第五節 防抱死制動液壓控制系統

液壓控制系統由制動壓力調節器和常規制動裝置的制動主缸、制動輪缸、制動助力器、制動管路等組成。

制動壓力調節器（又稱為液壓調節器）是ABS的執行器，由電磁閥、儲液器和回液泵電動機組成，安裝在制動主缸與車輪制動輪缸之間，主要功用是根據ABS ECU的控制指令，自動調節制動輪缸的制動壓力。制動壓力調節器裝在制動主缸與輪缸之間，如果它與制動主缸裝在一起，稱之為整體式制動壓力調節器，否則為非整體式制動壓力調節器。

一、制動壓力調節器的分類

制動壓力調節器種類較多，其結構和工作原理差異也較大。可根據動力來源、總體結構和調壓方式進行分類。

1.根據動力來源分類

根據制動壓力動力來源不同，制動壓力調節器分為液壓式和氣壓式兩種。液壓式主要用于小轎車和輕型載貨汽車；氣壓式主要用于大型客車和載貨汽車。

2.根據總體結構分類

根據總體結構不同，制動壓力調節器分為分離式和整體式兩種。分離式制動壓力調節器自成一體，通過制動管路與制動主缸（或制動助力器）相連。分離式制動壓力調節器在汽車上布置靈活、成本相對較低，但制動管路接頭相對較多。整體式制動壓力調節器與制動主缸（或制動助力器）構成一個整體。整體式制動壓力調節器結構緊湊、管路接頭少，但成本較高，大多用在將ABS作為標準裝備的轎車上。

3.根據調壓方式分類

根據調壓方式不同，制動壓力調節器分為流通式和變容式兩種。

流通式壓力調節器又稱為循環式或環流式，其特點是在制動主缸（或制動助力器）與制動輪缸之間串聯一個或兩個電磁閥，由電磁閥根據ABS ECU的指令，通過控制制動液的流通情況來調節制動輪缸的壓力。目前，博世、戴維斯系列ABS都采用這種形式。減壓時使制動輪缸的制動液回流到制動主缸（或儲液器）；保壓時使制動輪缸的制動液既不流出也不流入；增壓時使制動主缸（或儲液器）的制動液流入制動輪缸。

變容式制動壓力調節器的特點是在原制動管路中并聯一套液壓裝置，該裝置中有一個類似活塞的零件。ABS工作時，該裝置首先將制動輪缸和主缸隔離，然后通過電磁閥的開閉或電動機的轉動，控制活塞在調壓缸中運動，使調壓缸工作室至制動輪缸的容積發生變化。容積增大，制動壓力降低；容積減小，制動壓力升高；容積不變，壓力保持不變。德爾科ABS、本田4WALB型ABS采用了此種調壓方式。

4.根據電磁閥結構分類

根據電磁閥結構不同，制動壓力調節器分為二位二通電磁閥式和三位三通電磁閥式兩種。

二、循環式制動壓力調節器的組成

循環式制動壓力調節器主要由電磁閥、回油泵、儲液器等組成，如圖1-33所示。電磁閥用于控制連接制動主缸和制動輪缸以及儲液器三條管路的通斷，實現對制動輪缸制動壓力的調節。儲液器用于暫時儲存制動輪缸減壓過程中流出的制動液，并衰減制動液的壓力波動。回油泵則將儲液器的制動液泵回制動主缸。

1.電磁閥

ABS制動壓力調節器電磁閥有兩種：三位三通電磁閥和二位二通電磁閥。

（1）三位三通電磁閥的結構特點 奧迪100/200型和豐田系列轎車的ABS采用了三位三通電磁閥，結構及表示符號如圖1-34a所示。三位三通電磁閥有3個液壓通孔，3個工作位置，因而有3種工作狀態。

圖1-33 循環式制動壓力調節器的組成

1—回油泵 2—單向閥 3—制動主缸 4—電磁閥 5—制動輪缸 6—儲液器

圖1-34 三位三通電磁閥結構與表示符號

a）結構簡圖 b）表示符號

1—回液口（連接回液管） 2、10—過濾器 3、7—非磁性支承環 4—回液球閥 5—進液球閥 6—閥芯 8—電磁線圈 9—單向閥 11—進液口（連接主缸） 12—閥芯工作氣隙（a=2.5mm） 13—進液球閥閥座 14—副彈簧 15、17—壓板 16—主彈簧 18—出液口（連接輪缸） 19—回液球閥閥座

電磁閥的進液口11通過制動管路與制動主缸相連，出液口18通過制動管路與制動輪缸相連，回液口1通過回液管與儲液器相連，回液球閥4焊接在壓板17上，進液球閥5焊接在壓板15上。進液口和出液口的過濾器2、10用于過濾制動液中的雜質，保證球閥密封良好。球閥與閥座的加工精度極高，在20MPa壓力下仍能保證密封良好。閥芯采用非磁性支承環3、7導向，以便減小摩擦。

