【文章內(nèi)容簡介】 著重要的影響，特別是在濕路面上其影響更為明顯。 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。在日常生活中，大家都可能遇到過這種現(xiàn)象。如果汽車發(fā)生交通事故，交通警察來了之后首先總是檢查一下汽車制動痕跡，判斷司機在事故中是否采取了制動措施。然后再測量一下制動距離，看一看該車制動效果好不好。當輪胎的滑移率在 8%~25%時，輪胎和她面的摩擦力 (附著力 )最大。如果輪胎的滑移 率過大的話，附著力反而要降低。如果司機能控制輪胎的滑移率，使其在制動期間始終處于 8%^25%范圍之內(nèi)，汽車將在更短的制動距離內(nèi)停車。 當汽車轉(zhuǎn)向時，如果汽車緊急制動的話，和直線行駛一樣會出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象。由于車輪抱死，汽車的側(cè)向附著力變成了零，汽車輪胎出現(xiàn)側(cè)向滑動，汽車喪夫了控制方向的能力，這是十分危險的。汽車的側(cè)向附著力和制動力之間的關(guān)系十分緊密。在不制動的時候，輪胎前后方向的滑動為零，這時車輪側(cè)向附著力最大。司機踏動制動踏板，隨著制動力的加大，輪胎的滑移率增加，側(cè)向附著力逐漸減速小。最后，當輪胎的滑移 率達到 100%時，輪胎抱死。這樣汽車的側(cè)向附著力幾乎等于零。此時汽車正在轉(zhuǎn)彎中，輪胎開始出現(xiàn)側(cè)向滑動。在車輪抱死之后，方向盤己經(jīng)不起作用了，汽車陷入了不能控制方向的困境，只有前輪抱死的汽車沿著直線前進最后停車，只有后輪抱死的汽車發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象最后停車，如果前后輪都抱死的話，汽車一邊轉(zhuǎn)一邊沿直線前進最后停車。上述各種狀態(tài)是極其危險的。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。 在制動過程中，如果始終能使輪胎的滑移率處于 8%～ 25%范圍之內(nèi)的話，汽車將在最短的制動距離內(nèi)停車并具有良好的控制方向的能 力。為了達到上述目的，要求司機在操作時應(yīng)十分精心，即踏動制動踏板使車輪抱死，然后在輪胎抱死的一瞬間放松制動踏板，輪胎一旦開始轉(zhuǎn)動再踏動制動踏板使車輪抱死，如此 15 反復操作。在摩擦系數(shù)小的光滑路面上，司機在制動時都很小心，唯恐使車輪抱死，但仍很難做到，原因是司機不知道車輪什么時候抱死。除此之外，汽車行駛 的許多條件也都在變化之中，如道路的路面狀況時時刻刻都在變化，輪胎著地狀 態(tài)也每時每刻各不一樣，前后輪胎的載荷分配更是如此。要完成上述制動要求確實難上加難。當然技術(shù)熟練的司機在某種程度上能根據(jù)各種條件合理地操作制動 ，如采用點制動。可是一旦遇上緊急狀態(tài)，大多數(shù)人都是一腳踏死制動踏板，使輪胎抱死為此。 上述司機做不到的許多事，利用傳感器就能辦到。將傳感器的數(shù)據(jù)進行整理、判斷、變成執(zhí)行機構(gòu)所必需的信息，這部分工作對于電腦來說是很簡單的，按照 電腦的指令執(zhí)行操作，這在機械結(jié)構(gòu)上也不會有什么大問題。 ABS 系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用到每個車輪制動缸的制動液壓力，以防止無論任何時由于制動過猛而可能引起的車輪抱死。當不再有可能抱死車輪時，再恢復正常壓力。使滑移率控制在一定范圍之內(nèi)。這樣不但提高了車輛行駛的穩(wěn)定性，增強了車輛方向的可控性，而且縮短了 制動距離。 防抱死制動系統(tǒng)基本工作原理 ABS 系統(tǒng)是通過在制動時按一定規(guī)律不斷改變制動液壓力使車輪不產(chǎn)生抱死狀態(tài)的。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。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。 ABS 系統(tǒng)在制動時對制動油壓的控制過程如圖 27所示。汽車開始制動時，駕駛員踩下制動踏板，制動管路中油壓由零開始上升，制動器使車輪上產(chǎn)生制動力矩，同時產(chǎn)生地面制動力使汽車和車輪都開始減速。此時 ABS 系統(tǒng)不對制動過程進行干預，所以制動油壓迅速增加，車輪減速度也增大。當車輪減速度的值達到規(guī)定的門限值 a時，產(chǎn)生減壓信號，圖 27中 1點所示， ABS 系統(tǒng)開始工作，降低制動油壓。由于液壓制動系統(tǒng)的慣性，車輪減速度仍然下降一段時間，然后開始減小并小于門限值 a時，圖 27 中 2 點，產(chǎn)生保壓信號， ABS 保持制動油壓不變，車輪由減速狀態(tài)進入加速狀態(tài)，車輪速度開始回升并靠近車速，當車輪加速度值達到設(shè)定的門限值 +a 時，圖 27中 3點，產(chǎn)生升壓信號， ABS 使制動油壓上升，車輪加速度在上升一段時間后開始減小，車輪由加速狀態(tài) 又進入減速狀態(tài)，并再次進入另一個控制循環(huán)。 ABS 通過這樣的控制過程可以使車輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)而不產(chǎn)生抱死。這種控制方法的關(guān)鍵在于對車輪加、減速度門限值 16 的設(shè)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(nèi)。但顯然門限值的確定需要大量的試驗來確定。除了設(shè)定車輪加減速度門限值之外，還可以根據(jù)控制質(zhì)量和路面類型的不同設(shè)定不同的門限值來提高控制的質(zhì)量，如參考滑移率門限值等。 在 ABS 中，每個車輪上各安置一個轉(zhuǎn)速傳感器，將各車輪轉(zhuǎn)速信號輸入電子控制裝置 ECU. ECU 根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)傳感器輸入的信 號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥總成、電動泵總成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連，制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。 圖 27 基于車輪加減速度邏輯門限值控制方法的 ABS系統(tǒng)油壓控制循環(huán)圖 ABS 的工作過程可以分為常規(guī)制動、制動壓力保持、制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段， ABS 并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成 17 中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液壓 電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同。在制動過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時， ABS 就進入防抱死制動壓力調(diào)節(jié)過程。