【文章內(nèi)容簡介】 逐漸減小。最后，當輪胎的滑移率達到 1，即輪胎抱死時，車輪的側(cè)向力系數(shù)幾乎為零。圖 不同側(cè)偏角時側(cè)向力系數(shù)隨滑移率變化曲線 [12] 最佳滑移率范圍綜合縱向及側(cè)向附著系數(shù)與滑移率的特性曲線分析，可以得出如下結(jié)論：輪胎的附著性能與輪胎的滑移率密切相關(guān)?；坡时３衷?，輪胎的縱向附著系數(shù)和側(cè)向附著系數(shù)都較大?；坡食鲞@個范圍后，特別是車輪抱死后，縱向附著系數(shù)下降，而側(cè)向附著系數(shù)將為零。這意味著制動距離加長，而且方向穩(wěn)定性降低。圖 移率范圍。ABS 系統(tǒng)的作用，就是在制動時，通過控制車輪的速度，將滑移率范圍控制在 ，從而縮短制動距離，提高車輪制動時的方向穩(wěn)定性。圖 最佳滑移率范圍 [12] 小結(jié)我們知道汽車的制動效果與制動過程中車輪的運動狀態(tài)及車輪與路面之間的作用力密切相關(guān)。通過對車輪運動過程中車輪和路面之間的受力分析，得出制動力系數(shù)和側(cè)向力系數(shù)與車輪的運動狀態(tài)有關(guān)，并在制動過程中是動態(tài)變化的。而輪胎的制動力系數(shù)與側(cè)向力系數(shù)反映了輪胎的附著性能，輪胎的附著性能與又輪胎的滑移率密切相關(guān)。當滑移率保持在 ，輪胎的縱向附著系數(shù)和側(cè)向附著系數(shù)都較大?；坡食鲞@個范圍后，特別是車輪抱死后，縱向附著系數(shù)下降，而側(cè)向附著系數(shù)將為零。這意味著制動距離加長，而且方向穩(wěn)定性降低。 ABS 系統(tǒng)的作用，就是在制動時，通過控制車輪的速度，將滑移率范圍控制在 ，從而縮短制動距離，獲得較高的附著利用率來提高車輪制動時的方向穩(wěn)定性。3 ABS 構(gòu)造與工作原理同其他機電一體化系統(tǒng)一樣，ABS 的硬件構(gòu)成除了機械系統(tǒng)本體（汽車的液壓制動系統(tǒng)）以外，主要由傳感器、執(zhí)行器和控制器三部分組成。這里，傳感器主要指車輪輪速傳感器，其功能是檢測車輪轉(zhuǎn)速，并將信號輸入控制器；執(zhí)行器實際上是一個附加在普通液壓力調(diào)節(jié)裝置，其功能是自動調(diào)節(jié)制動輪缸的液壓；控制器即前述的 ABS ECU，其作用是接收車速、輪速和減速度等傳感器的信號，計算出車速、輪速、滑移率和車輪的減速度、加速度，并對這些信號進行分析和判斷，根據(jù)分析和判斷的結(jié)果控制 ABS 執(zhí)行器的動作。 輪速傳感器如圖 ，輪速傳感器主要由傳感器轉(zhuǎn)子與傳感頭兩部分組成。常見的傳感器轉(zhuǎn)子是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較小的鐵磁性材料制成，一般安裝在隨車輪一起轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸、輪轂或制動盤等，與車輪同步轉(zhuǎn)動。傳感頭根據(jù)極軸形狀的不同可分為鑿式、菱式和柱式極軸輪速傳感頭等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同：主要由永磁體磁芯、傳感線圈和極軸等組成。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動底板等，極軸端部與傳感器轉(zhuǎn)子的輪齒之間保持一定的間隙。輪速傳感器的主要工作原理如圖 。當轉(zhuǎn)子的齒隙與傳感頭的極軸端部想對應時，極軸端部與齒圈之間的空氣隙最大，永磁體磁芯產(chǎn)生的磁力線就不容易通過齒圈，傳感線圈周圍的磁線就較弱；而當轉(zhuǎn)子上的齒頂與傳感頭的極軸端部相對應時，極軸端部與齒圈之間的空氣隙最小，永磁體磁芯所產(chǎn)生的磁力線就容易通過齒圈，感應線圈周圍的磁場就較強。