液压泵停止运转后，再对储液罐中的液位进行检查。
（5）如果储液罐中的制动液液位在最高液位标记以上，先不要泄放过多的制动液，而应重复以上的（3）和（4）的过程。
（6）如果储液罐中的制动液液位在最低液位标记以下，应向储液罐再次补充新的制动液，使储液罐中的制动液液位达到最高标记处，但切不可将制动液加注到超过储液罐的最高标记；否则，当蓄能器中的制动液排出时，制动液可能会溢出储液罐。
4.制动系统的排气
液压制动系统有空气渗入时，会感到制动踏板无力，制动踏板行程过长致使制动力不足，甚至制动失灵。当ABS液压回路渗入空气后，同样会引起制动效能下降。因此若有空气渗入液压制动系统后，必须对系统进行排气。
提示：当更换制动器、打开了制动管路、更换了制动系统液压部件时，或是制动踏板发软、变低、制动效果变差时，就需要对ABS进行排气。
在进行排气之前，应检查液压制动系统的管路及其接头是否有破损或松动；检查储液罐的液位是否符合要求。
ABS排气比普通的制动系统稍复杂一些，应遵循一定的要领，以避免费工费时，制动系统中的空气还是排不干净。应注意以下几点：
（1）对于装有制动真空助力器的，在进行排气操作前，首先要把制动助力控制装置断开，使制动系统处于无助力状态。
（2）断开ABS的电子控制单元，以使排气过程ABS的电子控制系统不起作用，避免对排气造成影响。
（3）ABS排气时间要比普通系统长，消耗的制动液也较多，需边排气边向制动总泵储液罐添加制动液，使储液罐制动液液面保持在MAX与MIN之间。
（4）刚刚放出的制动液不能马上回添入储液罐，需在加盖的玻璃瓶中静置3天以上，待制动液中的气泡排尽后才能再用。
（5）在排气过程中，制动踏板要缓缓地踩，不能过猛，这与普通制动系统一样。
（6）不同形式的ABS，其排气程序可能会有些不同，应参照相应的保养手册进行排气操作。
（7）一些ABS排气可让ABS油泵工作（打开点火开关，有的需运行发动机），在加压的情况下可使排气更快更彻底。
提示：更换不用的制动液要集中处理，不可随意丢弃，以免污染环境。
ABS轮速传感器检测
七、ABS的部件检修
1.轮速传感器检查
（1）直观检查。主要检查传感器有无松动，导线及插接器有无松脱、破损或老化；检查传感头和齿圈是否吸有磁性物质和污垢。如有锈蚀、脏污，应清除并涂少量防护剂，然后将导线重新插入插接器，再进行检查。
（2）检查传感头与齿圈齿顶端面之间的间隙。可用无磁性厚薄规检查，如图3-4-22所示。将齿圈上的一个齿正对着传感器的头部，选择规定厚度的厚薄规片，将其放入到轮齿与传感器的头部之间来回拉动，阻力应合适。若阻力较小，说明间隙过大；若阻力较大，说明间隙过小。
（3）用欧姆表检测传感器感应线圈电阻。如果电阻过大或过小，均说明传感器不良，应更换。
（4）用交流电压表测量传感器的输出信号电压。在车轮转动时，电压表应该有电压指示，其电压值应随车轮转速的增加而升高，一般情况下，应达2V以上。
（5）用示波器检测传感器的输出信号电压波形。正常的信号电压波形应是均匀稳定的正弦电压波形，如果无信号电压或信号有缺损，应拆下传感器做进一步检查。
图3-4-22 检查传感头与齿圈齿顶端面的间隙
2.电子控制单元的检查
（1）检查ABS的电子控制单元线束插接器有无松动，连接导线有无松脱。
（2）检查ABS的电子控制单元线束插接器各端子的电压值、波形或电阻，如果与标准值不符，与之相连的部件和线路正常，则应更换电子控制单元再试。
（3）直接采用替换法检验，即在检查传感器、继电器、电磁阀及其线路均无故障时，我们会怀疑是否是ABS的电子控制单元有故障。这时，可以用新的ABS电子控制单元替代，如果故障现象消失，怀疑就被证实。
3.ABS压力调节器的检查
（1）用欧姆表检测电磁阀线圈的电阻。如果电阻无穷大或过小，均说明其电磁阀有故障。
（2）加电压试验。将制动压力调节器电磁阀加上其工作电压，看阀能否正常动作。如果不能正常动作，则应更换制动压力调节器。
（3）解体后检查。如果怀疑是制动压力调节器有问题，则应在制动压力调节器内无高压制动液时，仔细拆开调节器进行检查。
4.ABS控制继电器的检查
（1）对继电器施加其正常的工作电压，看继电器能否正常动作；若能正常动作，则用欧姆表检测继电器触点间的电压和电阻，正常情况下触点闭合时的电压为零。若电压大于0.5V以上，则说明触点接触不良。
（2）用欧姆表检测继电器线圈的电阻，电阻值应在正常范围之内。