（2）三位三通電磁閥的工作情況 三位三通電磁閥的工作狀態由ABS ECU通過控制電磁線圈8中流過電流的大小進行控制，工作情況如下。

當電磁線圈未接通電流（I=0A）時，在主、副彈簧預緊力的作用下，閥芯下移至極限位置，使進液球閥打開（即進液口打開），回液球閥緊壓在閥座上，回液閥處于關閉狀態（即回液口關閉）。因此，來自制動主缸的制動液經進液口、進液球閥、電磁閥腔室、出液口流入車輪制動輪缸，如圖1-35a所示，從而使制動輪缸內制動液壓力隨制動踏板力升高而升高。

圖1-35 三位三通電磁閥工作原理

a）升壓位置 b）保壓位置 c）降壓位置

當電磁線圈通過電流較小（I=2A）而產生的電磁吸力較小時，閥芯向上位移量較小（約1mm）。閥芯上移時，壓縮剛度較大的主彈簧推動壓板壓縮剛度較小的副彈簧，使進液球閥關閉（即進液口關閉），但壓板位移量很小，不足以使回液球閥打開。由于進液口和回液口都被關閉，制動液既不增加也不減少，因此制動輪缸中制動液的壓力保持不變，如圖1-35b所示。

當電磁線圈通過的電流較大（I=5A）而產生的電磁吸力較大時，閥芯向上的位移量較大（2.5mm）。閥芯帶動壓板上移使回液閥開啟（即回液口打開），進液閥保持關閉狀態。此時制動輪缸的制動液經回液口、回液管流入儲液器，使制動輪缸壓力降低，如圖1-35c所示。

單向閥與進液閥并列設置，當電磁閥腔室內制動液壓力高于進液口制動液壓力時，腔室內制動液壓力將克服單向閥彈簧的彈力將單向閥推開，制動液將從進液口流出而泄壓，保證電磁閥腔室內制動液壓力不會高于進液口制動液的壓力。單向閥的另一個功用是在制動踏板放松時，使制動輪缸中的制動液保持一定的壓力。

由上可見，電磁閥在電磁線圈電流大小不同（較大電流、較小電流、零電流）時，其動作具有上、中、下3個工作位置。此外，由于該電磁閥具有進液口、出液口和回液口3個通路，所以稱為三位三通電磁閥。簡寫為3/3電磁閥，在工程上其表示符號如圖1-34b所示。

2.儲液器與電動回液泵

儲液器又稱為儲液罐，分為低壓儲液器和高壓儲液器兩種，分別與不同形式的制動壓力調節器配用。低壓儲液器主要用于存儲ABS減壓過程中從制動輪缸流回的制動液，同時衰減回流制動液的壓力波動，又稱為儲液器。高壓儲液器通常稱為蓄能器，用于存儲制動時所需的高壓制動液。高壓儲液器大多為黑色氣囊，它是制動系統的能源。

（1）低壓儲液器與電動回液泵

1）結構特點。低壓儲液器內設有一個活塞和一個彈簧。電動回液泵又稱為電動泵或回液泵，由永磁式直流電動機與柱塞泵組成。電動機根據ABS ECU的控制指令，通過凸輪驅動柱塞在泵套內上下運動，如圖1-36所示。

圖1-36 低壓儲液器與電動泵

a）柱塞上行時儲液 b）柱塞下行時回液

2）工作原理。在ABS工作過程中，當需要制動壓力降低時，制動壓力調節器的回液閥打開，具有一定壓力的制動液就會從制動輪缸經制動壓力調節器的回液閥流入儲液器和柱塞泵。與此同時，ABS ECU控制電動回液泵轉動，驅動柱塞泵的凸輪隨電動泵旋轉而轉動。

當凸輪驅動柱塞上升時，柱塞泵的進液閥打開，回液閥在彈簧彈力作用下關閉，制動液流入柱塞泵泵腔，如圖1-36a所示。當柱塞下行時，泵腔內制動液壓力升高，克服出液閥彈簧彈力將出液閥打開，制動液壓入制動主缸，如圖1-36b所示。由于電動泵的主要功用是將制動液泵回制動主缸，所以稱為電動回液泵。

制動液流入儲液器時，推動活塞并壓縮彈簧向下移動，使儲液器儲液容積增大，暫時存儲制動液，減小回流制動液的壓力波動。

（2）高壓蓄能器與電動泵

高壓蓄能器用于存儲制動中或ABS工作時所需的高壓制動液。它是制動系統的能源。高壓蓄能器外形為黑色氣囊，其結構如圖1-37a所示。蓄能器內部有一個膜片，將蓄能器分成上下兩個腔室。上腔為氣室，充滿氮氣并具有一定壓力（8MPa左右）。下腔為油室與電動泵油道相通，用來填充來自電動泵泵入的制動液。蓄能器下腔的制動液始終保持14～18MPa的壓力。若蓄能器中的壓力低于14MPa時，電動泵工作，向其下腔泵入制動液，使隔膜上移，蓄能器上端的氮氣被壓縮后產生壓力；當蓄能器中的壓力達到18MPa時，電動泵不工作，停止向蓄能器泵入制動液。