當轉(zhuǎn)子隨同車輪轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子的齒頂和齒隙交替地與傳感頭極軸端部相對，傳感器感應線圈周圍的磁場隨著發(fā)生強弱交替變化，在感應線圈中產(chǎn)生交變電壓。交變電壓的頻率與齒圈的齒數(shù)成正比。因此，輪速傳感頭輸出的交變電壓的頻率與相應車輪的轉(zhuǎn)速成正比。通過計算感應線圈感應交變電壓的頻率即可確定車輪的轉(zhuǎn)速和角加速度。 圖 輪速傳感器 [14] 圖 輪速傳感器的工作原理 [14] ABS 執(zhí)行器ABS執(zhí)行器又稱液壓調(diào)節(jié)器或制動壓力調(diào)節(jié)器，是在普通的液壓制動系統(tǒng)上加裝的液壓調(diào)節(jié)裝置，主要由調(diào)節(jié)制動液壓的電磁閥（又稱壓力控制閥） 、電動液壓泵和低壓儲液器等組成。ABS 執(zhí)行器通常集成為一個整體，安裝在制動主缸和制動輪缸之間。 執(zhí)行器的構(gòu)造（1）電磁閥。電磁閥是 ABS 執(zhí)行器的核心部件，其作用是控制制動輪缸的進油和出油。ABS 電磁閥主要有二位三通 、三位三通和二位二通幾種。早期的 ABS 執(zhí)行器有的采用二位三通或三位三通電磁閥，現(xiàn)代汽車防抱死制動系統(tǒng)采用二位二通電磁閥的居多，每個制動輪一般對應兩個二位二通電磁閥，一個常開吸入電磁閥，簡稱進油閥，控制制動主缸到制動輪缸的進油，另一個常閉排出電磁閥，簡稱出油閥，控制從制動輪缸到電動液壓泵和低壓儲液器的出油。圖 Bosch ABS5 型 ABS 二位二通進油閥結(jié)構(gòu)示意圖。當電磁線11上沒有端電壓時，閥芯 7的錐形頂部在彈簧 6預緊力的作用下脫離閥座 4，進油口和出油口接通，進油閥處于開啟狀態(tài)，來自制動主缸的制動液經(jīng)進油管濾清器 1進入閥座 4內(nèi)的通道，并經(jīng)出油口進入制動輪缸；當向電磁線圈 11提供端電壓時，電磁線圈對銜鐵 9產(chǎn)生電磁吸引力，閥芯在電磁吸引力的作用下克服彈簧張力向下移動，直至閥芯錐形頂部緊壓靠在錐形閥座上，進油口和出油口的通道被斷開，制動液不能從制動輪缸進入制動主缸，制動主缸中的制動液也不能流入制動輪缸。圖 二位二通進油閥示意圖 [15] 圖 二位二通出油閥示意圖 [15] 1. 閥座 形環(huán) 形環(huán) Bosch ABS 5型 ABS 二位二通出油閥結(jié)構(gòu)見圖 ，出油閥采用的也是電磁工作原理，所不同的是電磁閥開啟和關(guān)閉的條件與進油閥正好相反。當電磁線圈 10不通點時，閥芯 6的錐形頂部在彈簧 7預緊力的作用下緊壓靠在閥座 1上，進油口和出油口的通道斷開，出油閥處于關(guān)閉狀態(tài)；向電磁線圈施加端電壓后，電磁線圈對銜鐵 9產(chǎn)生電磁吸引力，閥芯在電磁吸引力的作用下克服彈簧張力向上移動，閥芯錐形頂部與閥座之間產(chǎn)生間隙，進油口和出油口的通道被接通，出油閥處于開啟狀態(tài)。（2）低壓儲液器和電動液壓泵。低壓儲液器和電動液壓泵是執(zhí)行器的壓力降低裝置。當出油閥開啟時，從制動輪缸流出的制動液經(jīng)過低壓儲液器并由電動液壓泵泵回制動主缸中。電動液壓泵由電動機驅(qū)動，并根據(jù) ECU的指令運轉(zhuǎn)和停止。 執(zhí)行器的工作原理 ABS執(zhí)行器液壓制動系統(tǒng)的種類很多，但其工作原理大同小異，下面以Bosch ABS 5 為例分析 ABS 執(zhí)行器的工作原理。 （1）常規(guī)制動時（ABS 不工作）：常規(guī)制動過程中，ABS 不起作用，ECU 也不向電磁閥輸出電壓。因此，進油閥 4保持開啟狀態(tài)，出油閥 7保持關(guān)閉狀態(tài)，來自制動主缸 2的制動液經(jīng)進油閥進入制動輪缸 6，在制動輪缸中建立制動壓力，實施汽車制動。此時電動液壓泵 10不工作，位于出油路中的單向閥 11防止制動液流到液壓泵中。放松制動踏板 1時，車輪制動輪缸中的制動液一部分通過單向閥 5，另一部分經(jīng)進油閥 4回流到制動主缸中。以上過程如圖 所示。圖 常規(guī)制動時，液壓制動系統(tǒng)工作原理圖 [15] 10.