【正文】 當于常規(guī)制動系統(tǒng)，直接輸出最大制動壓力 。傳感器一般安裝在車輪上以測量車輪的轉速，傳感器一般為磁電感應式。而對于采用此控制方式的后輪驅動汽車，如果將比例閥調整到正常制動情況下前輪趨于抱死時，后輪的制動力接近其附著力，則緊急制動時由于離合 器往往難以及時分離，導致后輪抱死，使汽車喪失方向穩(wěn)定性。本設計就是為三通道 ABS。 由于四通道 ABS 可以最大程度地利用每個車輪的附著力進行制動，因此汽車的制動效能最好。 ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復地經(jīng)歷保持一減小一增大過程，而將趨于抱死車輪的滑移率控制在峰值附著系數(shù)滑移率的上范圍內，直至汽車 速度減小到很低或者制動主缸的輸出壓力不再使車輪趨于抱死時為止，制動壓力調節(jié)循環(huán)的頻率可達 320Hz。但顯然門限值的確定需要大量的試驗來確定。下面以基于車輪加減速度邏輯門限值的控制方法對直線單一路面的制動過程的控制為例，簡單說明 ABS 的基本工作原理。 上述司機做不到的許多事，利用傳感器就能辦到。為了避免發(fā)生這些現(xiàn)象，司機在踏動制動板時，必須謹慎從事。汽車的側向附著力和制動力之間的關系十分緊密。在日常生活中，大家都可能遇到過這種現(xiàn)象。但地面制動力不可能超過輪胎與道路的附著力。 13 圖 26 制 動時車輪受力分析 Ｍ μ — 制動中的摩擦力矩； Ｖ F— 汽車瞬時速度； Ｆ B— 地面制動力； Ｇ —車輪垂直載荷； Ｇ Z— 地面對車輪的反作用力； Υ車輪的滾動半徑； Ｖ R— 車輪的圓周速度； Ｆ S— 側向力； ω — 車輪的角速度； α — 側偏角 （ 2）制動器制動力 由于地面制動力是由地面提供的外力，若將汽車架離地面，地面制動力就不存在了。 總之，對于在一種路面上制動的汽車，車輪附著系數(shù)和滑移率之間的非線性特性是決定汽車制動性能的主要因素。 圖 24 滑移率與附著系數(shù)關系 實驗證明，道路的附著系數(shù)受車輪結構、材料，道路表面形狀、材料有關，不同性質道路其附著系數(shù)變化很大。 滑移 率與附著系數(shù)的關系 圖 24 給出車輪與路面縱向附著系數(shù)和橫向附著系數(shù)隨滑移率變化的典型曲線。汽車的實際車速與車輪滾動的圓周速度之間的差異稱為車輪的滑移率。 從上面對出現(xiàn)這些危險運動情況的簡單分析可以看出，制動時車輪抱死導致汽車出現(xiàn)各種危險運動情況，實質上是汽車因失去相應的維持本身方向穩(wěn)定性方向操縱性的側滑摩擦力而使汽車出現(xiàn)這些運動情況，即車輪抱死導致汽車的側滑摩擦力為零。 （ 1）汽車在一種路面上直線運動制動車輪抱死時可能出現(xiàn)的運動情況如圖22 所示。轉彎力越大，汽車的方向操縱性越好 。所有車輪上所受地面制動力的總和作為地面給汽車的總的地面制動力，他是使汽車在制動時減 速并停止的主要作用 力。 清華大學研制的適用于中型客車的氣制動 ABS 由于資源價格和性能上的優(yōu)勢 ,陶瓷材料的應用將迅速擴展 。另外 ,在滑移率和附著系數(shù)之間的 關系、汽車整車技術條件和試驗方法方面也有獨到見解。 國內 ABS 系統(tǒng)研究的理論狀態(tài)和具有代表的 ABS 產(chǎn)品公司 我國 ABS 的研究開始于 80 年代初。 VDC 系統(tǒng)根據(jù)轉向角、油門、制動壓力，通過觀測器決定出車輛應具有的名義運動狀態(tài)。防滑控制系統(tǒng)包括兩部分 :制動防滑與發(fā)動機牽引力控制。 圖 11 BOSCH防抱死制動 系統(tǒng) 防抱死制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （ 1） ABS 本身控制技術的提高現(xiàn)代制動防抱死裝置多是電子計算機控制，這也反映了現(xiàn)代汽車制動系向電子化方向發(fā)展。 “ABS 2” 在 3 年的努力后誕生！有別于 ABS 1 采用模擬式電子組件， ABS 2 系統(tǒng)完全以數(shù)字式組件進行設計，不但控制單元內組件數(shù)目從 1000 個銳減到 140 個，而且有造價降低、可靠性大幅提升與運算速度明顯加快的三大優(yōu)勢。接下來的 30 年中，包括 Karl Wessel 的 “ 剎車力控制器 ” 、 Werner Mhl 的 “ 液壓剎車安全裝置 ”與 Richard Trappe 的 “ 車輪抱死防止器 ” 等嘗試都宣告失敗。 另外， ABS 使用方便，工作可靠。汽車制動時，四個輪子上的制動力是不一樣的，如果汽車的前輪抱死，駕駛員就無法控制汽車的行駛方向，這是非常危險的；倘若汽車的后輪先抱死，則會出現(xiàn)側滑、甩尾，甚至使汽車整個掉頭等嚴重事故。 