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宝马的5系发动机点火系里的点火线圈为何有三个接住

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解决时间 2021-10-25 09:11
宝马的5系发动机点火系里的点火线圈为何有三个接住
最佳答案
爆震


  detonation


  汽油机中一种不正常燃烧的现象。汽油机正常燃烧时,火花塞点火后经过短暂的着火延迟期的准备,在电极间隙附近形成火焰核心,火焰从火焰核心以30~40米/秒的速度向四周的未燃混合气区传播,使燃烧室内混合气循序燃烧,直至结束(见图[汽油机燃烧示意图])。通过高速摄影研究汽油机爆震时发现,在汽油机燃烧室内火焰传播过程中,远离火花塞的未燃混合气(末端混合气),被已燃混合气的膨胀所压缩,此处的局部温度因热辐射作用而超过燃料的自燃温度,从而产生自发反应,形成一个或多个火焰核心。即在正常火焰传播到以前先行发火自燃,发出极强的火光,燃烧温度常在4000℃以上,火焰传播速度达200~1000米/秒以上,比正常燃烧的火焰传播速度高几十倍。高速传播的爆震燃烧使气缸内产生压力冲击波,并在气缸壁面上反射和反复冲击,造成强制振动并产生高频噪声,即敲缸现象。压力波的冲击使壁面的气膜减薄,向气缸壁的传热损失增大,结果功率下降,燃料消耗率上升,汽油机过热,冷却水和机油温度增高。持久的爆震破坏气缸壁油膜,加剧气缸壁的磨损,严重时会使机件损坏。避免爆震的措施有:使用高辛烷值汽油,燃用过浓混合气,使末端混合气本身不易发火;降低进气温度,加强末端混合气的冷却,延迟点火时刻,以降低末端混合气的温度;利用可燃混合气的湍流和旋流,提高正常火焰传播速度,或设计紧凑的燃烧室,合理布置火花塞位置,缩短火焰传播距离,以缩短正常火焰传至末端混合气的时间。

何谓爆震
  当混合气 (空气与燃油充分的混合) 在进气行程进入燃烧室后,活塞在压缩行程时便将其压缩,火星塞将高压混合气点然后,其燃烧所产生的压力则转换成引擎运转的动力。引擎燃烧虽可以用三言两语简单的形容,但光是内燃机的燃烧研究,不知已造就了多少博、硕士论文,甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问,所以要真正了解引擎,是要花很多工夫的。


  正是因为引擎的燃烧十分复杂,所以需要有相当精确的设计与控制,稍有一点控制失误或是失常,便会造成不正常燃烧,而「爆震」就是一种不正常燃烧。简单的说,爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。


  右方高压缩比设定的情形较容易引起爆震,便需使用高辛烷值的燃料以避免爆震。

爆震的原因
  在说到爆震原因前,我们先要了解两件事。第一,混合气在燃烧室内燃烧,其火焰是由点火点以「波」的方式向四周扩散,所以由点火到油气完全燃烧需要依段短暂的时间。第二,油气虽然需要靠火星塞点燃,但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。


  一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后,火焰波尚未完全扩散,远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃,其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力,使得引擎产生不正常的敲击声。造成爆震最主要有以下几点原因:


  一、点火角过于提前:


  为了使活塞在压缩上死点结束后,一进入动力冲程能立即获得动力,通常都会在活塞达到上死点前提前点火 (因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时,大部分油气已经燃烧,此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃,而造成爆震。


  二、引擎过度积碳:


  引擎于燃烧室内过度积碳,除了会使压缩比增大(产生高压),也会在积碳表面产生高温热点,使引擎爆震。


  三、引擎温度过高:


  引擎在太热的环境使得进气温度过高,或是引擎冷却水循环不良,都会造成引擎高温而爆震。


  四、空燃比不正确:


  过于稀的燃料空气混合比,会使得燃烧温度提升,而燃烧温度提高会造成引擎温度提升,当然容易爆震。


  五、燃油辛烷值过低:


  辛烷值是燃油抗爆震的指标,辛烷值越高,抗爆震性越强。压缩比高的引擎,燃烧室的压力较高,若是使用抗爆震性低的燃油,则容易发生爆震。

怎么知道爆震及爆震的影响
  爆震的英文是Knocking,及敲击的意思,所以爆震时引擎会产生敲击声。轻微不连续的爆震声音相当清脆,有点类似轻敲三角铁的声音。而严重且连续的爆震时,引擎会有「哩哩哩」的声音,此时引擎也会明显的没力。


  现在许多车厂为了将引擎压榨出最大的性能及降低油耗,通常会把常用转速域的点火角设定的比较提前,所以有些引擎在2000至3000转间负荷较大时,难免会有轻微的爆震,然而轻微的爆震对引擎不会有太大的影响,车主也不用过于担心。但是若因为引擎出问题所产生的爆震,如严重积碳或散热不良等,这种爆震通常很严重,如果是在高转速高负荷发生连续且严重的爆震,不出一分钟,轻则火星塞及活塞熔损,严重的甚至连汽缸及引擎本体都会炸穿。

