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1、浅谈汽车防抱死制动系统 一、 前言 近年来，随着社会经济的发展，汽车的产量迅速增加，汽车给我们生活带来极大便利的同时，交通事故也成为严重的社会问题。据统计，我国有10%以上的交通事故与汽车制动过程中的车轮抱死有关。预计到20世纪末，我国公路客运量将达到180亿人次，客运里程可达6800亿km。由此可见，随着汽车工业的飞速发展，在交通运输日益增加的情况下，为了保证公路交通的安全，要求汽车尽快实现制动系统电子化，充分发挥制动系统的效能，缩短制动距离，提高车辆的制动稳定性，已成为大势所趋。二、 ABS系统概述 汽车防抱死制动系统是汽车在任何路面上进行较大制动力刹车时，防止车轮完全抱死的系统，是具有良
2、好制动效果的刹车装置，简称ABS（antilock brake system）系统。它能够提高汽车在不同附着系数路面条件下的制动性能，在汽车制动时，保证车辆的稳定性，减少交通事故的发生，具有明显的社会效益。1、 传统制动系统存在的问题在泥泞道路、雪路等路面上紧急制动时，容易将车轮抱死而影响车辆的稳定性，同时制动距离加长。传统制动系统在急剧制动时，会将车轮过早地抱死，使车辆失去稳定性，造成侧滑、甩尾，失去了转向操纵稳定性，造成跑偏，情况严重时会导致翻车，引发交通事故。 2、 汽车制动性能分析制动性能是汽车的主要性能之一，评价制动性能的指标主要有以下两个方面。（1） 制动效能由汽车理论可知，制动效
3、能主要取决于制动力的大小，而制动力不仅与制动器的摩擦力矩有关，而且还受到车轮与地面的附着系数的制约FBF=G式中FB表示制动力；F表示附着力；G表示车轮对路面的垂直载荷；表示轮胎与路面间的附着系数。从上式可以看出：制动力的最大值等于附着力。车轮上的制动力FB一旦达到了附着力F的数值，车轮即完全停止旋转（车轮被“抱死”），只是沿路面作纯滑移。这时即使进一步加大制动系促动管路压力，以进一步加大制动器的制动力矩（此时表现为静摩擦力矩），制动力FB也不会在随之增大。当汽车处在既有滚动又有滑动的状态时，人们把此时车轮的瞬时速度与车身的瞬时速度之间的下述关系称为滑移率S。100%车轮瞬时速度S=车身瞬时速
4、度车轮瞬时速度由上式可知，当S=0时，车轮做纯滚动；当S=100%时，车轮被抱死作纯滑动。附着系数与滑移率S间的关系如图11所示。从图中可知，纵向的附着系数在S=20%左右时达到最大值，若滑移再增大时，纵向附着系数又逐渐下降。而横向附着系数在S=0时为最大值，并随着滑移率S的增加而急剧下降。在制动时，若能使滑移率S保持在10%25%之间，便可同时获得较大的纵向和横向附着系数，此时即可达到最佳制动效能，又不致丧失转向和抵抗侧向力的作用，即处于最佳制动状态。 BA纵向 横向图11 车轮附着系数与滑移率S的关系曲线（2）制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹
5、行驶，即不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力。汽车制动时产生侧滑及失去转向能力与车轮和地面间横向附着力有关，即与横向附着系数有关。由图11可知，当S=100%，即车轮抱死时横向附着系数下降至近似于零，此时车轮在极小的侧向外力的作用下即产生侧滑。转向轮抱死后将失去转向操纵能力。因此，车轮抱死将导致制动时汽车的方向稳定性变坏。采用电子控制防抱死系统，可自动调节制动器加到车轮上的制动力矩，使车轮的滑移率在上述最佳范围内变化，可将整个制动过程处于最佳制动状态。3、 ABS的控制原理电子控制防抱死制动系统的形式很多，有的适合于液压制动，有的适合于气压制动。按其控制参量的不同分为三类：车轮滑移率控制方式；车轮
6、减速度控制方式；车轮滑移率和减速度混合控制方式。无论那一种控制方式，都是通过调节制动力、充分利用附着力以获得最佳的制动效果。 一般电子控制防抱死制动系统由电子控制中心（ECU）、液压控制单元（压力调节器）和车轮速度传感器等组成。图12 海狮轻型客车ABS系统部件分布图1-压力调节器 2-继电器 3-检查接头 4-电子控制单元 5-ABS警报灯 6-后轮速度传感器 7-前轮速度传感器（1） 电子控制中心（ECU）电子控制中心（ECU）是ABS系统的控制中心。其功能是接受四个轮上的传感器送来的轮速及其它传感器输入的信号，进行测量、比较、分析、放大和判别处理，通过精确计算得出制动时车轮的滑移率、车轮