1 第一章：防抱死制動系統(tǒng)概述 ABS 的功能 汽車 ABS 在高速制動時用來防止車輪抱死， ABS 是英文 Antilock Brake Syetem 的縮寫，全文的意思是防抱死制動系統(tǒng)，簡稱 ABS。 ABS 的第一個優(yōu)點是增加了汽車制動時候的穩(wěn)定性。因此，裝有 ABS 具有一定的經(jīng)濟效益和安全保障。 1908 年英國工程師 J. E. Francis 提出了 “ 鐵路車輛車輪抱死滑動控制器 ” 理論，但卻無法將它實用化。 1973 年 Bosch 公司購得 50％的 Teldix GmbH 公司股權及 ABS 領域的研發(fā)成果， 1975 年 AEG、 Teldix 與 Bosch 達成協(xié)議，將 ABS 系統(tǒng)的開發(fā)計劃完全委托Bosch 公司整合執(zhí)行。到了 1985 年代中期，全球新出廠車輛安裝 ABS 系統(tǒng)的比例首次超過 1％，通用車廠也決定把 ABS 列為旗下主力雪佛蘭車系的標準配備。 （ 2）防滑控制系統(tǒng)防滑控制系統(tǒng) ASR (Acceleration Slip Regulation)或稱為牽引力控制系統(tǒng) TCS(Traction Control System)是驅動時防止車輪打滑，使車輪獲得最大限度的驅動力，并具有行駛 穩(wěn)定性，減少輪胎磨損和發(fā)動機的功耗，增加有效的驅動牽引力。 （ 4）車輛動力學控制系統(tǒng)車輛動力學控制系統(tǒng) VDC (Vehicle Dynamics Control)是在 ABS 的基礎上通過測量方向盤轉角、橫擺角速度和側向加速度對車 5 輛的運動狀 態(tài)進行控制。目前 多使用 CAN 控制器局域網(wǎng)絡 (Controller Area Network)用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。還可以通過輪缸等效壓力函數(shù)計算防抱死制動時的滑移率。 重慶公路研究所研制的適用于中型汽車的氣制動 FKX ACI 型 ABS 裝置已通過國家級技術鑒定 ,但各種制動情況的適應性還有待提高。其中 Fx 為地面作用在每個車輪上的地面制動力，他的大小決定于路面的縱向附著系數(shù)和車輪所受的載荷。側向力和汽車的方向穩(wěn)定性有關，它保證了汽車的行進方向。下面從汽車在一種路面上直線和轉彎制動兩方面簡單討論一下當車輪抱死時汽車的運動情況。所有這些運動情況若在制動時出現(xiàn)，都是極其危險的。當制動器產(chǎn)生的制動系制動力增大到一定值 (大于附著力 )時 ,汽車輪胎將在地面上出現(xiàn)滑移。當 0 S 100 %時 ,車輪既滾動又滑動。 ABS 即是基于這一原理而研制的。 但在同一路面上以不同制動初速度制動時車輪的附著系數(shù) 滑移率關系曲線不會有太大變化。 提示：地面制動力的大小取決于制動器制動力的大小和輪胎與地面之間的附著力。此時，制動器的制動力可全部轉化為地面制動力。 采用防抱死制動系統(tǒng)的必要性 汽車直線行駛過程中，突然緊急制動，汽車車輪一下子抱死，汽車仍然向前行滑，輪胎和地面之間發(fā)出嚇人的磨擦聲，汽車最后終于停了下來。由于車輪抱死，汽車的側向附著力變成了零，汽車輪胎出現(xiàn)側向滑動，汽車喪夫了控制方向的能力，這是十分危險的。上述各種狀態(tài)是極其危險的?？墒且坏┯錾暇o急狀態(tài)，大多數(shù)人都是一腳踏死制動踏板，使輪胎抱死為此。這種對制動液壓力的改變過程實際上就是 ABS 系統(tǒng)控制方法實施的過程。這種控制方法的關鍵在于對車輪加、減速度門限值 16 的設定，合適的門限值可以使車輪的運動狀態(tài)控制在比較理想的范圍內。例如，當 ECU判定右前輪趨于抱死時， ECU 就使控制右前輪制動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉入關閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸 ，此時，右前出液電磁閥仍未通電而處于關閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的制動壓力就保持一定，而其它未趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動輪缸的制動主缸輸出壓力的增大而增大，如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時， ECU 判定右前輪仍然趨于抱死， ECU 