爆震感知器(爆震传感器)
  最立即且有效抑制爆震的方法,就是延后点火提前角,降低燃烧压力。所以爆震感知器作动原理,是当侦测到引擎爆震时,则将点火提前角延后到不会爆震的点火时机,待引擎不爆震时,再慢慢的将点火提前回复。爆震感知器是利用一加速度传感器来量测引擎的加速度变化,也就是震动。工程师在调校爆震感知器时会把爆震的震动模式写入ECU中,一旦爆震感知器侦测出该震动模式,ECU则判定引擎爆震,随即延后点火提前角。目前较先进的爆震感知器甚至能判定是哪一个汽缸爆震,而针对该汽缸个别延后点火提前角。


  某些高级汽车上,如奔驰600-137系列发动机已经取消了爆震传感器,改为由特别的火花塞和相应的感应电路来感应气缸内部的离子流异常来确定发动机是否爆震。这种方法更加灵敏有效。

92、95或98
  说到爆震,大家最关心的还是加什么汽油的问题。其实92、95或98是汽油的抗爆震性,也就是其「辛烷值」。什么是「辛烷值」呢?在研究燃料与爆震的关系时,研究人员发现「异辛烷」最能抵抗爆震,而「正庚烷」相当容易爆震,所以就将异辛烷的抗爆震度订为100,而正庚烷订为0。所谓辛烷值95的汽油,就是它的抗爆震度与95%异辛烷和5%正庚烷混合物的抗爆震度相同。所以这纯粹是抗爆震性的问题,并不是加了辛烷值越高的汽油,引擎就越有力。当然,若是加了辛烷值太低的汽油而导致爆震,或是爆震发生时引擎退点火角,车子的确会比较没力。换句话说,只要引擎不爆震,提高油料的辛烷值并不会让引擎更有力或更省油,只会让你的荷包更缩水。
检举
回答人的补充   2009-07-31 21:23 汽车无触点电子点火器的全称应为无触点电子点火控制器。按其控制点火线圈初级电流的主要电子元件来分,有晶体管点火器、可控硅点火器和集成电路点火器三种。

1. 无触点晶体管点火器

晶体管点火器中的晶体管,主要是指如图24所示的、与点火线圈初级绕阻相接的大功率晶体三极管,利用它的开关特性,即利用该晶体管工作时的导通与截止来通和切断点火线圈初级绕组的电流,这无疑起着传统点火装置中断电器触点的作用。


图24 无触点晶体管点火系统基本电路

图中的脉冲整形放大器、晶体三极管等电路元件均属于晶体管点火器。

(1)       晶体管点火器原理框图

   晶体管点火器的电路形式虽然多种多样,但其基本组成通常都有以下四个部分:传感脉冲整形电路、点火线圈通电时间控制电路、稳压电路和大功率输出电路。其基本结构与电路原理框图如图25所示。

①传感脉冲的整形

由于发动机曲轴位置传感器或脉冲信号发生器,无论是哪一种类型,它们所输出的均为交流非正弦脉冲信号,当此信号被入晶体管点火器后,必须进行整形,即变交流非正弦脉冲信号为矩形波信号输出,以形成数字脉冲。矩形波的宽度取决于传感器脉冲信号输出的持续时间,矩形波的高度(即脉冲整形级的输出电流值)取决于发动机的转速。


图25无触点晶体管点火器的基本结构与原理框图


图26(美国)本迪阿克牌汽车无触点晶体管点火装置

②点火线圈初级电路通电时间的控制

初级电路通电时间控制级,通常是通过改变点火线圈初级绕组通电开始的时刻来改变其通电周期的。若通电周期缩短,则点火线圈次级绕组的输出电压就降低。应用这种控制特性可以改变初级绕组的通电时间,以适应汽车发动机转速变化的需要。

③供电电压的稳定

由于汽车电系中的充电输出和电能消耗的变化,引起供给电子点火器的电压会有改变,致使点火时间控制的不准确,故在此设置一级稳压电路,以保证借电电压的稳定。

④大功率输出

点火线圈初级电流的控制,通常由晶体管点火器中的输出级来完成,此输出级通常由大功率晶体管或复合晶体管(如达林顿管)等组成。输出级的输入信号来自初级电路通电时间控制级,此信号控制着大功率晶体管或复合管的导通与截止,而大功率晶体管或复合管又控制点火线圈初级电路的接通与切断,从而起着一个比较理想的开关作用。因为它不仅能实现开、关的功能(由于晶体管本身具有放大能力),它还能以大功率输出,可增大初级电路的断开电流,以提高次级电路的输出电压。

(2)无触点晶体管点火器电路举例

①(美国)本迪阿克牌汽车用的磁电式(磁脉冲式)无触点晶体管点火装置(见图26)

②(英国)卢卡斯(Lucas)公司的无触点晶体管点火装置(见图27)