7、的加速度和减速度，并判断车轮是否有抱死趋势。再由其输出级发出控制信号给液压控制单元的控制信号、输出的自诊断信号和输出给ABS故障指示灯的信号。ABS压力调节器海狮轻型客车的电脑控制安装在仪表板内，从副司机座到仪表板的中心部位。ABS电脑控制中心能随着ABS压力调节器的变更修改ABS系统。前右保持用电磁阀前右车轮传感器ABS电脑控制中心前左车轮传感器前左保持用电磁阀前右减压用电磁阀前左减压用电磁阀后右车轮传感器后保持用电磁阀后左车轮传感器后减压用电磁阀电机泵G传感器ABS报警灯诊断连接器图13 海狮客车ECU框图海狮轻型客车ABS调节器电磁阀的输出控制信号对前轮是左右独立进行，对后轮则是左右同时
8、进行。ABS电脑中心的信号系统发生异常时，组合仪表内的ABS报警灯会一闪一闪的向司机报警。根据ABS报警灯的闪灭次数可以读取异常地方的诊断结果。（2） 压力调节器制动压力调节器是汽车制动系统中电子控制中心（ECU）的执行器。其功用是根据ECU的指令，控制压力调节器中电磁阀的动作，适时地调节制动管路中的液压，以实现控制车轮制动器中压力的自动调节，实现制动压力的“升高”、“保持”和“降低”的制动过程。 海狮轻型客车的ABS系统的油压路线分右前轮系、左前轮系、左右后轮系3个系统。以下只是对右前轮系进行说明，其它系统与此相同。压力升高（常规制动、ABS系统不工作） 由于从ABS电脑控制中心发出的控制信
9、号接受不到，保持用电磁阀的排气口a打开。减压用电磁阀的排气口b关闭。踩制动踏板使主缸油压上升时，制动液经过节流阀A排气孔a 制动油缸。离开制动踏板时制动液经过保持用电磁阀的排气口a 节流阀A、单向阀 返回制动主泵。各排气口的状态：ABS电脑控制中心信号排气口的状态保持用电磁阀OFF排气口a打开减压用电磁阀OFF排气口b关闭 图14 常规制动（生压）过程压力保持时制动油缸内的油压升高或减少到一定油压时，根据ABS电脑控制中心的控制信号，保持用电磁阀的排气口a关闭，减压用电磁阀的排气口b同时关闭，其结果轮缸与制动总泵、储存器两方面的油路均被断开，制动油缸的油压成为保持状态。各排气口的状态：ABS电
10、脑控制中心信号排气口的状态保持用电磁阀ON排气口a 关闭减压用电磁阀OFF排气口b关闭 图15 保压过程压力降低时根据从ABS电脑控制中心发出的控制信号，保持用电磁阀的排气口a关闭，减压用电磁阀的排气口b打开。因此轮缸内的制动液经减压电磁阀的排气口b 节流口B 储存器 单向阀 泵 返回制动总泵。 各排气口的状态：ABS电脑控制中心信号排气口的状态保持用电磁阀ON排气口a 关闭减压用电磁阀ON排气口b 打开图16 减压过程 压力减低后，车轮转速上升，抱死危险解除，电脑的信号再使电磁阀断开，电磁阀再处于升压位置，这样反复循环地控制，将车轮的滑移率S控制在20%左右，达到最佳制动的目的。（3） 车轮
11、速度传感器车轮速度传感器的功用是将车轮轮速信号传给ABS系图统电脑，电脑通过计算决定是否开始或准确地进行防抱死制动，目前用于ABS系统的转速传感器主要有电磁式转速传感器和霍尔式转速传感器两种类型。海狮轻型客车采用的是电磁式转速传感器。图17前轮传感器 图18后轮传感器1磁感应传感头；2轮毂；3齿圈 1齿圈；2轴座；3托架；4磁感应传感头 电磁式车轮速度传感器的结构如图示，它是一种磁通量变化而感应电压的装置，在每个车轮上安装一个，共4个。传感头是一个静止部件，通常有永久磁铁、电磁线圈和磁极等组成，安装在每个齿轮的托架上。齿圈是一个运动部件，一般安装在轮毂上或轮轴上与车轮一起旋转。齿圈旋转时，齿顶
12、和齿隙交替对向磁极，就使通过感应线圈内部的磁通交替变化从而产生感应电动势，通过线圈末端的导线将此信号输入到电脑。电脑根据感应电动势信号变化的频率便能精确反映出车轮速度变化。三、 ABS系统的优点1、 缩短制动距离利用电子技术对路面与车轮之间的摩擦力实现最佳控制，即在同样紧急制动的情况下，ABS系统可以将滑移率控制在20%左右，因而获得最大的纵向制动力，缩短了制动距离；2、 增强车辆稳定性汽车在制动时四个轮上的制动力是不相同的。若前轮先抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；若后轮先抱死则出现侧滑、甩尾，甚至引发交通事故。ABS系统防止制动时车轮被抱死的现象出现，使车辆保持稳定的直线前进状态，减少了交通事故的发生。3、 减轻轮胎磨损ABS系统可以减轻车轮抱死所造成的轮胎累加磨损量具有一定的经济效益。 参考文献：1、 汽车防抱死刹车系统（ABS）原理、结构、检修 福建科学技术出版社2、 现代汽车电子技术与装置 北京理工大学出版社3、 汽车电子控制系统原理与维修技术 山东科学技术出版社