【正文】 向的滑動(dòng)為零，這時(shí)車(chē)輪側(cè)向附著力最大。如果汽車(chē)發(fā)生交通事故，交通警察來(lái)了之后首先總是檢查一下汽車(chē)制動(dòng)痕跡，判斷司機(jī)在事故中是否采取了制動(dòng)措施。 當(dāng)制動(dòng)系壓力（制動(dòng)踏板力）增大到某一值，地面 制動(dòng)力達(dá)到輪胎與道路的附著力值，即地面制動(dòng)力達(dá)到最大值。這時(shí)阻止車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的是制動(dòng)器摩擦力矩 Ｍ μ 。實(shí)際上，汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程就是車(chē)輪和路面之間的一種非線(xiàn)性變化過(guò)程，即車(chē)輪附著系數(shù)隨車(chē)輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非線(xiàn)性變化的過(guò)程，所以說(shuō)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程是一種非線(xiàn)性的制動(dòng)過(guò)程。圖 縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)輪胎純滾動(dòng)時(shí) ,縱向附著系數(shù)為零 。 滑移率 S的定義式為 : 1VV rS ? ??? ? ? （ 21） 式中 :S — 滑移率 。車(chē)輪的抱死程度和汽 車(chē)的地面制動(dòng)力及汽車(chē)的側(cè)滑摩擦力之間存在一定的關(guān)系， ABS 之所以能防止汽車(chē)制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，就是根據(jù)這個(gè)關(guān)系來(lái)調(diào)整車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以避免側(cè)滑摩擦力為零。圖 22 (a)為只有前輪抱死時(shí)，由于前輪的轉(zhuǎn)彎力基本為零，無(wú)法進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)向操作。側(cè)向力越大，汽車(chē)的方向穩(wěn)定性越好。 Fy 為地面作用在每個(gè)車(chē)輪上的側(cè)滑摩擦力，側(cè)滑摩擦力的大小取決于側(cè)向附著系數(shù)和車(chē)輪所受的載荷，當(dāng)車(chē)輪抱死時(shí)，側(cè)滑摩擦力將變得很小，幾乎為零。金剛石和 CBN 超硬材料的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大 。 濟(jì)南程軍電子科技公司以 ABS 專(zhuān)家程軍為代表的濟(jì)南程軍電子科技公司對(duì)ABS 控制算法研究頗深 ,著有《汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐》等專(zhuān)著幾本 ,專(zhuān)門(mén)講述 ABS 控制算法 ,是國(guó)內(nèi) ABS 開(kāi)發(fā)人員的必備資料之一。從事 ABS 研制工作的單位和企業(yè)很多 ,諸如東風(fēng)汽車(chē)公司、重慶公路研究所、西安公路學(xué)院、清華大學(xué)、吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海汽車(chē)制動(dòng)有限公司和山東重汽集團(tuán)等。同時(shí)由輪速、橫擺角速度和側(cè)向加速度傳感器測(cè)出車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)部分是當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪 (后輪 )在低附著系數(shù)路面工作時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)力過(guò)大，則產(chǎn)生打滑，當(dāng) ASR 制動(dòng)部分工作時(shí)，通過(guò)傳感器將非驅(qū)動(dòng)輪及驅(qū)動(dòng)輪的輪速信號(hào)采集到控制器 中，控制器根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑移率及車(chē)輪減、加速度，當(dāng)滑移率或減、加速度超過(guò)某一設(shè)定閥值時(shí)，則控制器打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥，氣壓由儲(chǔ)氣筒直接進(jìn)入 制動(dòng)氣室進(jìn)行制動(dòng)，由于三通單向閥的作用氣壓只能進(jìn)入打滑驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)氣 室，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，輪速 對(duì)壓力十分敏感，壓力稍稍過(guò)大，車(chē)輪就會(huì)抱死?；诨坡实目刂扑惴ㄈ菀讓?shí)現(xiàn) 4 連續(xù)控制，且有十分明確的理論加以指導(dǎo)，但目前制約其發(fā)展的瓶頸主要是實(shí)現(xiàn)的成本問(wèn)題。兩家德國(guó)車(chē)廠奔馳與寶馬于 1978 年底決定將 ABS 2 這項(xiàng)高科技系統(tǒng)裝 置在 S級(jí)及 7 系列車(chē)款上。在 1941 年出版的《汽車(chē)科技手冊(cè)》中寫(xiě)到： “ 到現(xiàn)在為止，任何通過(guò)機(jī)械裝置防止車(chē)輪抱死危險(xiǎn)的嘗試皆尚未成功，當(dāng)這項(xiàng)裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個(gè)重要里程碑 ” ，可惜該書(shū)的作者恐怕沒(méi)想到這一天竟還要再等 30年之久。 