①     国产GF-1型光电式无触点晶体管点火装置(见图28)
检举回答人的补充   2009-07-31 21:24 如今汽车上大都采用了不同形式的电子点火系统,认识和了解这些电子点火系统,对于正确使用和维护保养车辆十分重要。
   电子点火系统的分类(见表1)。



按储能型式
电感式
结构简单

电容式
结构复杂,多用于赛车

按传感器结构形式
磁感应式
结构简单,点火比较可靠

霍尔式
结构比较简单,点火可靠

光电式
结构比较复杂,性能不够稳定

电磁振荡式
结构比较复杂,多用于赛车

按控制方式
电子控制器式
点火控制比较精确可靠

微机控制式(分配式和直接式)
点火控制精确可靠

表1 电子点火系统的分类
   下面介绍三种较常见的点火系统。

  1、磁感应式电子点火系统

   解放CA1092、东风EQ1092、北京BJ2020等型汽车以及早期生产的部分轿车,都装配了磁感应式电子点火系统。它主要由磁感应式分电器、点火控制器、高能点火线圈和火花塞等组成,参见磁感应式电子点火系统原理图(图1)。



   磁感应式分电器主要由磁感应传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。磁感应传感器由转子、定子、永久磁铁、传感线在1圈等组成。当发动机工作时,分寄电器通过转子、定子,使传感线器1圈内的磁通发生变化,产生电压信号,供给点火控制器。其突出优点是结构简单,不需外加电源。汽车维修养护网

   点火控制器又称电子点火控制器、电子点火组件或点火器,主要由点火专用的集成电路和一些辅助电子元件组成。它的主要作用是根据磁感应传感器输出的电压信号,控制点火线圈初级绕组电路的导通与截止,使点火线圈产生高压电。此外,点火控制器还有恒流控制、闭合角控制、停车断电控制、过压保护等功能。

  2、霍尔式电子点火系统

   解放CA6440、解放CA1046型汽车以及早期生产的部分轿车,大都采用了霍尔式电子点火系统。它主要由霍尔式分电器、点火控制器、高能点火线圈、火花塞等组成。参见霍尔式电子点火系统电路图(图2)。



   霍尔式分电器主要由霍尔传感器、点火提前调节装置、配电器等组成。霍尔传感器由触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片、永久磁铁等组成。发动机工作时,分电器通过触发叶轮使霍尔集成电路的磁通发生变化,产生电压信号,供给点火控制器。与磁感应传感器不同的是,霍尔传感器需要一个输入电压。

  3、微机控制点火系统

   在发动机的电子集中控制系统中,点火系统由微机控制称为微机控制点火系统。现在生产的大部分轿车都采用微机控制点火系统。该点火系统主要由传感器、电子控制器、点火控制器(点火器)、点火线圈和火花塞等组成。参见微机控制点火系统原理图(图3)。



   传感器是监测发动机工况信息的装置。传感器的结构形式和装配数量依车而异,主要有曲轴位置传感器、空气流量传感器飞节气门位置传感器、爆震传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、车速传感器、空挡起动开关、点火开关、空调开关、蓄电池等。

   电子控制器用ECU表示。ECU是发动机的控制核心。电子控制器的名称并不统一,生产厂家或公司不同,生产年代和控制内容不同,采用的名称也不尽相同。电子控制器主要包括输入回路、输出回路、模数A/D转换器或模数D/A转换器、单片微型计算机和电源电路等。由于电子控制器的核心部件是单片微型计算机,通常将电子控制器称为微机或电脑。电子控制器的作用是根据发动机各传感器输入的信息和微机内存数据,通过运算处理和逻辑判断,然后输出指令信号,控制有关执行器(如点火器)工作。

   点火控制器是发动机控制系统的执行器,其作用是根据微机发出的指令信号,通过内部大功率三极管的导通与截止来控制点火线圈初级绕组电路的通断,使点火线圈产生高压电。各型发动机点火器的内部结构各不相同,有的发动机并不配置点火器,大功率三极管直接设在电子控制器ECU内部;有的点火器只有一只达林顿三极管,仅起开关作用,其它电子控制元件则与电子控制器制成一体;有的点火器除开关作用外,还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能。

   此外,微机控制点火系统又分为分配式(有配电器)点火系统和直接式(无配电器)点火系统。分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火,仍然要产生较多电火花,不仅浪费能量,而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器,点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连,发动机运转时,微机根据传感器信号,直接控制各个点火线圈产生高压电,使相应火花塞跳火。到目前为止,无配电器微机控制点火系统是技术最先进的点火系统。