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(zhuǎn)入關(guān)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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)同時也使電動泵通電運轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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(zhuǎn)，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(zhuǎn)動。 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(nèi)，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(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達 320Hz。在該 ABS中對應(yīng)于每一個制動輪缸各有一對進液和出液電磁閥，可由 ECU 分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。 18 第三章：汽車防抱死制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理 3． 1 防抱死制動系統(tǒng)的布置形式與組成 3． 1． 1 防抱死制動系統(tǒng)的布置形式 ABS 系統(tǒng)中，能夠獨立進行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路稱為控制通道。如果對某車輪的制動壓力可以進行單獨調(diào)節(jié)，稱這種控 制方式為獨立控制；如果對兩個(或兩以上 )車輪的制動壓力一同進行調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為一同控制。在兩個車輪的制動壓力進行一同控制時，如果以保證附著力較大的車輪不發(fā)生制動抱死為原則進行制動壓力調(diào)節(jié)，稱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輪不發(fā)生制動抱死為原則進行制動壓力調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為按低選原則一同控制。 按照控制通道數(shù)目的不同， ABS系統(tǒng)分為四通道、三通道、雙通道和單通道四種形式，而其布置形式卻多種多樣。 (1)四通道 ABS 對應(yīng)于雙制動管路的 H 型 (前后 )或 X 型 (對角 )兩種布 置形式，四通道 ABS也有兩種布置形式，見圖 31(a,b)。 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(zhuǎn)速傳感器，并在通往各制動輪缸的制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置 (通道 )。 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。但在附著系數(shù)分離 (兩側(cè)車輪的附著系數(shù)不相等 )的路面上制動時，由于同一軸上的制動力不相等，使得汽車產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生制動跑偏。因此， ABS 通常不對四個車輪進行獨立的制動壓力調(diào)節(jié)。 (2)三通道 ABS 19 四輪 ABS 大多為三通道系統(tǒng)，而三通道系統(tǒng)都是對兩前輪的制動壓力進行單獨控制，對兩后輪的制動壓力按低選原則一同控制，其布置形式見圖 31(c)、(d)、 (e)。 圖 31(c)、 (d)、 (e) 圖 (c)所示的按對角布置的雙管路制動系統(tǒng)中，雖然在通往四個制動輪缸的制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置，但兩個后制動壓力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的，實際上仍是三通道 ABS。由于三通道 ABS 對兩后輪進行一同控制，對于后輪驅(qū)動的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個轉(zhuǎn)速傳感器來檢測兩后輪的平均轉(zhuǎn)速 。 汽車緊急制動時，會發(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)動汽車的前輪附著力約占汽車總附著力的 70%— 80%)。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。本設(shè)計就是為三通道 ABS。 (3)雙通道 ABS 圖 31(f)所示的雙通道 ABS 在按前后布置的雙管路制動系統(tǒng)的前后制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置，分別對兩前輪和兩后輪進行一同控制。兩前輪可以根據(jù)附著條件進行高 選和低選轉(zhuǎn)換，兩后輪則按低選原則一同控制。 對于后輪驅(qū)動的汽車，可以在兩前輪和傳動系中各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器。當在附著系數(shù)分離的路面上進行緊急制動時，兩前輪的制動力相差很大，為保持汽車的行駛方向，駕駛員會通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤使前輪偏轉(zhuǎn)，以求用轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生的橫向力與不平衡的制動力相抗衡，保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性。但是在兩前輪從附著系數(shù)分離路面駛?cè)敫街禂?shù)均勻路面的瞬間，以前處于低附著系數(shù)路面而抱死的前輪的制動力因附著力突然增大而增大，由于駕駛員無法在瞬間將轉(zhuǎn)向輪回正， 20 轉(zhuǎn)向輪上仍然存在的橫向力將會使汽車向轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)方向行 駛，這在高速行駛時是一種無法控制的危險狀態(tài)。 圖 31 （ f）（ g） 圖 31(g)所示的雙通道 ABS 多用于制動管路對角布置的汽車上，兩前輪獨立控制，制動液通過比例閥 (P 閥 )按一定比例減壓后傳給對角后輪。 對于采用此控制方式的前輪驅(qū)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。而對于采用此控制方式的后輪驅(qū)動汽車，如果將比例閥調(diào)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。 由于雙通道 ABS 難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操縱能力和制動距離等方面得到兼顧，因此目前很少被采用。 (4)單通道 ABS 所有單通道 ABS都是在前后布置的雙管路制動系統(tǒng)的后制動管路中設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)裝置，對于后輪驅(qū)動的汽車只需在傳動系中安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，如圖 31(h)。 圖 31(h) 21