電動液壓泵 （2）緊急制動時（ABS 工作）：緊急制動時，當四個車輪中的任一車輪即將抱死時，ABS 執(zhí)行器根據(jù)電子控制單元（ECU）傳送的信號控制該車輪上制動輪缸中的制動液壓，從而達到防止該車輪抱死的目的。 “壓力降低”狀態(tài)：當車輪即將抱死時，ECU 向進油閥和出油閥電磁線圈施加 12V的端電壓，進油閥關(guān)閉，出油閥打開，來自制動主缸的制動液不能流進制動輪缸，制動輪缸中的制動液通過出油閥送至儲液罐 8中。如此作用的結(jié)果是車輪制動輪缸中的制動液壓下降，制動輪制動力減小，從而達到防止車輪抱死的目的。與此同時，ECU 傳送信號給電動液壓泵，使之開始工作，將儲液罐中的制動液送至制動主缸中。制動管路壓力降低的速率是由“壓力降低”和“壓力保持”兩種狀態(tài)的交替進行來調(diào)節(jié)的，以上過程如圖 所示。圖 壓力降低時，液壓制動系統(tǒng)原理圖 [15] 10.電動液壓泵 “壓力保持”狀態(tài)：當制動輪缸中的制動壓力降低或升高且輪速已達到預定值時，ECU 給進油閥電磁線圈提供 12V 的端電壓，給出油閥電磁線圈提供0V 的端電壓，進油閥和除頭發(fā)都關(guān)閉，制動液在回路中不流動，制動輪缸中的制動壓力保持在該水平上。以上過程如圖 37 所示。圖 壓力保持時，液壓制動系統(tǒng)原理圖 [15] 10.電動液壓泵 “壓力升高”狀態(tài)：當車輪制動輪缸中的制動管路壓力需要升高以提供更大的制動力時，ECU 將進油閥和出油閥電磁線圈的端電壓均置為 0V，進油閥打開，出油閥關(guān)閉，制動主缸中的制動液經(jīng)進油閥流至制動輪缸中。如此作用的結(jié)果是制動輪缸中的液壓升高，同時產(chǎn)生的制動輪制動力也隨之升高。制動管路壓力升高的速率是由“壓力升高”和“壓力保持”兩種狀態(tài)的交替進行來調(diào)節(jié)的。以上過程如圖 所示。圖 壓力升高時，液壓制動系統(tǒng)原理圖 [15] ABS ECUABS ECU 的主要功能是接收輪速傳感器和其他傳感器輸入的信號，進行放大，轉(zhuǎn)換，計算，比較和判斷，談后根據(jù)判斷的結(jié)果控制電磁閥的開關(guān)和電動液壓泵的運轉(zhuǎn)，以控制制動器制動壓力。ABS ECU（圖 ）是一個基于單片機的控制器，包括硬件和軟件兩部分。ECU 硬件由輸入處理電路，單片計算機，輸出處理電路和安全保護電路組成，各組成部分集中安裝在一塊印刷電路板上，并封裝在金屬殼體內(nèi)。ABS ECU 軟件是根據(jù) ABS 控制邏輯編寫的控制程序，固存在單片計算機的只讀存儲器（ROM）中。圖 ABS 電子控制單元 ECU[15]1. 輸入處理電路 輸入 ABS ECU 的信號主要有：1 輪速傳感器信號。2點火開關(guān)，制動開關(guān)，液位開關(guān)等外部信號；3 輪速傳感器監(jiān)測信號的反饋信號；4 電磁閥繼電器，液壓泵驅(qū)動電器繼電器等工作電路的監(jiān)測信號等。按照輸入信號的形態(tài)可以將其分為三種類型：模擬信號，通斷二進制數(shù)字信號和連續(xù)脈沖數(shù)字信號。對于輪速傳感器信號這樣的模擬信號，需要進行低通濾波，整形，放大等預處理，并將處理過的信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成適合單片計算機 CPU 處理的數(shù)字信號。對于點火開關(guān)，制動開關(guān)，液位開關(guān)這樣的通斷二進制數(shù)字信號和電磁閥繼電器監(jiān)測信號等這樣的連續(xù)脈沖數(shù)字信號，盡管他們本身是數(shù)字信號，但由于各種各樣的原因洗腦的幅值不適合單片計算機 CPU 直接進行處理（CPU 的工作電壓為 5V） ，必須經(jīng)過輸入處理電路的處理，變成計算機能處理的數(shù)字信號形式后在輸入控制器的計算機中，進行進一步的分析處理。 單片機是 ABS ECU 的核心，也是 ABS 的核心。早期的 ABS ECU 采用 8位單片機，目前采用 16位單片機的居多，也有的開始采用 32位單片機。單片機內(nèi)部的