检举回答人的补充   2009-07-31 21:26 一、霍尔式电子点火系统的工作原理
  上海桑塔纳轿车采用霍力式无触点电子点火系统,该系统由分电器、信号 发生器、点火器、高能点火线圈、高压线、火花塞等组成。 霍尔信号发生器是根据霍尔效应原理制成的,它装在分电器内。霍尔信号发生器,它由触发叶轮1和霍尔传感器4组成。 触发叶轮像传统的分电器凸轮一样,套在分电器轴的上部,它可以随分电 器轴一起转动,又能相对分电器轴作少量转动,以保证离心调节装置正常工作。
  触发叶轮的叶片数与气缸数相等,其上部套装分火头,与触发叶轮一起转动。 霍尔传感器4由带导板(导磁)的永久磁铁3和霍尔集成块2组成,触发叶轮1 的叶片在霍尔集成块2和永久磁铁3之间转动。 霍尔集成块2包括霍尔元件和集成电路。由于霍尔信号发生器工作时,霍尔 元件产生的霍尔电压uh是mv级的,信号很微弱,还需进行信号处理。这一任务 由集成电路完成,这样霍尔元件产生的霍尔电压uh信号,还要经过放大、脉冲 整形,最后以整齐的矩形脉冲(方波)信号ug输出。
   霍尔信号发生器是一个有源器件,它需要提供电源才能工作。霍尔集成块 的电源由点火器提供。霍尔集成电路输出极的集电极为开路输出形式,其集电 极的负载电阻在点火器内设置。霍尔信号发生器有三根引出线且与点火器相连 接,其中一根是电源输入线(红黑色线),一根是信号输出线(绿白色线),一根 是接地线(棕白色线)9j霍尔信号发生器外壳的三线插座分别标有“+”、“0”、 “-”符号。
   分电器工作时,叶片随分电器轴转动,每当叶片进入永久磁铁与霍尔元件 之间的空气隙时,霍尔集成块中的磁场即被触发叶轮的叶片旁路(或称隔磁),这 时霍尔元件不产生霍尔电压,集成电路输出极的三极管处于截止状态,信号发 生器输出高电位。 当触发叶轮的叶片离开空气隙时,永久磁铁的磁通便通过霍尔集成块经导 板构成回路,这时霍尔元件产生霍尔电压,集成电路输出极的三极管处于导通 状态,信号发生器输出低电位。分电器轴转一圈,输出4个方波。触发叶轮的转 向从上向下看时是顺时针方向。当叶轮缺口的后边缘转动使磁极端面只露一半 时,信号输出端的电压瞬间从低电位跳到高电位,此时就是点火时刻。
   霍尔点火器与信号发生器通过二线插头相联接,当信号输出端把信号输入 到点火控制器后,经过其内部电路处理,控制一只大功率三极管,进而控制点 火线圈,使点火线圈高压输出端输出高压脉冲到火花塞点火。霍尔点火器实质 上是个电子开关,它受霍尔传感器产生的信号电压控制。点火控制器还具有停 机自动断电功能,以保护点火线圈不被烧坏。不仅如此,该点火控制器还具有 限流控制功能,当检测到点火线圈中电流值小于额定值的94%时,控制电路在 输入信号向低电平转换前加大电流的上升率,保证初级线圈产生足够的磁性。
  闭合角控制功能,它可以根据发动机的工作转速、电源电压及点火线圈的 性能,对闭合角不断调节,使得一次侧电路接通时间,在发动机的工作转速范 围之内基本保持不变,从而使发动机高速时有足够的点火能量和点火电压,不 致发生断火现象;低速时不致因点火线圈和点火电子组件过度发热而影响其使用寿命。与磁感应式电子点火装置相比,霍尔式电子点火装置由于其点火信号发生 器输出的点火信号幅值波形不受发动机转速的影响,即使发动机转速很低时,也 能输出稳定的点火信号,因此低速性能好,有利于发动机的起动,并且发动机 在任何工况下,霍尔式点火信号发生器均能输出高低电平时间比一定的方波信 号,故点火正时精度高且易于控制。另外霍尔式点火信号发生器无需调整,不 受灰尘、油污的影响,使霍尔式电子点火装置的工作性能更加可靠,寿命更长。
二、霍尔式电子点火系统故障检测方法
   以桑塔纳轿车为例说明霍尔式无触点电子点火系的故障检测方法和步骤。
   1.确定点火系故障 怀疑点火系有故障时,可拔出分电器中央高压线,使其端部距气缸体5?d7mm, 接通点火开关,起动发动机,观察高压线端是否跳火,如无强烈火花,说明点 火系统有故障。正确检查点火系统的零件及连接导线,是排除点火系故障的关 键。
   2.点火线圈、高压线及分火头的检查 测量点火线圈初、次级绕组的电阻值。测量前先断开点火开关,拆除点火 线圈上的导线。 初级绕组的电阻值 即点火线圈“+” (或“15”)与“-”(或 “1”)接柱之间的电阻值,应为0.52?d0.76欧姆;次级绕阻的电阻值即点火 线圈“-”(或“1”)与高压插孔之间的电阻值,应为2.4?d3.5千欧姆。如果 电阻值符合规定,说明点火线圈良好,应及时装上点火线圈上的所有导线。每 很高压线的电阻值应为1千欧姆左右,分火头的电阻值应为1千欧姆左右。
   3.点火器的检查
  ①确认点火器电源电路是否正常:关断点火开关,拔下点火器插接件,将 万用表(电压档)两触针接在线束插头的4和2接柱上,接通点火开关,,检举回答人的补充   2009-07-31 21:28 Anti-lock Brake System(防锁死制动系统)

