第五节 防抱死制动液压控制系统

液压控制系统由制动压力调节器和常规制动装置的制动主缸、制动轮缸、制动助力器、制动管路等组成。

制动压力调节器（又称为液压调节器）是ABS的执行器，由电磁阀、储液器和回液泵电动机组成，安装在制动主缸与车轮制动轮缸之间，主要功用是根据ABS ECU的控制指令，自动调节制动轮缸的制动压力。制动压力调节器装在制动主缸与轮缸之间，如果它与制动主缸装在一起，称之为整体式制动压力调节器，否则为非整体式制动压力调节器。

一、制动压力调节器的分类

制动压力调节器种类较多，其结构和工作原理差异也较大。可根据动力来源、总体结构和调压方式进行分类。

1.根据动力来源分类

根据制动压力动力来源不同，制动压力调节器分为液压式和气压式两种。液压式主要用于小轿车和轻型载货汽车；气压式主要用于大型客车和载货汽车。

2.根据总体结构分类

根据总体结构不同，制动压力调节器分为分离式和整体式两种。分离式制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动主缸（或制动助力器）相连。分离式制动压力调节器在汽车上布置灵活、成本相对较低，但制动管路接头相对较多。整体式制动压力调节器与制动主缸（或制动助力器）构成一个整体。整体式制动压力调节器结构紧凑、管路接头少，但成本较高，大多用在将ABS作为标准装备的轿车上。

3.根据调压方式分类

根据调压方式不同，制动压力调节器分为流通式和变容式两种。

流通式压力调节器又称为循环式或环流式，其特点是在制动主缸（或制动助力器）与制动轮缸之间串联一个或两个电磁阀，由电磁阀根据ABS ECU的指令，通过控制制动液的流通情况来调节制动轮缸的压力。目前，博世、戴维斯系列ABS都采用这种形式。减压时使制动轮缸的制动液回流到制动主缸（或储液器）；保压时使制动轮缸的制动液既不流出也不流入；增压时使制动主缸（或储液器）的制动液流入制动轮缸。

变容式制动压力调节器的特点是在原制动管路中并联一套液压装置，该装置中有一个类似活塞的零件。ABS工作时，该装置首先将制动轮缸和主缸隔离，然后通过电磁阀的开闭或电动机的转动，控制活塞在调压缸中运动，使调压缸工作室至制动轮缸的容积发生变化。容积增大，制动压力降低；容积减小，制动压力升高；容积不变，压力保持不变。德尔科ABS、本田4WALB型ABS采用了此种调压方式。

4.根据电磁阀结构分类

根据电磁阀结构不同，制动压力调节器分为二位二通电磁阀式和三位三通电磁阀式两种。

二、循环式制动压力调节器的组成

循环式制动压力调节器主要由电磁阀、回油泵、储液器等组成，如图1-33所示。电磁阀用于控制连接制动主缸和制动轮缸以及储液器三条管路的通断，实现对制动轮缸制动压力的调节。储液器用于暂时储存制动轮缸减压过程中流出的制动液，并衰减制动液的压力波动。回油泵则将储液器的制动液泵回制动主缸。

1.电磁阀

ABS制动压力调节器电磁阀有两种：三位三通电磁阀和二位二通电磁阀。

（1）三位三通电磁阀的结构特点 奥迪100/200型和丰田系列轿车的ABS采用了三位三通电磁阀，结构及表示符号如图1-34a所示。三位三通电磁阀有3个液压通孔，3个工作位置，因而有3种工作状态。

图1-33 循环式制动压力调节器的组成

1—回油泵 2—单向阀 3—制动主缸 4—电磁阀 5—制动轮缸 6—储液器

图1-34 三位三通电磁阀结构与表示符号

a）结构简图 b）表示符号

1—回液口（连接回液管） 2、10—过滤器 3、7—非磁性支承环 4—回液球阀 5—进液球阀 6—阀芯 8—电磁线圈 9—单向阀 11—进液口（连接主缸） 12—阀芯工作气隙（a=2.5mm） 13—进液球阀阀座 14—副弹簧 15、17—压板 16—主弹簧 18—出液口（连接轮缸） 19—回液球阀阀座

电磁阀的进液口11通过制动管路与制动主缸相连，出液口18通过制动管路与制动轮缸相连，回液口1通过回液管与储液器相连，回液球阀4焊接在压板17上，进液球阀5焊接在压板15上。进液口和出液口的过滤器2、10用于过滤制动液中的杂质，保证球阀密封良好。球阀与阀座的加工精度极高，在20MPa压力下仍能保证密封良好。阀芯采用非磁性支承环3、7导向，以便减小摩擦。

