【正文】 動(dòng)作響應(yīng)研究等方面的研究處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。 西安博華公司主要產(chǎn)品是適用于大中型客車(chē)和貨車(chē)的氣壓四通道 ABS 和適用中型面包車(chē)的液壓三通道 ABS 及其相關(guān)零部件。 7 第二章：防抱死制動(dòng) 系統(tǒng)基本原理 制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng) 制動(dòng)時(shí)汽車(chē)受力分析 汽車(chē)在制動(dòng)的過(guò)程中主要受到地面給汽車(chē)的作用力、風(fēng)的阻力和自身重力的作用。地面制動(dòng)力決定制動(dòng)距離的長(zhǎng)短，側(cè)滑摩擦力則決定了汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。因此，汽車(chē)行駛時(shí)，要根據(jù)冰路、雪路、砂石路、壞路、水濕路、干路、直路、彎曲路等道路條件，根據(jù)汽車(chē)速度、方向轉(zhuǎn)角等行駛條件進(jìn)行制動(dòng)操作，必須時(shí)常注意不能讓車(chē)輪完全抱死 。汽車(chē)不能保持原來(lái)的行駛方向，由于離心力和前輪轉(zhuǎn)向力的作用，汽車(chē)將一面旋轉(zhuǎn)一面沿曲線(xiàn)行駛 (這種運(yùn)動(dòng)叫外旋轉(zhuǎn) )。地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值稱(chēng)為輪胎 道路附著力 ,大小等于地面對(duì)輪胎的法向反作用力與輪胎 道路附著系數(shù)的乘積。 r — 汽車(chē)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑。另外 ,隨著滑移率增大 ,橫向附著系數(shù)急劇下降 ,當(dāng)車(chē)輪抱死時(shí) ,橫向附著系數(shù)幾乎為零。一般干燥潔凈的平整水泥、瀝青路面縱向峰值附著系數(shù)高達(dá) ，而冰雪路面的縱向峰值附著系數(shù)低至 。圖中忽略了滾動(dòng)阻力矩和減速時(shí)的 慣性力、慣性力矩。 （ 3）地面制動(dòng)力、 制動(dòng)器制動(dòng)力和輪胎與道路附著力的關(guān)系 如圖 27 所示為不考慮制動(dòng)過(guò)程中附著系數(shù)值變化的地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力以及輪胎與道路附著力三者的關(guān)系。 要想獲得好的制動(dòng)效果，必須同時(shí)具備兩個(gè)條件，即汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)又要有附著系數(shù)較高的路面提供足夠的地面制動(dòng)力。如果輪胎的滑移 率過(guò)大的話(huà)，附著力反而要降低。這樣汽車(chē)的側(cè)向附著力幾乎等于零。除此之外，汽車(chē)行駛 的許多條件也都在變化之中，如道路的路面狀況時(shí)時(shí)刻刻都在變化，輪胎著地狀 態(tài)也每時(shí)每刻各不一樣，前后輪胎的載荷分配更是如此。使滑移率控制在一定范圍之內(nèi)。當(dāng)車(chē)輪減速度的值達(dá)到規(guī)定的門(mén)限值 a時(shí)，產(chǎn)生減壓信號(hào)，圖 27中 1點(diǎn)所示， ABS 系統(tǒng)開(kāi)始工作，降低制動(dòng)油壓。 圖 27 基于車(chē)輪加減速度邏輯門(mén)限值控制方法的 ABS系統(tǒng)油壓控制循環(huán)圖 ABS 的工作過(guò)程可以分為常規(guī)制動(dòng)、制動(dòng)壓力保持、制動(dòng)壓力減小和制動(dòng)壓力增大等階段。在兩個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行一同控制時(shí)，如果以保證附著力較大的車(chē)輪不發(fā)生制動(dòng)抱死為原則進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)，稱(chēng)這種控制方式為按高選原則一同控制；如果以保證附著力較小的車(chē)輪不發(fā)生制動(dòng)抱死為原則進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)，則稱(chēng)這種控制方式為按低選原則一同控制。 圖 31(c)、 (d)、 (e) 圖 (c)所示的按對(duì)角布置的雙管路制動(dòng)系統(tǒng)中，雖然在通往四個(gè)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中各設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置，但兩個(gè)后制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的，實(shí)際上仍是三通道 ABS。當(dāng)在附著系數(shù)分離的路面上進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，兩前輪的制動(dòng)力相差很大，為保持汽車(chē)的行駛方向，駕駛員會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)使前輪偏轉(zhuǎn)，以求用轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生的橫向力與不平衡的制動(dòng)力相抗衡，保持汽車(chē)行駛方向的穩(wěn)定性。在附著系數(shù)分離的路面上進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，兩后輪的制動(dòng)力都被限制在處于低附著系數(shù)路 面上的后輪的附著力水平，制動(dòng)距離會(huì)有所增加。 