   ABS 理论依据及作用原理
   两物体的切向(切面方向)摩擦力是由垂向作用力(对车与地即是车的重力)和摩擦系数决定的,滑动摩擦系数一般是固定值,静摩擦是从零到最大静摩擦系数的作用区间,除切向相对运动与静止不同外其他条件相同时最大静摩擦系数较大于滑动摩擦系数,即最大静摩擦力大于滑动摩擦力(对车都是可实现的制动力)。
  ABS防抱死制动系统就是将车辆制动时车轮与地面的滑动摩擦设法尽可能转变为静摩擦(此时车轮与地面的接触部分相对保持静止,车未停止,车轮不是抱死而是滚动,制动系统可在车轮上实施界于最大静摩擦力大小的制动力,这时保持转动的车轮与地面的静摩擦是滚动摩擦),以增大制动力。
   ABS 防抱死制动系统
  “ABS”中文译为“防锁死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术,可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统,ABS既有普通制动系统的制动功能,又能防止车轮锁死,使汽车在制动状态下仍能转向,保证汽车的制动方向稳定性,防止产生侧滑和跑偏,是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。
  以前消费者买车,都把有没有ABS作为一个重要指标。随着技术的发展,目前,我国绝大部分轿车已经将ABS作为标准配置。但对于ABS的认识以及如何正确使用,很多驾驶员还不是很清楚,甚至还出现了一些对ABS的误解。一些驾驶员认为ABS就是缩短制动距离的装置,装备ABS的车辆在任何路面的制动距离肯定比未装备ABS的制动距离要短,甚至有人错误地认为在冰雪路面上的制动距离能与在沥青路面上的制动距离相当;还有一些驾驶员认为只要配备了ABS,即使在雨天或冰雪路面上高速行驶,也不会出现车辆失控现象。 ABS并不是如有些人所想的那样,大大提高汽车物理性能的极限。严格来说,ABS的功能主要在物理极限的性能内,保证制动时车辆本身的操纵性及稳定性。同时,在加速的时候,也能防止轮胎的纯滑移,提高了加速性能和操作稳定性。
  ABS的应用
  ABS的全名是Anti-lock Brake System(防锁死制动系统)或Anti-skid Braking System(防滑移制动系统),它能有效控制车轮保持在转动状态,提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。ABS通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速,由计算机算出当时的车轮滑移率,并与理想的滑移率相比较,做出增大或减小制动器制动压力的决定,命令执行机构及时调整制动压力,以保持车轮处于理想制动状态。
  1906年ABS首次被授予专利,1936年博世注册了一项防止机动车辆车轮抱死的“机械”专利。所有的早期设计都有着同样的问题:因过于复杂而容易导致失败,并且它们运作太慢。1947年世界上第一套ABS系统首次应用于B-47轰炸机上。Teldix公司在1964年开始研究这个项目,其ABS研究很快被博世全部接管。两年内,首批ABS测试车辆已具有缩短制动距离的功能。转弯时车辆转向性和稳定性也被保证,但当时应用的大约1000个模拟部件和安全开关,这意味着被称为ABS 1系统的电子控制单元的可靠性和耐久性还不能够满足大规模生产的要求,需要改进。博世在电子发动机管理的发展过程中获得的技术,数字技术和集成电路(ICs)的到来使电子部件的数量降低到140个。
  1968年ABS开始研究应用于汽车上。1975年由于美国联邦机动车安全标准121款的通过,许多重型卡车和公共汽车装备了ABS,但由于制动系统的许多技术问题和卡车行业的反对,在1978年撤消了这一标准。同年博世作为世界上首家推出电子控制功能的ABS系统的公司,将这套ABS 2的系统开始安装作为选配配置,并装配在梅赛德斯-奔驰S级车上,然后很快又配备在了宝马7系列豪华轿车上。在这一时期之后美国对ABS的进一步研究和设计工作减少了,可是欧洲和日本的制造厂家继续精心研制ABS。
