【正文】 三年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時(shí)的愉悅，還是失落時(shí)的惆悵；無論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心 里。等到今秋收獲希望時(shí)，我們已各奔東西去實(shí)現(xiàn)我們的偉大報(bào)復(fù)，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會(huì)。再一次深深地感謝蘇老師的濃濃師恩。 首先，我要感謝本次畢業(yè)論文的指導(dǎo)老師 —— 蘇晨老師。離別時(shí)的心情總是復(fù)雜的，離別時(shí)的思緒總是凌亂的，但離別時(shí)的心聲卻是真摯的。三年的學(xué)習(xí)生活，酸甜苦辣一一飽嘗，無論是開心時(shí)的愉悅，還是失落 時(shí)的惆悵；無論是入校時(shí)的迷茫，還是畢業(yè)時(shí)的感傷，都將化作永久的記憶深深地鐫刻在我心里。等到今秋收獲希望時(shí)，我們已各奔東西去實(shí)現(xiàn)我們的偉大報(bào)復(fù)，將你們所授盡數(shù)回報(bào)社會(huì)。再一次深深地感謝蘇 老師的濃濃師恩。 首先，我要感謝本次畢業(yè)論文的指導(dǎo)老師 —— 蘇晨老師。離別時(shí)的心情總是復(fù)雜的，離別時(shí)的思緒總是凌亂的，但離別時(shí)的心聲卻是真摯的。這兩項(xiàng)將是汽車 ABS 今后的發(fā)展方向。 ABS 已成為當(dāng)今世界上公認(rèn)的提高汽車安全性必不可少的系統(tǒng)。目前已經(jīng)生產(chǎn)出 ABS 和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) (ABR)一體化的組合裝置，如一種基于 ABS 的驅(qū)動(dòng)滑轉(zhuǎn)率調(diào)節(jié)裝置。 ③ 改進(jìn)電磁閥的磁路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高電磁閥的響應(yīng)速度。它可以比 ABS 和 ASR 更好地利用輪胎和路面間的附著潛能，在改善車輛 轉(zhuǎn)向能力和穩(wěn)定性的同時(shí)，進(jìn)一步改善驅(qū)動(dòng)能力和縮短制動(dòng)距離。例如以電控 4WD 為核心的車輛綜合控制，該系統(tǒng)是把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤上各自獨(dú)立的控制 32 系統(tǒng)以電控四驅(qū)動(dòng) (4WD)為核心，將主動(dòng)式四轉(zhuǎn)向 (4WS)、防抱死系統(tǒng) (ABS)、電控空氣懸架、 電控自動(dòng)變速器 (ECT)、電控燃料噴射 (EFI )等系統(tǒng)組合起來，綜合地加以控制。前后車輪的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)經(jīng) ABS 系統(tǒng)的 ECU 處理后輸入牽引力控制計(jì)算機(jī)，并由后者來判斷驅(qū)動(dòng)車輪滑移率。即使在低 p 路面上制動(dòng)，也可以獲得良好的穩(wěn)定性能。眾所周知，在車輛緊急制動(dòng)時(shí) ABS 系統(tǒng)能防止車輪拖地，提高方向可控性和縮短制動(dòng)距離。主動(dòng)懸架系統(tǒng)不僅能控制車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的姿 態(tài)變化，而且能調(diào)節(jié)前后輪的側(cè)偏剛度。這些子系統(tǒng)控制的簡(jiǎn)單疊加并不能獲得良好的綜合性能 因?yàn)樵S多性能指標(biāo)是沖突的，所以存在整體最優(yōu)化的問題。同時(shí)點(diǎn)亮儀表盤上的 ABS 警告燈，提示駕駛員 ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并將故障信息以故障碼的形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，以診斷時(shí)調(diào)取。 電子控制單元中一般設(shè)有兩套運(yùn)算電路，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算和傳遞數(shù)據(jù)，利用各自的運(yùn)算結(jié)果相互比較、相互監(jiān)視，確?？煽啃浴? 2．運(yùn)算電路 運(yùn)算電路的功用主要是進(jìn)行車輪線速度、初始速度、滑移率、加速度和減速度的運(yùn)算，調(diào)節(jié)電磁閥控制參數(shù)的運(yùn)算和監(jiān)控運(yùn)算。 （ 2） 、電子控制單元的基本構(gòu)造 電子控制單元（ ECU）內(nèi)部電路通常包括：輸入級(jí)電路、運(yùn)算電路、電磁閥控制電路和安全保護(hù)電路。 （ 1） 、電子控制單元的功用 電子控制單元（ ECU）是 ABS 的控制中樞。此時(shí)出液電磁閥再次通電處于通流狀態(tài)，低壓儲(chǔ)能室的制動(dòng)液經(jīng)出液電磁閥返回制動(dòng)主缸，低壓儲(chǔ)能室排空，為下一次工作做好準(zhǔn)備。