32（ a） ABS 系統(tǒng)的組成（分置式） 前輪速度傳感器 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 ABS 電控單元 ABS警告燈 后 輪速度傳感器 停車(chē)燈開(kāi)關(guān) 制動(dòng)主缸 比例分配閥 制動(dòng)輪缸 蓄電池 1點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 22 32（ b）系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖 圖 32 ABS 系統(tǒng)的組成 輪速傳感器是汽車(chē)輪速的檢測(cè)元件，它能產(chǎn)生頻率與車(chē)輪速度成正比的近似正弦電信號(hào)， ABS 控制單元根據(jù)處理后的信號(hào)計(jì)算車(chē)輪速度。下圖（圖 35）所示為轉(zhuǎn)速傳感器在車(chē)輪上的安裝位置。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上；三是抗電磁波干擾能力差。；其二是頻率響應(yīng)高。液壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連。如圖 311a 圖 311a 建壓過(guò)程 2）、 保壓過(guò)程 當(dāng) ECU 通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器得到信號(hào)識(shí)別出車(chē)輪有抱死傾向時(shí)，ECU,發(fā)出控制信號(hào)關(guān)閉相應(yīng)車(chē)輪的進(jìn)液電磁閥，并讓出液電磁閥繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài)，該制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液壓被封閉而使制動(dòng)壓力保持一定。 （ 3） 解除制動(dòng)過(guò)程 : 當(dāng)解除制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板松開(kāi)，制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)壓力為零。 電子控制單元（ ECU）還具有監(jiān)控和保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)轉(zhuǎn)換成常規(guī)制動(dòng)，并以故障燈點(diǎn)亮的形式警告駕駛員。電磁閥控制參數(shù)運(yùn)算電路根據(jù)計(jì)算出的滑移率、加減速度信號(hào)，計(jì)算出電磁閥控制參數(shù)輸入到輸出級(jí)。例如，其底盤(pán)就包括制動(dòng)，轉(zhuǎn)向和懸架等子系統(tǒng)。也有利于縮短制動(dòng)距離。牽引力控制可以使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出控制范圍擴(kuò)大，并能進(jìn)行 連續(xù)輸出控制。它不僅整合了 ABS 和 ASR 的所有功能，而且還能在車(chē)輪自由滑轉(zhuǎn)以及極限操縱下保持車(chē)輛的穩(wěn)定性 。 ⑤ 逐步推廣 應(yīng)用 ABS+TC (ASR)相結(jié)合的系統(tǒng)。二是進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)，使之小型輕量化。三年的學(xué)習(xí)生活，有太多的人給予我?guī)椭藭r(shí)此刻我要向他們送上我最真摯的謝意。你們無(wú)私的奉獻(xiàn)促使我們盡早的成熟，我們堅(jiān)實(shí)的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng)?？粗种泻裰氐漠厴I(yè)論文，回想三年來(lái)的學(xué)習(xí)生活，感慨頗深。同時(shí)，對(duì)我們嚴(yán)格要求，端正我們的學(xué)習(xí)態(tài)度。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。 最后，我要感謝我偉大的母校，感謝與我朝夕相伴三年的朋友。蘇老師的師德令我欽佩不已，也許只有這樣的園丁，才能創(chuàng)造桃李滿(mǎn)天下的盛世。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。 其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識(shí)的老師。三 年的時(shí)光，我們從恩師那里得到充足的滋養(yǎng)，從同學(xué)身上尋到純真的友誼，在母校留下美好的回憶，帶著深深的眷戀，我們即將離別。 目前在我國(guó)生產(chǎn)的部分車(chē)型中己有安裝 ABS 系統(tǒng)的，借助于電子控制技術(shù)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)反應(yīng)更靈敏、成本更低、安裝更方便。 ④ABS 的電控單元 (ECU)普遍采用 16 位 CPU 芯片， 12kB 以上的 ROM,12MHz以上的主頻。 電子穩(wěn)定系統(tǒng) ESP (Electronic Stability Program)是對(duì)人們熟知的ABS,TCS 系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展，具有很高的集成度，從而降低了轎車(chē)的重量和價(jià)格。 ABS 系統(tǒng)控制和牽引力控制 (TCS)的結(jié)合。防抱死系統(tǒng)在車(chē)輛上安裝附加引起車(chē)輛 “ 點(diǎn)頭 ” ，故為了消除 ABS 系統(tǒng)引起的千擾，有必要依靠 ASUS 系統(tǒng)里保證較好的舒適性和制動(dòng)穩(wěn)定性。 31 第四章： 汽車(chē) ABS 展望 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展方向 ABS系統(tǒng)和其他汽車(chē)部件的結(jié)合是發(fā)展方向。 