  进入20世纪80年代以后,由于进口美国的汽车装备有ABS,美国汽车制造厂对美国汽车市场上的ABS显示出新的兴趣。随着微电子技术的飞速发展和人们对汽车行车安全的强烈要求,ABS装置在世界汽车行业进一步得到广泛应用。1987年美国大约3%的汽车装备有非常可靠的ABS。在随后的时间里,研发者集中于简化系统。在1989年,博世的工程师成功地将一个混合的控制单元直接附在了液压模块上。这样他们就无需连接控制单元和液压模块的线束,也无需接插件,所以显著地减轻了ABS 2E的整体重量。
  博世的工程师在1993年,使用新的电磁阀创造了ABS 5.0,并且在后来的几年研发了5.3 和5.7 版。新一代的ABS 8的主要特性是再次极大地减轻了重量、减少了体积、增大了内存,同时增加了更多功能,如电子分配制动压力,从而取代了减轻后轴制动压力的机械机构。当年有些汽车工业分析专家预言得到了证实:到20世纪90年代中期以后,世界市场上的大多数汽车和卡车将装备ABS。
   ABS的功用
  ABS的主要作用是改善整车的制动性能,提高行车安全性,防止在制动过程中车轮抱死(即停止滚动),从而保证驾驶员在制动时还能控制方向,并防止后轴侧滑。其工作原理为:紧急制动时,依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器,一旦发现某个车轮抱死,计算机立即控制压力调节器使该轮的制动分泵泄压,使车轮恢复转动,达到防止车轮抱死的目的。ABS的工作过程实际上是“抱死—松开—抱死—松开”的循环工作过程,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态,有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象,防止车身失控等情况的发生。
  ABS的种类可分机械式和电子式两种。机械式ABS结构简单,主要利用其自身内部结构达到简单调节制动力的效果。该装置工作原理简单,没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号,完全依靠预先设定的数据来工作,不管是积水路面、结冰路面或是泥泞路面和良好的水泥沥青路面,它的工作方式都是一样的。严格地说,这种ABS只能叫做 “高级制动系统(Advanced Brake System)”。目前,国内只有一些低端的皮卡等车型仍在使用机械式ABS。
  机械式ABS只是用部件的物理特性去机械的动作,而电子式ABS是运用电脑对各种数据进行分析运算从而得出结果的。电子式ABS由轮速传感器、线束、电脑、ABS液压泵、指示灯等部件构成。能根据每个车轮的轮速传感器的信号,电脑对每个车轮分别施加不同的制动力,从而达到科学合理分配制动力的效果。
  最早的ABS系统为二轮系统。所谓二轮系统就是将ABS装在汽车的两个后轮上。由于两后轮公用一条制动液压管路和一个控制阀,所以又称做“单通道控制系统”。这种系统是根据两个后车轮中附着力较小的车轮状态来选定制动压力,这被称为“低选原则”。也就是说,采用低选原则的ABS车辆的一个后轮有抱死趋势时,系统只能给两个后轮同时泄压。又由于前轮没有防抱死功能,因而,二轮系统难以达到最佳制动效果。
  随着相关技术的发展,后来出现了“三通道控制系统”,该系统是在二轮系统基础上,将两前轮由两条单独的管路独立控制。虽然后轮还是采用“低选原则”,但由于实现了紧急制动时的转向功能及防止后轴侧滑的功能,所以这种系统具备了现代ABS的主要特点。至今,市面上还有车辆采用这种三通道控制的ABS系统。
  目前,装备在车辆上最常见的是四传感器四通道ABS系统,每个车轮都由独立的液压管路和电磁阀控制,可以对单个车轮实现独立控制。这种结构能实现良好的防抱死功能。
   ABS的两种控制方式
  1.双参数控制
  双参数控制的ABS,由车速传感器(测速雷达)、轮速传感器、控制装置(电脑)和执行机构组成。其工作原理是车速传感器和轮速传感器,分别将车速和轮速信号输入电脑,由电脑计算出实际滑移率,并与理想滑移率15%一20%作比较,再通过电磁阀增减制动器的制动力。
  这种曳速传感器常用多普勒测速雷达。当汽车行驶时,多普勒雷达天线以一定频率不断向地面发射电磁波,同时又接收反射回来的电磁波,测量汽车雷达发射与接收的差值,便可以准确计算出汽车车速。而轮速传感器装在变速器外壳,由变速器输出轴驱动,它是一个脉冲电机,所产生的频率与轮速成正比。