如圖 311c 圖 311c 減壓過程 28 4）、 增壓過程 為了達(dá)到最佳制動(dòng)效果，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后 (與設(shè)定的門限 值比較 )ECU 再次發(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斷電，使進(jìn)液電磁閥處于通流狀態(tài)，出液電磁閥處于斷流狀態(tài)，制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液就會(huì)通過進(jìn)液電磁閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸，該制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之增大，輪速再次被制動(dòng)而下降。如圖 311b 27 圖 311b 保壓過程 3)、 減壓過程 如果在保壓階段車輪仍有抱死傾向，則 ABS系統(tǒng)進(jìn)入降壓階段。 （ 2） 防抱死制動(dòng)過程 : 在制動(dòng)過程中，如果電子控制單元 (ECU)根據(jù)車輪輪速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)判定是否有車輪趨于制動(dòng)抱死傾向。液壓調(diào)節(jié)器工作原理如圖 310 所示。 （ 3）抗電磁干擾能力強(qiáng)，由于輸出信號(hào)在整個(gè)輪速范圍內(nèi)不變，而且幅值較高，所以抗電磁干擾能力很強(qiáng)。其響應(yīng)頻率高達(dá) 20kHz，相當(dāng)于車速為 1000km/h 時(shí)所檢測(cè)的信號(hào)頻率；其三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)。齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個(gè)毫伏 (mV)級(jí)的準(zhǔn)正弦波電壓。目前，國(guó)內(nèi)外 ABS 系統(tǒng)的控制速度范圍一般為 15～ 160km/h，今后要求控制速度范圍擴(kuò)大到 8～ 260km/h 以至更大，顯然電磁感應(yīng)式輪速傳感器很難適應(yīng)。 ABS電控單元通過檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率來檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速。 圖 35 轉(zhuǎn)速傳感器在車輪上的安裝位置 （ 1）電磁式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu) 傳感頭的結(jié)構(gòu)如下圖（圖 36）所示，它由永磁體 極軸 5 和感應(yīng)線圈 4等組成 ,極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。當(dāng) ECU 向電磁閥發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，電磁閥動(dòng)作，對(duì)輪缸壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)車輪的滑移率，使制動(dòng)力在接近峰值區(qū)域內(nèi)波動(dòng)，但又不達(dá)到峰值制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)最佳制動(dòng)效率。電子控制單元是整個(gè)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的核心控制部件，它接受車輪速度傳感器送來的頻率信號(hào)，通過計(jì)算與邏輯判斷產(chǎn)生相應(yīng)的控制電信號(hào)，操縱電磁閥去調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。 ABS 工作時(shí) ECU接收傳感器送來的車輪信號(hào) ，一般為符合 ECU 電壓要求的矩形電壓波，然后固化在 ECU 中的程序根據(jù)各個(gè)車輪的速度來決定對(duì)各個(gè)車輪的制動(dòng)液壓力如何調(diào)節(jié)，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給各個(gè)車輪的液壓控制單元。由于前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力未被控制，前輪仍然可能發(fā)生制動(dòng)抱死，所以汽車制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向操作能力得不到保障。 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(dòng)距離等方面得到兼顧，因此目前很少被采用。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(dòng)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(huì)使汽車向轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)方向行 駛，這在高速行駛時(shí)是一種無法控制的危險(xiǎn)狀態(tài)。 (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(dòng)系統(tǒng)的前后制動(dòng)管路中各設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置，分別對(duì)兩前輪和兩后輪進(jìn)行一同控制。