ABS 的使用與普通制動(dòng)系統(tǒng)的使用幾乎沒(méi)有區(qū)別，緊急制動(dòng)時(shí)只有把腳用力踏在制動(dòng)踏板上， ABS 就會(huì)根據(jù)情況進(jìn)入工作狀態(tài)，即使 雨雪路滑， ABS 也會(huì)使制動(dòng)狀態(tài)保持在最佳點(diǎn)。 ABS 可以防止四個(gè)輪子制動(dòng)時(shí)被完全抱死，提高了汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性。 凡駕駛過(guò)汽車(chē)的人都有這樣的經(jīng)歷：在積水的柏油路上或在冰雪路面緊急制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)輕者會(huì)發(fā)生側(cè)滑，嚴(yán)重時(shí)會(huì)掉頭、甩尾，甚至產(chǎn)生劇烈旋轉(zhuǎn)。輸入傳感器通常包括死個(gè)車(chē)輪的輪速信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)，個(gè)別車(chē)型還有減速度信號(hào)、手剎車(chē)或車(chē)油面信號(hào)。事實(shí)上，車(chē)輪抱死會(huì)造成輪胎小平面磨損，輪胎面損耗會(huì)不均勻，使輪胎磨損消耗費(fèi)增加，嚴(yán)重時(shí) 2 將無(wú)法繼續(xù)使用。由于車(chē)輪和軌道的摩擦，就會(huì)在車(chē)輪外圓上磨 出一些小平面，小平面產(chǎn)生后，車(chē)輪就不能平穩(wěn)地行駛，產(chǎn)生噪聲和掙動(dòng)。 Teldix GmbH 公司從 1970 年和奔馳車(chē)廠合作開(kāi)發(fā)出第一具用于道路車(chē)輛的原型機(jī) —— ABS 1， 該系統(tǒng)已具備量產(chǎn) 3 基礎(chǔ)，但可靠性不足，而且控制單元內(nèi)的組件超過(guò) 1000 個(gè)，不但成 本過(guò)高也很容易發(fā)生故障。1983 年推出的 ABS 2S 系統(tǒng)重量由 公斤減輕到 ，控制組件也減少到70個(gè)。目前電制動(dòng)系統(tǒng)首先用在混合動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛上，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。控制強(qiáng)度則由司機(jī)踏板位移信號(hào)的大小來(lái)決 定，由壓力調(diào)節(jié)閥、氣壓傳感器及控制器構(gòu)成閉環(huán)的連續(xù)壓力控制，這樣可以在外環(huán)形成一個(gè)控制回路，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能，如制動(dòng)力分布控制、減速控制、牽引車(chē)與掛車(chē)處禍合力控制等。因此，需要采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)將各個(gè)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源信息實(shí)時(shí)共享，并可以減少傳感器數(shù)量，從而降低整車(chē)成本，朝著系統(tǒng)集成化的方向發(fā)展。 華南理工交通學(xué)院汽車(chē)系以吳浩佳教授為代表從事汽車(chē)安全與電子技術(shù)及汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的研究 ,在 ABS 技術(shù)方面有獨(dú)到之處 ,能夠建立制動(dòng)壓力函數(shù) , 6 通過(guò)車(chē)輪地面制動(dòng)力和整車(chē)動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算出汽車(chē)制動(dòng)的平均減速度和車(chē)速 。 山東重汽集團(tuán)引進(jìn)國(guó)際先 進(jìn)技術(shù)進(jìn)行的研究也已取得了一些進(jìn)展。汽車(chē)在直線(xiàn)行駛并受橫向外界干擾力作用和汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所受到地面給汽車(chē)的力如圖 21 所示。轉(zhuǎn)彎力和汽車(chē)的方向操縱性有關(guān)，它保證了汽車(chē)能夠按照駕駛員的意愿轉(zhuǎn)向 。對(duì) ABS 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就是要防止這些危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)。 （ 2）汽車(chē)在一種路面上轉(zhuǎn)彎制動(dòng)車(chē)輪抱死時(shí)可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況如圖 23所示。 地面制動(dòng)力受地面附著系數(shù)的制約。當(dāng) ω = 0時(shí) ,S = 100 % ,車(chē)輪完全抱死而作純滑動(dòng) 。這樣 ,汽車(chē)就能獲得最佳的制動(dòng)效能和方向穩(wěn)定 11 性。若汽車(chē)在同一種類(lèi)型路面上制動(dòng)時(shí)的初速度不一樣，車(chē)輪的縱向附著系數(shù)和滑移率之間的關(guān)系曲線(xiàn)也會(huì)略有不同，制動(dòng)時(shí)的車(chē)速越高，車(chē)輪的縱向附著系數(shù)越低。車(chē)輪在Ｍμ的作用下給在面一個(gè)向前的作用力，與此同時(shí)地面給車(chē)輪一個(gè)與行駛方向相反的切向反作用力 Ｆ B，這個(gè)力就是地面制動(dòng)力，它是迫使汽車(chē)減速或停車(chē)的外力。當(dāng)駕駛員踩制動(dòng)踏板的力較小，制動(dòng)摩擦力矩較小時(shí)，車(chē)輪只作減速滾動(dòng)，并且隨著摩擦力矩的增加，制動(dòng)器制動(dòng)力和地面制動(dòng)力也隨之增長(zhǎng)，且在車(chē)輪未抱死前地面制動(dòng)力始終等于制動(dòng)器的制動(dòng)力。