經(jīng)轉(zhuǎn)換放大后的車(chē)輪速度傳感器信號(hào)輸入車(chē)輪線(xiàn)速度運(yùn)算電路，由電路計(jì)算出車(chē)輪的瞬時(shí)速度。其功用是接收車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器及其他傳感器輸入的信號(hào)，對(duì)這些輸入信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、比較、分析、放大和判別處理，通過(guò)精確計(jì)算，得出制動(dòng)時(shí)輪的滑移率、車(chē)輪的加速度和減速度，以判斷車(chē)輪是否有抱死趨勢(shì)。通過(guò)保壓、降壓、增壓為一個(gè)循環(huán)，通常 ABS系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)頻率為 24 個(gè) /秒循環(huán)。需要調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸的壓力時(shí)， ECU就使該制動(dòng)輪缸相對(duì)應(yīng)的進(jìn)液電磁閥或出液電磁閥通電換位，并自動(dòng)按以下情況分別進(jìn)行判斷、處理 : 1）、 建壓過(guò)程 制動(dòng)時(shí)，通過(guò)真空助力器與制動(dòng)主缸建立制動(dòng)壓力。 3． 3 防抱死制動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)工作過(guò)程 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 (簡(jiǎn)稱(chēng)液壓調(diào)節(jié)器 )主要由 8 個(gè) 2 位 2 通調(diào)壓電磁閥、 1個(gè)雙聯(lián)式電動(dòng)液壓柱塞泵、 2 個(gè)儲(chǔ)液室、 2 個(gè)低壓儲(chǔ)能室、 1 個(gè)電動(dòng)液壓泵和幾個(gè)單向閥等組成。此信號(hào)還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。 電磁式輪速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但存在下述缺點(diǎn)：一是其輸出信號(hào)的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。 ABS 就是在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中不斷檢測(cè)車(chē)輪速度的變化，按一定的控制方法，通過(guò)電 磁閥調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸壓力，以獲得最高的縱向附著系數(shù)，使車(chē)輪始終處于較好的制動(dòng)狀態(tài)。液壓控制單元接收到信號(hào)后對(duì)車(chē)輪分泵的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 (4)單通道 ABS 所有單通道 ABS都是在前后布置的雙管路制動(dòng)系統(tǒng)的后制動(dòng)管路中設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)只需在傳動(dòng)系中安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，如圖 31(h)。兩前輪可以根據(jù)附著條件進(jìn)行高 選和低選轉(zhuǎn)換，兩后輪則按低選原則一同控制。因此， ABS 通常不對(duì)四個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨(dú)立的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)。 18 第三章：汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理 3． 1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的布置形式與組成 3． 1． 1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的布置形式 ABS 系統(tǒng)中，能夠獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的制動(dòng)管路稱(chēng)為控制通道。 在 ABS 中，每個(gè)車(chē)輪上各安置一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，將各車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入電子控制裝置 ECU. ECU 根據(jù)各車(chē)輪轉(zhuǎn)傳感器輸入的信 號(hào)對(duì)各個(gè)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定并形成相應(yīng)的控制指令。汽車(chē)開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)管路中油壓由零開(kāi)始上升，制動(dòng)器使車(chē)輪上產(chǎn)生制動(dòng)力矩，同時(shí)產(chǎn)生地面制動(dòng)力使汽車(chē)和車(chē)輪都開(kāi)始減速。 ABS 系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用到每個(gè)車(chē)輪制動(dòng)缸的制動(dòng)液壓力，以防止無(wú)論任何時(shí)由于制動(dòng)過(guò)猛而可能引起的車(chē)輪抱死。為了達(dá)到上述目的，要求司機(jī)在操作時(shí)應(yīng)十分精心，即踏動(dòng)制動(dòng)踏板使車(chē)輪抱死，然后在輪胎抱死的一瞬間放松制動(dòng)踏板，輪胎一旦開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)再踏動(dòng)制動(dòng)踏板使車(chē)輪抱死，如此 15 反復(fù)操作。