由于三通道 ABS 對(duì)兩后輪進(jìn)行一同控制，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器來檢測(cè)兩后輪的平均轉(zhuǎn)速 。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(dòng)時(shí)，由于同一軸上的制動(dòng)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(dòng)跑偏。 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。在該 ABS中對(duì)應(yīng)于每一個(gè)制動(dòng)輪缸各有一對(duì)進(jìn)液和出液電磁閥，可由 ECU 分別進(jìn)行控制，因此，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力能夠被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，從而使四個(gè)車輪都不發(fā)生制動(dòng)抱死現(xiàn)象。在常規(guī)制動(dòng)階段， ABS 并不介入制動(dòng)壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成 17 中的各進(jìn)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(dòng)泵也不通電運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)主缸至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動(dòng)輪缸至儲(chǔ)液器的制動(dòng)管路均處于封閉狀態(tài)，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力將隨制動(dòng)主缸的輸出壓力而變化，此時(shí)的制動(dòng)過程與常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過程完全相同。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。由于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的慣性，車輪減速度仍然下降一段時(shí)間，然后開始減小并小于門限值 a時(shí)，圖 27 中 2 點(diǎn)，產(chǎn)生保壓信號(hào)， ABS 保持制動(dòng)油壓不變，車輪由減速狀態(tài)進(jìn)入加速狀態(tài)，車輪速度開始回升并靠近車速，當(dāng)車輪加速度值達(dá)到設(shè)定的門限值 +a 時(shí)，圖 27中 3點(diǎn)，產(chǎn)生升壓信號(hào)， ABS 使制動(dòng)油壓上升，車輪加速度在上升一段時(shí)間后開始減小，車輪由加速狀態(tài) 又進(jìn)入減速狀態(tài)，并再次進(jìn)入另一個(gè)控制循環(huán)。 ABS 系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)對(duì)制動(dòng)油壓的控制過程如圖 27所示。這樣不但提高了車輛行駛的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了車輛方向的可控性，而且縮短了 制動(dòng)距離。將傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、判斷、變成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所必需的信息，這部分工作對(duì)于電腦來說是很簡(jiǎn)單的，按照 電腦的指令執(zhí)行操作，這在機(jī)械結(jié)構(gòu)上也不會(huì)有什么大問題。要完成上述制動(dòng)要求確實(shí)難上加難。 在制動(dòng)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(dòng)距離內(nèi)停車并具有良好的控制方向的能 力。此時(shí)汽車正在轉(zhuǎn)彎中，輪胎開始出現(xiàn)側(cè)向滑動(dòng)。在不制動(dòng)的時(shí)候，輪胎前后方向的滑動(dòng)為零，這時(shí)車輪側(cè)向附著力最大。如果司機(jī)能控制輪胎的滑移率，使其在制動(dòng)期間始終處于 8%^25%范圍之內(nèi)，汽車將在更短的制動(dòng)距離內(nèi)停車。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(dòng)痕跡，判斷司機(jī)在事故中是否采取了制動(dòng)措施。 提示：影響附著系數(shù)的因素很多，如路面的狀況、輪胎的花紋、車輛的行駛速度、輪胎與路面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。 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。在制動(dòng)過程中，車輪的運(yùn)動(dòng)只有減速滾動(dòng)和抱死滑移兩種狀態(tài)。這時(shí)阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的是制動(dòng)器摩擦力矩 Ｍ μ 。 