在諸因素中，車(chē)輪相對(duì) 于路面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)附著力有著重要的影響，特別是在濕路面上其影響更為明顯。 當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，如果汽車(chē)緊急制動(dòng)的話(huà)，和直線(xiàn)行駛一樣會(huì)出現(xiàn)車(chē)輪抱死現(xiàn)象。在車(chē)輪抱死之后，方向盤(pán)己經(jīng)不起作用了，汽車(chē)陷入了不能控制方向的困境，只有前輪抱死的汽車(chē)沿著直線(xiàn)前進(jìn)最后停車(chē)，只有后輪抱死的汽車(chē)發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象最后停車(chē)，如果前后輪都抱死的話(huà)，汽車(chē)一邊轉(zhuǎn)一邊沿直線(xiàn)前進(jìn)最后停車(chē)。當(dāng)然技術(shù)熟練的司機(jī)在某種程度上能根據(jù)各種條件合理地操作制動(dòng) ，如采用點(diǎn)制動(dòng)。 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理 ABS 系統(tǒng)是通過(guò)在制動(dòng)時(shí)按一定規(guī)律不斷改變制動(dòng)液壓力使車(chē)輪不產(chǎn)生抱死狀態(tài)的。 ABS 通過(guò)這樣的控制過(guò)程可以使車(chē)輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)而不產(chǎn)生抱死。在制動(dòng)過(guò)程中，電子控制裝置根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)判定有車(chē)輪趨于抱死時(shí)， ABS 就進(jìn)入防抱死制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過(guò)程。 (1)四通道 ABS 對(duì)應(yīng)于雙制動(dòng)管路的 H 型 (前后 )或 X 型 (對(duì)角 )兩種布 置形式，四通道 ABS也有兩種布置形式，見(jiàn)圖 31(a,b)。 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生很大的軸荷轉(zhuǎn)移 (前軸荷增加，后軸荷減小 )，使得前輪的附著力比后輪的附著力大很多 (前置前驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的前輪附著力約占汽車(chē)總附著力的 70%— 80%)。 圖 31 （ f）（ g） 圖 31(g)所示的雙通道 ABS 多用于制動(dòng)管路對(duì)角布置的汽車(chē)上，兩前輪獨(dú)立控制，制動(dòng)液通過(guò)比例閥 (P 閥 )按一定比例減壓后傳給對(duì)角后輪。 但由于單通道 ABS 能夠顯著地提高汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此在輕型貨車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。定性的來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)車(chē)輪的滑移率不在控制范圍之內(nèi)時(shí)， ECU就輸出一個(gè) 控制信號(hào)，命令電磁閥打開(kāi)或閉合，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸壓力，使輪速上升或下降，將汽車(chē)車(chē)輪滑移率控制在一定范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的安全、可靠制動(dòng)。 圖 36 車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器剖視圖 24 齒圈 6旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂和齒隙交替對(duì)向極軸。 （ 2）霍爾輪速傳感器 ` 霍爾輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。因此，霍爾傳感器不僅廣泛應(yīng)用于 ABS 輪速檢測(cè)，也廣泛應(yīng)用于其控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)。 圖 310 液壓調(diào)節(jié)器工作原理圖 助力器 主缸 三位三通電磁閥 回液泵 限位閥 電動(dòng)機(jī) 回液過(guò)濾器 油箱 制動(dòng)器 （ 1）常規(guī)制動(dòng)過(guò)程 制動(dòng)系統(tǒng)在常規(guī)制動(dòng)過(guò)程中 (未出現(xiàn)防抱死現(xiàn)象 )，調(diào)節(jié)器中的各個(gè) 2 位 2 26 通調(diào)壓電磁閥不通電。此時(shí) ECU發(fā)出 控制指令使該制動(dòng)輪缸相應(yīng)的進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都通電換位 (進(jìn)液電磁閥處于斷流，出液電磁閥處于導(dǎo)通 )，該制動(dòng)輪缸中的部分制動(dòng)液就會(huì)通過(guò)出液電磁閥流入低壓儲(chǔ)能室，使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之減小。 我們已經(jīng)知道了 ABS 系統(tǒng)是由傳感器、電子控制單元和制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器組成的。