（2）三位三通电磁阀的工作情况 三位三通电磁阀的工作状态由ABS ECU通过控制电磁线圈8中流过电流的大小进行控制，工作情况如下。

当电磁线圈未接通电流（I=0A）时，在主、副弹簧预紧力的作用下，阀芯下移至极限位置，使进液球阀打开（即进液口打开），回液球阀紧压在阀座上，回液阀处于关闭状态（即回液口关闭）。因此，来自制动主缸的制动液经进液口、进液球阀、电磁阀腔室、出液口流入车轮制动轮缸，如图1-35a所示，从而使制动轮缸内制动液压力随制动踏板力升高而升高。

图1-35 三位三通电磁阀工作原理

a）升压位置 b）保压位置 c）降压位置

当电磁线圈通过电流较小（I=2A）而产生的电磁吸力较小时，阀芯向上位移量较小（约1mm）。阀芯上移时，压缩刚度较大的主弹簧推动压板压缩刚度较小的副弹簧，使进液球阀关闭（即进液口关闭），但压板位移量很小，不足以使回液球阀打开。由于进液口和回液口都被关闭，制动液既不增加也不减少，因此制动轮缸中制动液的压力保持不变，如图1-35b所示。

当电磁线圈通过的电流较大（I=5A）而产生的电磁吸力较大时，阀芯向上的位移量较大（2.5mm）。阀芯带动压板上移使回液阀开启（即回液口打开），进液阀保持关闭状态。此时制动轮缸的制动液经回液口、回液管流入储液器，使制动轮缸压力降低，如图1-35c所示。

单向阀与进液阀并列设置，当电磁阀腔室内制动液压力高于进液口制动液压力时，腔室内制动液压力将克服单向阀弹簧的弹力将单向阀推开，制动液将从进液口流出而泄压，保证电磁阀腔室内制动液压力不会高于进液口制动液的压力。单向阀的另一个功用是在制动踏板放松时，使制动轮缸中的制动液保持一定的压力。

由上可见，电磁阀在电磁线圈电流大小不同（较大电流、较小电流、零电流）时，其动作具有上、中、下3个工作位置。此外，由于该电磁阀具有进液口、出液口和回液口3个通路，所以称为三位三通电磁阀。简写为3/3电磁阀，在工程上其表示符号如图1-34b所示。

2.储液器与电动回液泵

储液器又称为储液罐，分为低压储液器和高压储液器两种，分别与不同形式的制动压力调节器配用。低压储液器主要用于存储ABS减压过程中从制动轮缸流回的制动液，同时衰减回流制动液的压力波动，又称为储液器。高压储液器通常称为蓄能器，用于存储制动时所需的高压制动液。高压储液器大多为黑色气囊，它是制动系统的能源。

（1）低压储液器与电动回液泵

1）结构特点。低压储液器内设有一个活塞和一个弹簧。电动回液泵又称为电动泵或回液泵，由永磁式直流电动机与柱塞泵组成。电动机根据ABS ECU的控制指令，通过凸轮驱动柱塞在泵套内上下运动，如图1-36所示。

图1-36 低压储液器与电动泵

a）柱塞上行时储液 b）柱塞下行时回液

2）工作原理。在ABS工作过程中，当需要制动压力降低时，制动压力调节器的回液阀打开，具有一定压力的制动液就会从制动轮缸经制动压力调节器的回液阀流入储液器和柱塞泵。与此同时，ABS ECU控制电动回液泵转动，驱动柱塞泵的凸轮随电动泵旋转而转动。

当凸轮驱动柱塞上升时，柱塞泵的进液阀打开，回液阀在弹簧弹力作用下关闭，制动液流入柱塞泵泵腔，如图1-36a所示。当柱塞下行时，泵腔内制动液压力升高，克服出液阀弹簧弹力将出液阀打开，制动液压入制动主缸，如图1-36b所示。由于电动泵的主要功用是将制动液泵回制动主缸，所以称为电动回液泵。

制动液流入储液器时，推动活塞并压缩弹簧向下移动，使储液器储液容积增大，暂时存储制动液，减小回流制动液的压力波动。

（2）高压蓄能器与电动泵

高压蓄能器用于存储制动中或ABS工作时所需的高压制动液。它是制动系统的能源。高压蓄能器外形为黑色气囊，其结构如图1-37a所示。蓄能器内部有一个膜片，将蓄能器分成上下两个腔室。上腔为气室，充满氮气并具有一定压力（8MPa左右）。下腔为油室与电动泵油道相通，用来填充来自电动泵泵入的制动液。蓄能器下腔的制动液始终保持14～18MPa的压力。若蓄能器中的压力低于14MPa时，电动泵工作，向其下腔泵入制动液，使隔膜上移，蓄能器上端的氮气被压缩后产生压力；当蓄能器中的压力达到18MPa时，电动泵不工作，停止向蓄能器泵入制动液。