司機(jī)踏動(dòng)制動(dòng)踏板，隨著制動(dòng)力的加大，輪胎的滑移率增加，側(cè)向附著力逐漸減速小。然后再測(cè)量一下制動(dòng)距離，看一看該車(chē)制動(dòng)效果好不好。此時(shí)，車(chē)輪即開(kāi)始抱死不轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拖滑的現(xiàn)象。將制動(dòng)器的摩擦力矩Ｍ μ轉(zhuǎn)化為車(chē)輪周緣的一個(gè)切向力，并將其稱(chēng)為制動(dòng)器制動(dòng)力Ｆ μ 。制動(dòng)時(shí)汽車(chē)通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)改變車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而改變車(chē)輪的滑移率，形成整個(gè)非線(xiàn)性的制動(dòng)過(guò)程。 圖 25 不同路面上縱向、側(cè)向附著系數(shù)與滑移率關(guān)系曲線(xiàn) 12 由圖 25可以看出，各種路面上的變化的總體趨勢(shì)是一致的。當(dāng)滑移率為 15 %～ 30 %時(shí) ,縱向附著數(shù)達(dá)到峰值 。 Vt — 汽車(chē)的理論速度 (車(chē)輪中心的速度 ) 。 9 圖 22 汽車(chē)直線(xiàn)制動(dòng)車(chē)輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況 圖 23 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎制動(dòng)車(chē)輪抱死時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況 10 滑移率定義 通常 ,汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中存在著兩種阻力 :一種阻力是制動(dòng)器摩擦片與制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)之間產(chǎn)生的摩擦阻力 ,這種阻力稱(chēng)為制動(dòng)系統(tǒng)的阻力 ,由于它提供制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力 ,因此也稱(chēng)為制動(dòng)系制動(dòng)力 。為制動(dòng)時(shí)前輪全部抱死而后輪 不抱死汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況示意，當(dāng)前輪抱死時(shí)轉(zhuǎn)彎力為零，駕駛員無(wú)法控制汽車(chē)的方向使汽車(chē)轉(zhuǎn)向來(lái)避讓前方的障礙物，這時(shí)由于汽車(chē)后輪不抱死，所以汽車(chē)仍具有側(cè)向力來(lái)維持方向穩(wěn)定性。 8 如上所述，施加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)，能夠有效地使汽車(chē)停下。汽車(chē)直線(xiàn)制動(dòng)時(shí)，若受到橫向干擾力的作用，如橫向風(fēng)力或路面不平，汽車(chē)將產(chǎn)生側(cè)滑摩擦力來(lái)保持汽車(chē)的直線(xiàn)行駛方向，如圖 21（ a） 圖 21 汽車(chē)直線(xiàn)和轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)的平面受力簡(jiǎn)圖 所示。新刀具材料的研制周期會(huì)越來(lái)越短 ,新品種新牌號(hào)的推出也將越來(lái)越快。另外 ,他們?cè)诨?MAT2LAB 仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)防抱死控制邏輯、基于 VB 開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行車(chē)輛操縱仿真和車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制的模擬研究等方面也頗有研究。具有代表性的有以下幾個(gè)。名義狀態(tài) 與實(shí)際狀態(tài)的差值即為控制的狀態(tài)變量，控制的目的就是使這種差值達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)的方法則是利用車(chē)輪滑移率特性。為此利用 ABS 電磁閥對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，即用小步長(zhǎng)增壓或減壓，以達(dá)到最佳的車(chē)輪滑移的效果 既可以得到最大驅(qū)動(dòng)力，也可保持行駛的穩(wěn)定性。隨著體積更小、價(jià)格更便宜、可靠性更高的車(chē)速傳感器的出現(xiàn)， ABS系統(tǒng)中增加車(chē)速傳感器成為可能，確定車(chē)輪滑移率將變得準(zhǔn)確而快速。 在誕生的前 3年中， ABS 系統(tǒng)都苦于成本過(guò)于高昂而無(wú)法開(kāi)拓市場(chǎng)。 當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)剎車(chē)防抱死裝置的技術(shù)瓶頸是什么？首先該裝置需要一套系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎速度變化量并立即通過(guò)液壓系統(tǒng)調(diào)整剎車(chē)壓力大小，在那個(gè)沒(méi)有集成電路與計(jì)算機(jī)的年代，沒(méi)有任何機(jī)械裝置能夠達(dá)成如此敏捷的反應(yīng)！等到 ABS系統(tǒng)的誕生露出一線(xiàn)曙光時(shí)，已經(jīng)是半導(dǎo)體技術(shù)有了