各 電路連接方式如圖 312a、 312b、 312c所示。 3．電磁閥控制電路 電磁閥控制電路的功用是接受運(yùn)算電路輸入的電磁閥控制參數(shù)信 號(hào)，控制大功率三極管向電磁閥提供控制電流。防抱死系統(tǒng)的控制成為汽車(chē)綜合控制的一個(gè)方面。然而在有些情況下，方向穩(wěn)定性和短的制動(dòng)距離之間存在矛盾，對(duì)于不同的摩擦系數(shù)路面，在 ABS 設(shè)計(jì)者中普遍存在一種觀點(diǎn) :即認(rèn)為在這種情況下應(yīng)該優(yōu)先考慮方向穩(wěn)定性，而不是 最短距離，這樣就會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)距離的延長(zhǎng)。如果滑移率太大，牽引力控制計(jì)算機(jī)就控制電磁閥動(dòng)作以效正滑移率到正常值。 隨著電子技術(shù)和高速數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展， ABS 己逐步由單一的系統(tǒng)向多種控制一體化方向發(fā)展。 ⑥ 采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行 ABS 與汽車(chē)的匹配、標(biāo)定技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)道路試驗(yàn)，提高在各種不同路面上的適應(yīng)能力。可以預(yù)計(jì) 21 世紀(jì)汽車(chē)的發(fā)展將是電子控制的時(shí)代，汽車(chē)在電子系統(tǒng)控制下將變得更加清潔、安全與舒適。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。 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。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。 其次，我要感謝大學(xué)里所有給予我知識(shí)的老師。相信這份緣分，更要珍惜這份緣分。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)。三年的學(xué)習(xí)生活，有太多的人給予我?guī)椭?，此時(shí)此刻我要向他們送上我最真摯的謝意。留戀學(xué)校的一草一木，懷念那平凡的每一天。同時(shí)，對(duì)我們嚴(yán)格要求，端正我們的學(xué)習(xí)態(tài)度?？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。 現(xiàn)代制動(dòng)防抱死裝置多是電子計(jì)算機(jī)控制，這也反映了現(xiàn)代汽車(chē)系向電子化方向發(fā)展。 ② 開(kāi)發(fā)一種可以使兩種系統(tǒng)適應(yīng)多種車(chē)型的回流泵系統(tǒng)。 汽車(chē)的綜合控制可以是分系統(tǒng)綜合控制，也可以是整車(chē)綜合控制。 A4WS 出現(xiàn)時(shí)的車(chē)輛橫擺角速度，并與控制器內(nèi)算出的理想車(chē)輛橫擺角速度相比較，然后令后車(chē)輪產(chǎn)生一轉(zhuǎn)向角，以消除實(shí)際與理想橫擺角速度之間的偏差。 ABS系統(tǒng)控制與主動(dòng)懸架系統(tǒng) (ASUS )的綜合，優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在消除干擾。當(dāng)出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)，關(guān)閉繼動(dòng)閥門(mén)，停止 ABS系統(tǒng)的工作，轉(zhuǎn)入常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)。 不同的 ABS 系統(tǒng)中車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)量不同，輸入級(jí)放大電路的個(gè)數(shù)也不同。而電子控制單元就像人的大腦，接收傳感器信息并將其處理后，將執(zhí)行命令傳給肌體（制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器）以指揮 ABS 系統(tǒng)工作。此過(guò)程結(jié)束液壓泵隨之掉電停止運(yùn)行。此時(shí)，自制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液可以通過(guò)各進(jìn)液電磁閥直接進(jìn)入各制動(dòng)輪缸，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力將隨制動(dòng)主缸的制動(dòng)壓力而變化，即平時(shí)汽車(chē)進(jìn)行的常規(guī)制動(dòng)。 （ 2）頻率響應(yīng)高，響應(yīng)頻率高達(dá) 20khz，用于 ABS 系統(tǒng)中可檢測(cè)到約 1000Km/h 速度信號(hào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足使用要求。 圖 37 霍爾輪速傳感器示意圖 當(dāng)齒輪位于圖中 (a)所示位置時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線(xiàn)分散，磁場(chǎng)相對(duì)較弱；而當(dāng)齒輪位于圖中 (b)所示位置時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線(xiàn)集中，磁場(chǎng)相對(duì)較強(qiáng)。當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率也變化。 電磁閥是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行部件，在沒(méi)有控制信號(hào)的情況下，該制動(dòng)系統(tǒng)相