  执行机构由电磁阀及继电器等组成。电磁阀调整制动力,以便保持理想的滑移率。这种ABS可保证滑移率的理想控制,防抱制动性能好,但由于增加了一个测速雷达,因此结构较复杂,成本也较高。例如汽车杂志社沈树盛审报的专利(专利号92221809.9)。
  2.单参数控制
  它以控制车轮的角减速度为对象,控制车轮的制动力,实现防抱死制动,其结构主要由轮速传感器、控制器(电脑)及电磁阀组成。
   附图一 轮速传感器由传感器和齿圈钢环组成(见图2)
  1.电缆 2.永磁体 3.外壳 4,传感线圈 5,极轴 6.齿圈
  为了准确无误地测量轮速,传感头与车轮齿圈间应留有1mm间隙。为避免水、泥、灰尘对传感器的影响,安装前应将传感器加注黄油。
  电磁阀用于车轮制动器的压力调节。对于四通道制动系统,一个车轮圈有一个电磁阀;三通道制动系统,每个前轮拥有一个,两个后轮共用一个。电磁阀有三个液压孔,分别与制动主缸与车轮制动分缸相连,并能实现压力升高、压力保持、压力降低的调压功能。工作原理如下。
  1)升压:在电磁阀不工作时,制动主缸接口和各制动分缸接口直通。由于主弹簧强度大,使进油阀开启,制动器压力增加。
  2)压力保持:当车轮的制动分缸中的压力增长到一定值时,进油阀切断关闭。支架就保持在中间状态,三个孔间相互密封,保持制动压力。
  3)降压:当电磁阀工作时,支架克服两个弹簧的弹力,打开卸荷肉使制动分缸压力降低。压力一旦降低,电磁阀就转换到压力保持状态,或升压的准备状态。
  控制装置ECU的主要任务是把各车轮的传感器传回来的信号进行计算、分析、放大和判别,再由输出级将指令信号输出到电磁阀,去执行制动压力调节任务。电子控制装置,由四大部分组成,输入级A、控制器B、输出级C,稳压与保护装置D.
  电子控制器以4一101tz的频率驱动电磁阀,这是驾驶员无法做到的。
  这种单参数控制方式的ABS,由于结构简单、成本低,故目前使用较广。
  在美国克莱斯勒型高级轿车中大多配备了这种单参数控制方式的ABS。它在轿车的四个轮上都装有轮速传感器。分配阀(见图5)是一个三通道的分配阀,它位于制动油泵总成的下方。
   附图2 在车轮轴上安装有45齿或100齿的齿圈,轮速传感器的传感头装在齿圈的顶上。当车轮转动时,使传感器不断产生电压信号,并输入电脑,与RoM中理想速度比较,算出车轮的增速或减速,向电磁阀发出升压或卸压的指令,以控制制动分缸制动力。走出ABS误区
  开篇中那些对ABS的误解,需要解释一下。如果汽车车轮在制动时抱死,汽车能得到的侧向附着力是最小的。这时,由于路面附着系数的不平衡、汽车本身制动力的不平衡、悬架的不平衡、汽车轮胎气压、路面弯度、颠簸或坡度等因素都可能会使汽车发生侧滑、甩尾或失控。另外,由于车辆前轮抱死,汽车会失去转向能力。一个性能优良的汽车防抱死制动系统,在制动时能够将汽车车轮的滑移率控制在20%~30%之间,车轮在这种状态下,能兼顾相对最大的纵向制动力和横向抓地力,有效地保证车辆不会发生失控状况。另外,在前轮不抱死的情况下,由于有一定的抓地力,汽车还可以按照驾驶员的意愿进行转向,从而控制车辆。为了将车轮滑移率控制在理想状态下,追求车辆的稳定性,可能会牺牲一些纵向的制动力。所以,ABS起作用时,不是在所有路面上制动距离都会缩短。
  在冰雪路面上,由于地面提供的附着力比一般路面要小很多。ABS只能在这种附着力的基础上调节汽车的制动力,不会产生外加的制动因素。所以,在冰雪路面上的制动距离只能说比车轮抱死时短一些,比在一般路面上的制动距离还是长很多。
  实际道路其实是很复杂的,诸如:路面附着系数不平衡、道路弯度或路面横向坡度、甚至汽车轮胎气压等汽车自身的原因,有很多因素能使汽车在制动时产生侧滑的运动趋势,这些因素都不是ABS本身能够克服的。所以,如果在冰雪路面上车速过快时紧急制动,遇到上述因素之一,当车辆离心力大于地面能够提供的最大侧向力时,就会使车辆形成失控趋势,这是非常危险的。
  总之,任何装备都不是万能的,驾驶员必须通过自己的主观能动性实现安全驾驶。即使是性能优良的ABS在工作状态下稳定车辆的效果也是有限的,尤其是行驶在砂石路或冰雪路面上,更应保持充分的车距,减速慢行,不要完全依赖ABS系统。
   走出ABS误区
  