當(dāng)汽車使用制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)鼓（盤）與制動(dòng)蹄摩擦片之間的摩擦作用，形成了摩擦力 Ｍ μ ，此力矩與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。實(shí)際上，汽車的制動(dòng)過程就是車輪和路面之間的一種非線性變化過程，即車輪附著系數(shù)隨車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非線性變化的過程，所以說汽車的制動(dòng)過程是一種非線性的制動(dòng)過程。如果這種差別隨路面類型的不同變化比較明顯，則在設(shè)計(jì) ABS系統(tǒng)控制方法時(shí)，就必須考慮到隨路面類型的不同而采取不同的控制目標(biāo)和策略。圖 縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系。從圖 1 可以看出 ,如果能將車輪滑移率控制在 15 %～ 30 %的范圍內(nèi) ,則既可以使縱向附著系數(shù)接近峰值 ,同時(shí)又可以兼顧到較大的側(cè)向附著系數(shù)。當(dāng)輪胎純滾動(dòng)時(shí) ,縱向附著系數(shù)為零 。 由上式可知 :當(dāng)車輪中心的速度 (即汽車的實(shí)際車速 ) Vt 等于車輪的角速度ω 和車輪滾動(dòng)半徑 r 乘積時(shí) ,滑移率為零 ( S = 0) ,車輪為純滾動(dòng) 。 滑移率 S的定義式為 : 1VV rS ? ??? ? ? （ 21） 式中 :S — 滑移率 。如果制動(dòng)系制動(dòng)力小于輪胎 道路附著力 ,則汽車制動(dòng)時(shí)會(huì)保持穩(wěn)定狀態(tài) ,反之 ,如果制動(dòng)系制動(dòng)力大于輪胎 道路附著力 ,則汽車制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)車輪抱死和滑移。車輪的抱死程度和汽 車的地面制動(dòng)力及汽車的側(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)系來調(diào)整車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以避免側(cè)滑摩擦力為零。圖 22 (c)為前后車輪全部抱死時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)彎力和側(cè)向力都為零，這種狀態(tài)很不穩(wěn)定，路面不均勻、左右輪地面制動(dòng)力不相等時(shí)，即 使對(duì)汽車施加很小的偏轉(zhuǎn)力矩，汽車就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而處于危險(xiǎn)狀態(tài)，在不規(guī)則旋轉(zhuǎn)的過程中將制動(dòng)釋放，汽車就會(huì)沿著瞬時(shí)行駛方向急速駛出，這也是很危險(xiǎn)的。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，無法進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)向操作。 車輪抱死時(shí)汽車運(yùn)動(dòng)情況 車輪抱死時(shí)汽車所受到的側(cè)滑摩擦力將會(huì)變的很小，這將使汽車制動(dòng)時(shí)保持方向操縱性和方向穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)彎力和側(cè)向力變的很小，使汽車在制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)一些危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。側(cè)向力越大，汽車的方向穩(wěn)定性越好。這里將作用在前輪上的側(cè)滑 摩擦力稱為轉(zhuǎn)彎力，將作用在后輪上的側(cè)滑摩擦力稱為側(cè)向力。 Fy 為地面作用在每個(gè)車輪上的側(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)和車輪所受的載荷，當(dāng)車輪抱死時(shí)，側(cè)滑摩擦力將變得很小，幾乎為零。地面對(duì)汽車的作用力又分為 :作用在車輪上垂直于地面的支承力和作用在車輪上平行于地面的力。金剛石和 CBN 超硬材料的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大 。其中 BH1203 FB 型 ABS 和BH1101 FB 型 ABS 已通過陜西省科委科技成果鑒定和陜西省機(jī)械工業(yè)局新產(chǎn)品鑒定 ,認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 濟(jì)南程軍電子科技公司以 ABS 專家程軍為代表的濟(jì)南程軍電子科技公司對(duì)ABS 控制算法研究頗深 ,著有《汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐》等專著幾本 ,專門講述 ABS 控制算法 ,是國(guó)內(nèi) ABS 開發(fā)人員的必備資料之一。 吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重