与蓄能器相配合的电动泵由直流电动机和回转球阀活塞式液压泵组成，如图1-37b所示。由于该电动泵的主要作用是增压，所以也叫增压泵。

在靠近蓄能器的进液口处有单向阀，使制动液只能进不能出。在靠近出液口附近设有限压阀（或叫安全阀），当蓄能器内压力超过规定值时，限压阀打开，使蓄能器中制动液流回液压泵的进液端，以降低蓄能器中制动液压力。

在蓄能器下端装有压力控制/压力警告开关。其中压力控制开关的作用是用于检测蓄能器下腔制动液压力，对电动泵进行控制。当蓄能器内制动液压力低于15MPa时，压力控制开关闭合（ON），接通电动泵电动机电路，使电动泵工作。当蓄能器中制动液压力达到规定值18MPa时，压力控制开关断开（OFF），使电动泵停止工作。

图1-37 高压蓄能器与电动泵

a）蓄能器内部结构 b）蓄能器与电动泵的结构

压力警告开关中，设有两对开关触点，一对常开，一对常闭。当高压蓄能器下腔制动液压力低于10.5MPa时，常开触点闭合，点亮红色制动警示灯，同时常闭触点张开，将信号送给ECU，关闭ABS并点亮黄褐色ABS警告灯。

三、循环式制动压力调节器的工作过程

制动压力调节器串接在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。通常，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的调节器称作循环式制动压力调节器，把间接控制制动压力的调节器称作可变容积式制动压力调节器。

循环式制动压力调节器是在制动主缸与轮缸之间串联一个或两个电磁阀，以直接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动液压油路和控制液压油路相通。如图1-38所示。图中储液器的功用是在减压过程中将从轮缸流经电磁阀的制动液暂时储存起来，属于低压储液器。下面就该系统的工作原理介绍如下：

1.常规制动过程

在常规制动过程中，ABS不工作，电磁线圈中无电流通过，电磁阀处于升压位置，此时制动主缸与轮缸相通，如图1-38所示。由制动主缸来的制动液直接进入轮缸，轮缸压力随主缸压力而增减，此时回油泵也不需要工作。

2.保压过程

在ABS的工作过程中，当需要对制动轮缸保持制动压力时，根据ABS ECU的指令，给电磁阀通入较小电流（约为最大电流的1/2），电磁阀中的柱塞移至图1-39所示的中间位置（保压位置），所有的通道都被关闭，同时切断回油泵电动机电源使回油泵停止工作，制动轮缸内的制动压力保持不变。

图1-38 循环式制动压力调节器的常规制动过程

图1-39 循环式制动压力调节器的保压过程

3.减压过程

如果在ABS ECU保压命令发出后，车轮仍有抱死的倾向，ABS ECU发出指令，使制动压力调节器电磁阀通入较大的电流，电磁阀中的柱塞在电磁力的作用下移向上端，使电磁阀处于减压位置，如图1-40所示。此时制动主缸与制动轮缸之间的通路被切断，而制动轮缸与储液器之间的管路被接通，制动轮缸中的部分制动液流入储液器，从而减小了该车轮的制动压力。ABS ECU同时启动回油泵工作，将流入储液器的制动液泵回制动主缸。

由于减压过程中由制动轮缸流入储液器的制动液被回油泵又循环回制动主缸，因此这种制动压力调节器称为循环式制动压力调节器。另外，制动液在循环回制动主缸的过程中，会造成制动主缸内的制动液压力波动，因而制动踏板会有反弹的感觉，踏板反弹的频率约为每秒钟3～4次。

图1-40 循环式制动压力调节器的减压过程

4.增压过程

当压力下降后车轮转速太快时，ABS ECU发出指令，使电磁阀断电，电磁阀中的柱塞在弹簧力的作用下又回到原始位置，制动主缸和制动轮缸的管路再次相通，来自制动主缸的制动液可以再次进入制动轮缸，使制动轮缸的压力增大，如图1-41所示。

图1-41 循环式制动压力调节器的增压过程

制动时，上述“增压-保压-减压”的调压过程反复循环进行，直到解除制动为止。在压力调节的过程中，油液在轮缸-储液器-主缸-轮缸之间不断循环流动，故此称之为循环式制动压力调节器。