  开篇中那些对ABS的误解,需要解释一下。如果汽车车轮在制动时抱死,汽车能得到的侧向附着力是最小的。这时,由于路面附着系数的不平衡、汽车本身制动力的不平衡、悬架的不平衡、汽车轮胎气压、路面弯度、颠簸或坡度等因素都可能会使汽车发生侧滑、甩尾或失控。另外,由于车辆前轮抱死,汽车会失去转向能力。一个性能优良的汽车防抱死制动系统,在制动时能够将汽车车轮的滑移率控制在20%~30%之间,车轮在这种状态下,能兼顾相对最大的纵向制动力和横向抓地力,有效地保证车辆不会发生失控状况。另外,在前轮不抱死的情况下,由于有一定的抓地力,汽车还可以按照驾驶员的意愿进行转向,从而控制车辆。为了将车轮滑移率控制在理想状态下,追求车辆的稳定性,可能会牺牲一些纵向的制动力。所以,ABS起作用时,不是在所有路面上制动距离都会缩短。
  在冰雪路面上,由于地面提供的附着力比一般路面要小很多。ABS只能在这种附着力的基础上调节汽车的制动力,不会产生外加的制动因素。所以,在冰雪路面上的制动距离只能说比车轮抱死时短一些,比在一般路面上的制动距离还是长很多。
  实际道路其实是很复杂的,诸如:路面附着系数不平衡、道路弯度或路面横向坡度、甚至汽车轮胎气压等汽车自身的原因,有很多因素能使汽车在制动时产生侧滑的运动趋势,这些因素都不是ABS本身能够克服的。所以,如果在冰雪路面上车速过快时紧急制动,遇到上述因素之一,当车辆离心力大于地面能够提供的最大侧向力时,就会使车辆形成失控趋势,这是非常危险的。
  总之,任何装备都不是万能的,驾驶员必须通过自己的主观能动性实现安全驾驶。即使是性能优良的ABS在工作状态下稳定车辆的效果也是有限的,尤其是行驶在砂石路或冰雪路面上,更应保持充分的车距,减速慢行,不要完全依赖ABS系统。
   ABS使用常识
  现在基本上所有的乘用车都加装了ABS系统,对提升车辆的主动安全性能起到了很大的作用,但若使用不当,效果也会大打折扣。在这里,我们对ABS的使用原则归纳为“四要、七不要”。
  四要
  1.要始终踩住制动踏板不放松,这样才能保证足够和持续的制动力,使ABS有效地发挥作用。
  2.要保持足够的安全车距。一般情况下,最小车距不应低于50m,当车速超过50km/h时,最小车距与车速数值相同,如100km/h时最小车距为100m,120km/h时,最小车距为120m。
  3.要事先熟悉ABS,使自己对ABS工作时的制动踏板抖动有准备和适应能力。
  4.要事先阅读汽车驾驶员手册,从而进一步地理解安装ABS的汽车生产厂提供的各种操作说明。
  七不要
  1.不要认为有了ABS就可以随心所欲地驾驶。ABS也不是绝对保险的,在车速过高和转弯过急的情况下,若车辆制动得过急过猛,则汽车仍然会产生侧滑。因此,即使你的汽车装有ABS,你也仍然需要谨慎驾驶。
  2.不要采用“点刹”制动。未装有ABS的车辆在湿滑路面及车速较高情况下实施制动时,需要采用“点刹”的办法达到安全制动的目的。而装上ABS后,由于ABS能自动调整制动力,因此在实施紧急制动时,可一脚将踏板踩到底而不松开,不要担心车轮抱死打滑,否则将大大延长制动距离。
  3.不要被ABS的抖动吓住。ABS在起作用时,会听到它发出的噪音,该噪音是由液压控制系统中的电磁阀和液压泵工作时产生的,不要以为制动系统出了毛病而惊慌失措,更不可将脚从制动踏板上移开,这时仍然要将制动踏板踩死而不去管它。
  4.不可忽视ABS指示灯的检查。正常情况下,按通点火开关后,此灯应亮;大约3秒后自动熄灭。这一过程,实质上是电子控制装置在按自检程序对车轮传感器、液压调节器的控制阀进行通电检查,若此灯一直不亮,说明ABS有故障。
  5.ABS指示灯不熄灭时不必恐慌。当行车中ABS出现故障时,防抱死制动系统自动将原制动系统的油路接通,汽车上的原制动系统仍然工作,只是没有了ABS,注意检修就可以了。
  6.不可私自拆换ABS的电脑单元。如果电脑发现故障,应更换整个ABS单元。
  7.对于装配了ABS,但是希望改装的车辆,请勿拆装制动管路与ABS单元连接的螺母。
  ABS又分电子式ABS和机械式ABS
  1、电子式ABS是根据不同的车型所设计的,它的安装需要专业的技术力量,如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计和电瓶容量,没有通用性;机械式ABS的通用性强,只要是液压刹车装置的车辆都可使用,可以从一辆车换装到另一辆车上,而且安装只要30分钟。
  2、电子式ABS的体积大,而成品车不一定有足够的空间安装电子ABS,相比之下,机械式的ABS的体积较小,占用空间少。
  3、电子式ABS是在车轮锁死的刹那开始作用,每秒钟作用6~12次;机械式ABS在踩刹车时就开始工作,根据不同的车速,每秒钟可作用60~120次。
  机械式ABS的适用特性需要事先设定,在积水路面、冰雪路面、沙石路面、沥青路面上,轮胎的摩擦系数不同,车速不同,需要的制动力也不相同。没有即时的测量回馈系统,只依靠预先设定的阕值,适用范围较窄,制动效果会有所降低。
  在选购机械式ABS防抱死系统时应非常小心。仿造的ABS产品在外观上与真品大同小异,结构也一样,但劣质产品却难以长期承受刹车油的腐蚀与高压,时间一长橡胶还会老化变形,丧失应有的性能。
  真品的橡胶阀囊浸泡在刹车油中可承受每平方英寸11000磅的高压且长期不会发生变形。进口机械式ABS的价格在2000元左右,国产的只要200多元。
   ABS是什么?
  ABS可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予刹车油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当年轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压力使得气囊重复作用,如
  此在一秒钟内可作用60120次,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械的“点刹’。因此,ABS防抑死系统,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在刹车时不被锁死,不让轮胎在一个[1]点上与地面摩擦,从而加大磨擦力,使刹车效率达到90%以上,同时还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%90%、30%10%、15%20%。
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