與蓄能器相配合的電動泵由直流電動機和回轉球閥活塞式液壓泵組成，如圖1-37b所示。由于該電動泵的主要作用是增壓，所以也叫增壓泵。

在靠近蓄能器的進液口處有單向閥，使制動液只能進不能出。在靠近出液口附近設有限壓閥（或叫安全閥），當蓄能器內壓力超過規定值時，限壓閥打開，使蓄能器中制動液流回液壓泵的進液端，以降低蓄能器中制動液壓力。

在蓄能器下端裝有壓力控制/壓力警告開關。其中壓力控制開關的作用是用于檢測蓄能器下腔制動液壓力，對電動泵進行控制。當蓄能器內制動液壓力低于15MPa時，壓力控制開關閉合（ON），接通電動泵電動機電路，使電動泵工作。當蓄能器中制動液壓力達到規定值18MPa時，壓力控制開關斷開（OFF），使電動泵停止工作。

圖1-37 高壓蓄能器與電動泵

a）蓄能器內部結構 b）蓄能器與電動泵的結構

壓力警告開關中，設有兩對開關觸點，一對常開，一對常閉。當高壓蓄能器下腔制動液壓力低于10.5MPa時，常開觸點閉合，點亮紅色制動警示燈，同時常閉觸點張開，將信號送給ECU，關閉ABS并點亮黃褐色ABS警告燈。

三、循環式制動壓力調節器的工作過程

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接地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。

循環式制動壓力調節器是在制動主缸與輪缸之間串聯一個或兩個電磁閥，以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液壓油路和控制液壓油路相通。如圖1-38所示。圖中儲液器的功用是在減壓過程中將從輪缸流經電磁閥的制動液暫時儲存起來，屬于低壓儲液器。下面就該系統的工作原理介紹如下：

1.常規制動過程

在常規制動過程中，ABS不工作，電磁線圈中無電流通過，電磁閥處于升壓位置，此時制動主缸與輪缸相通，如圖1-38所示。由制動主缸來的制動液直接進入輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力而增減，此時回油泵也不需要工作。

2.保壓過程

在ABS的工作過程中，當需要對制動輪缸保持制動壓力時，根據ABS ECU的指令，給電磁閥通入較小電流（約為最大電流的1/2），電磁閥中的柱塞移至圖1-39所示的中間位置（保壓位置），所有的通道都被關閉，同時切斷回油泵電動機電源使回油泵停止工作，制動輪缸內的制動壓力保持不變。

圖1-38 循環式制動壓力調節器的常規制動過程

圖1-39 循環式制動壓力調節器的保壓過程

3.減壓過程

如果在ABS ECU保壓命令發出后，車輪仍有抱死的傾向，ABS ECU發出指令，使制動壓力調節器電磁閥通入較大的電流，電磁閥中的柱塞在電磁力的作用下移向上端，使電磁閥處于減壓位置，如圖1-40所示。此時制動主缸與制動輪缸之間的通路被切斷，而制動輪缸與儲液器之間的管路被接通，制動輪缸中的部分制動液流入儲液器，從而減小了該車輪的制動壓力。ABS ECU同時啟動回油泵工作，將流入儲液器的制動液泵回制動主缸。

由于減壓過程中由制動輪缸流入儲液器的制動液被回油泵又循環回制動主缸，因此這種制動壓力調節器稱為循環式制動壓力調節器。另外，制動液在循環回制動主缸的過程中，會造成制動主缸內的制動液壓力波動，因而制動踏板會有反彈的感覺，踏板反彈的頻率約為每秒鐘3～4次。

圖1-40 循環式制動壓力調節器的減壓過程

4.增壓過程

當壓力下降后車輪轉速太快時，ABS ECU發出指令，使電磁閥斷電，電磁閥中的柱塞在彈簧力的作用下又回到原始位置，制動主缸和制動輪缸的管路再次相通，來自制動主缸的制動液可以再次進入制動輪缸，使制動輪缸的壓力增大，如圖1-41所示。

圖1-41 循環式制動壓力調節器的增壓過程

制動時，上述“增壓-保壓-減壓”的調壓過程反復循環進行，直到解除制動為止。在壓力調節的過程中，油液在輪缸-儲液器-主缸-輪缸之間不斷循環流動，故此稱之為循環式制動壓力調節器。