此种压力调节方式在ABS中采用得较多，如目前占主流的博世ABS以及戴维斯ABS等，都是采用这种方式。

四、可变容积式制动压力调节器的工作过程

可变容积式制动压力调节器是在制动主缸与轮缸之间并联一套液压装置，以间接控制轮缸的制动压力。这种压力调节系统的特点是制动液压油路和控制液压油路相互隔绝而不相通。

可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储液器和蓄能器等组成。

1.常规制动过程

常规制动过程如图1-42所示，电磁阀线圈中没有电流通过，电磁阀中的柱塞在弹簧力的作用下位于最左端位置，将控制活塞的大端工作腔与储液器接通，控制活塞大端工作腔内的控制油液可以进入储液器，控制活塞在其右端回位弹簧的作用下运动到最左端位置，控制活塞左端的推杆将单向阀顶开，使制动主缸与制动轮缸之间的管路连通，制动主缸内的制动液可以直接进入制动轮缸，制动轮缸的制动压力随制动主缸压力的变化而变化。

2.保压过程

保压过程如图1-43所示，当需要保持制动压力时，ABS ECU发出指令，给制动压力调节器的电磁线圈通入较小的电流，电磁阀中的柱塞在电磁吸力和弹簧力的共同作用下处于中间位置，因此将通向蓄能器、控制活塞工作腔以及储液器的油路全部封闭，来自蓄能器和液压泵的制动液不能进入控制活塞大端工作腔，控制活塞大端工作腔的制动液被密封，工作腔内的油压保持不变，控制活塞保持一定位置不动，因此控制活塞小端工作腔的容积不发生变化，而此时单向阀仍处于关闭状态，所以制动轮缸的油压保持不变。

图1-42 可变容积式制动压力调节器的常规制动过程

图1-43 可变容积式制动压力调节器的保压过程

3.减压过程

减压过程如图1-44所示，在ABS工作过程中，当需要减小制动轮缸的制动压力时，ABS ECU给制动压力调节器的电磁线圈通入较大的电流，电磁阀中的柱塞在电磁吸力的作用下克服弹簧力移至右端位置，将蓄能器与控制活塞工作腔之间的油路接通，同时将通向储液器的油路关闭。液压泵开始工作，来自蓄能器或液压泵的高压制动液进入控制活塞大端的工作腔，克服弹簧弹力，推动控制活塞右移。控制活塞右移的过程可分为两个阶段，开始时随着控制活塞的右移单向阀落座关闭，制动主缸与制动轮缸之间的通路被切断，制动主缸的制动液不可能再进入制动轮缸，这是第一个阶段。此后，随着控制活塞继续右移，控制活塞小端工作腔的容积增大，制动轮缸内的部分制动液进入控制活塞小端工作腔，制动轮缸的制动液压力下降。轮缸制动压力减小的程度取决于控制活塞向右移动的距离，移动距离越大，控制活塞小端形成的减压容积就越大，轮缸制动压力降低得也越大。

由于这种制动压力调节器工作时是通过控制活塞小端的容积来调节轮缸的制动压力，因此被称为可变容积式制动压力调节器。

4.增压过程

增压过程如图1-45所示，当需要增大制动压力时，ABS ECU切断制动压力调节器电磁线圈的电流，电磁阀中的柱塞在弹簧力的作用下回到左端原始位置，将控制活塞大端工作腔与储液器的管路接通，控制活塞大端工作腔内的制动液流入储液器，控制活塞在弹簧力的作用下回到左端初始位置，控制活塞端部的推杆顶开单向阀，将制动主缸与制动轮缸之间的油路连通，来自制动主缸的制动液可以再次进入制动轮缸，使制动轮缸的压力增大。

图1-44 可变容积式制动压力调节器的减压过程

图1-45 可变容积式制动压力调节器的增压过程

可变容积式制动压力调节器中的液压泵与循环式制动压力调节器中的回油泵的作用不同。循环式制动压力调节器中的回油泵的作用是将减压过程中流入储液器的制动液泵回制动主缸，而可变容积式制动压力调节器中的液压泵的作用是为制动液建立油压，用于对控制活塞的控制。液压泵由安装在液压泵出口处的压力控制开关控制工作，当蓄能器内的制动液压力低于设定压力时，压力控制开关闭合，接通液压泵电动机电路，液压泵工作，将制动液由储液器泵入蓄能器。当蓄能器内的压力高于设定压力时，压力控制开关断开，液压泵停止工作，如此将蓄能器内制动液的压力始终保持在规定的范围内。