又使右前出液電磁閥也通電而轉入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動液就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小，右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前輪的抱死趨勢己經(jīng)完全消除時， ECU就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都 斷電，使進液電磁閥轉入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉入關閉狀態(tài)同時也使電動泵通電運轉，向制動輪缸送制動液，由制動主缸輸出的制動液和電動泵通電運轉，向制動輪缸泵送制動液，由制動主缸輸出的制動液和電動泵通電運轉，向制動輪缸泵送制動液，由制動主缸輸出的制動液和電動泵泵送的制動液都經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的右前進液電磁閥進入右前制動輪缸，使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開始減速轉動。 圖 31(a,b) 為了對四個車輪的制動壓力進行獨立控制，在每個車輪上各安裝一個轉速傳感器，并在通往各制動輪缸的制動管路中各設置一個制動壓力調節(jié)分裝置 (通道 )。對前輪制動壓力進行獨立控制，可充分利用兩前輪的附著力對汽車進行制動，有利于縮短制動距離，并且汽車的方向穩(wěn)定性卻得到很大改善。 對于采用此控制方式的前輪驅動汽車，如果在緊急制動時離合器沒有及時分離，前輪在制動壓力較小時就趨于抱死，而此時后輪的制動力還遠未達到其附著力的水平，汽車的制動力會顯著減小。 ． 2 防抱死制動系統(tǒng)的基本組成 ABS 系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元 (ECU)和電磁閥三部分組成，其系統(tǒng)原理結構組成圖如圖 32所示。電子控制單元原理圖如圖 33 所示。在齒圈旋轉過程中，感應線圈內部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應電動勢，此信號通過感應線圈末端的電纜 1輸入 ABS 的電控單元。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如圖 37 所示。 霍爾式輪速傳感器與電磁感應式輪速傳感器比較具有以下優(yōu)點： 磁體 霍爾元件 齒圈 25 （ 1）隨著輪速的變化， 輸出信號的幅值是不變的。其中， 4 個進液電磁閥處于流通狀態(tài)， 4 個出液電磁閥處于斷流狀態(tài)，同時，電動液壓泵也不通電運轉 。與此同時液壓泵也開始工作，把低壓儲能室的制動液重新泵回制動主缸以補償制動踏板行程損失，此時制動踏板出現(xiàn)抖動 (有抬升或反彈感 )，車輪抱死程度降低，輪速上升。就像人一樣，傳感器就像人的五官，檢測車輪的轉速信號。 29 圖 312 電子控制單元內部電路連接 a）四傳感器二通道系統(tǒng)框圖； b）四傳感器三通道系統(tǒng)框圖； c）四傳感器四通道系統(tǒng)框圖 1．輸入級電路 輸入級電路的功用是將車輪轉速傳感器輸入的正弦波信號轉換成脈沖方波信號，經(jīng)整形放大后輸入運算電路。 4．安全保護電路 安全保護電路的功用： 1）將汽車電源（蓄電池、發(fā)電機）提供的 12V 或 14V 的電壓變?yōu)?ECU 內部所需的 5V 標準穩(wěn)定電壓，同時對電源電路的電壓是否穩(wěn)定在規(guī)定的范圍進行監(jiān)控； 2）對車輪轉速傳感器輸入放大電路、運算電路和輸出級電路的故障信號進行監(jiān)視。所以， ABS研究工作需要與其他部件綜合起來尋求整體優(yōu)化。為了克服以上矛盾，需要另外增加 A4WS系統(tǒng)來保證方向穩(wěn)定性，而 ABS 系統(tǒng)只解決制動距離的問題。即使沒有經(jīng)驗的駕駛員在加速和減速時都能自由地操縱方向盤，或者不轉動方向盤而使車輛加速或減速。目前制動防抱死技術的發(fā)展趨勢如下 . ① 減小體積和質量，提高集成度以降低成本和銷售價格，并簡化安裝。 ⑦ ABS 與電子主動控制懸架或半主動控制懸架、電控四輪轉向、電控自動變速器、主動制動器等相結合的組合裝置，是未來 ABS 研究的方向。 33 致 謝 談笑間，兩個多月的畢業(yè)設計快要結束了。他治學嚴謹，對我們的輔導一絲不茍、細致入微，不讓我們留下一絲疑惑和茫然。三年時光，如梭如夢，夢醒時分，我們又要各自奔天涯。相識即是緣，為了這份緣分，不曉得前世我們忍受了多少孤獨的等待。正是有了你們的教導，我 學到了豐富的專業(yè)知識，使自己的知識儲備得到了升華，自己的心靈得到了洗禮。 再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?，愿你們永遠快樂！愿母校明天會更好！