此種壓力調節方式在ABS中采用得較多，如目前占主流的博世ABS以及戴維斯ABS等，都是采用這種方式。

四、可變容積式制動壓力調節器的工作過程

可變容積式制動壓力調節器是在制動主缸與輪缸之間并聯一套液壓裝置，以間接控制輪缸的制動壓力。這種壓力調節系統的特點是制動液壓油路和控制液壓油路相互隔絕而不相通。

可變容積式制動壓力調節器主要由電磁閥、控制活塞、液壓泵、儲液器和蓄能器等組成。

1.常規制動過程

常規制動過程如圖1-42所示，電磁閥線圈中沒有電流通過，電磁閥中的柱塞在彈簧力的作用下位于最左端位置，將控制活塞的大端工作腔與儲液器接通，控制活塞大端工作腔內的控制油液可以進入儲液器，控制活塞在其右端回位彈簧的作用下運動到最左端位置，控制活塞左端的推桿將單向閥頂開，使制動主缸與制動輪缸之間的管路連通，制動主缸內的制動液可以直接進入制動輪缸，制動輪缸的制動壓力隨制動主缸壓力的變化而變化。

2.保壓過程

保壓過程如圖1-43所示，當需要保持制動壓力時，ABS ECU發出指令，給制動壓力調節器的電磁線圈通入較小的電流，電磁閥中的柱塞在電磁吸力和彈簧力的共同作用下處于中間位置，因此將通向蓄能器、控制活塞工作腔以及儲液器的油路全部封閉，來自蓄能器和液壓泵的制動液不能進入控制活塞大端工作腔，控制活塞大端工作腔的制動液被密封，工作腔內的油壓保持不變，控制活塞保持一定位置不動，因此控制活塞小端工作腔的容積不發生變化，而此時單向閥仍處于關閉狀態，所以制動輪缸的油壓保持不變。

圖1-42 可變容積式制動壓力調節器的常規制動過程

圖1-43 可變容積式制動壓力調節器的保壓過程

3.減壓過程

減壓過程如圖1-44所示，在ABS工作過程中，當需要減小制動輪缸的制動壓力時，ABS ECU給制動壓力調節器的電磁線圈通入較大的電流，電磁閥中的柱塞在電磁吸力的作用下克服彈簧力移至右端位置，將蓄能器與控制活塞工作腔之間的油路接通，同時將通向儲液器的油路關閉。液壓泵開始工作，來自蓄能器或液壓泵的高壓制動液進入控制活塞大端的工作腔，克服彈簧彈力，推動控制活塞右移。控制活塞右移的過程可分為兩個階段，開始時隨著控制活塞的右移單向閥落座關閉，制動主缸與制動輪缸之間的通路被切斷，制動主缸的制動液不可能再進入制動輪缸，這是第一個階段。此后，隨著控制活塞繼續右移，控制活塞小端工作腔的容積增大，制動輪缸內的部分制動液進入控制活塞小端工作腔，制動輪缸的制動液壓力下降。輪缸制動壓力減小的程度取決于控制活塞向右移動的距離，移動距離越大，控制活塞小端形成的減壓容積就越大，輪缸制動壓力降低得也越大。

由于這種制動壓力調節器工作時是通過控制活塞小端的容積來調節輪缸的制動壓力，因此被稱為可變容積式制動壓力調節器。

4.增壓過程

增壓過程如圖1-45所示，當需要增大制動壓力時，ABS ECU切斷制動壓力調節器電磁線圈的電流，電磁閥中的柱塞在彈簧力的作用下回到左端原始位置，將控制活塞大端工作腔與儲液器的管路接通，控制活塞大端工作腔內的制動液流入儲液器，控制活塞在彈簧力的作用下回到左端初始位置，控制活塞端部的推桿頂開單向閥，將制動主缸與制動輪缸之間的油路連通，來自制動主缸的制動液可以再次進入制動輪缸，使制動輪缸的壓力增大。

圖1-44 可變容積式制動壓力調節器的減壓過程

圖1-45 可變容積式制動壓力調節器的增壓過程

可變容積式制動壓力調節器中的液壓泵與循環式制動壓力調節器中的回油泵的作用不同。循環式制動壓力調節器中的回油泵的作用是將減壓過程中流入儲液器的制動液泵回制動主缸，而可變容積式制動壓力調節器中的液壓泵的作用是為制動液建立油壓，用于對控制活塞的控制。液壓泵由安裝在液壓泵出口處的壓力控制開關控制工作，當蓄能器內的制動液壓力低于設定壓力時，壓力控制開關閉合，接通液壓泵電動機電路，液壓泵工作，將制動液由儲液器泵入蓄能器。當蓄能器內的壓力高于設定壓力時，壓力控制開關斷開，液壓泵停止工作，如此將蓄能器內制動液的壓力始終保持在規定的范圍內。