【正文】 裝在EQ145型車上并在各種路面上進行試驗。還有德國戴維斯公司(TEVES)德國瓦布科(WABCO)、美國凱爾西海斯公司(KELSEY HAYES)等，這些公司的ABS產(chǎn)品都在廣泛地應(yīng)用，而且還在不斷發(fā)展、更新和換代。ABS裝置制造商主要有:德國博世公司(BOSCH)，歐、美、日、韓國家的汽車采用的最多。進入90年代后，ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善。ABS控制部分采用了電子控制，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高[3]，制動效果也明顯改善，同時其體積逐步也變小，質(zhì)量也逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強，價格也逐漸降低。機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜使ABS裝置的可靠性差、控制精度低、價格偏高，使ABS技術(shù)在汽車上的推廣應(yīng)用舉步維艱。1936年，德國博世公司(BOSCH)申請一項電液控制的ABS裝置專利，促進了ABS 技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。 ABS防抱死系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢防抱死制動理論最早是1928年由英國人提出來的，基于防抱死制動理論的制動系統(tǒng)首先是應(yīng)用在火車和飛機上。目前國內(nèi)外也有人應(yīng)用新的控制理論，進行ABS控制的探討。因此，要求ABS保證汽車在短時間內(nèi)在各種路面上，各種情況下都能安全制動的難度是相當(dāng)大的。 ABS控制的關(guān)鍵之一就是控制制動過程中的滑移率，從而提高路面附著系數(shù)的利用率，縮短制動距離，提高制動的穩(wěn)定性。因此，探討各種高性能的制動系統(tǒng)和完善制動系統(tǒng)的性能是減少交通事故和促進汽車工業(yè)發(fā)展的重要舉措[1]。汽車制動過程中的安全性也已成為人們關(guān)注的焦點，防抱死制動系統(tǒng)ABS是汽車關(guān)鍵的零部件之一，因此國家、企業(yè)和高校都投入了大量的人力和資源對ABS進行自主研發(fā)。汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)，關(guān)系著汽車制動的安全性。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文第 1 章 緒 論 研究目的與意義隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，就必須進行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。汽車制動過程中的安全性也已成為人們關(guān)注的焦點。目前國內(nèi)許多汽車公司已經(jīng)開始進行汽車自主研發(fā)，要在商業(yè)的競爭中脫穎而出，要擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車，要使我國由一個汽車大國變?yōu)橐粋€汽車強國，就必須進行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。汽車動力性能的提高和高速公路的延伸對汽車安全提出了越來越高的要求，許多國家都為此頒布了嚴厲的汽車安全法規(guī)，汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，已成為人們關(guān)注的焦點。而ABS可以在制動過程中自動、高頻地對制動系統(tǒng)壓力進行調(diào)節(jié)，從而對制動力進行調(diào)節(jié)，使車輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車輪抱死，又充分利用了車輪與路面的附著能力，縮短了制動距離，提高了汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操作能力，達到了最佳制動效果的目的。然而，滑移率和路面附著系數(shù)的關(guān)系又受到很多因素的影響，如車輛本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)、車速、輪胎充氣壓力、輪胎垂直載荷、路面狀況等等[2]。還需要針對不同車型進行大量的參數(shù)匹配試驗，大概需要一年半到兩年的時間，并且需要大量的經(jīng)驗，不僅耗資巨大，而且延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。根據(jù)汽車制動過程的物理實質(zhì)及動力學(xué)分析，對ABS控制器的結(jié)構(gòu)原理、控制方法等方面進行分析和研究，利用AMESim軟件建立車輛防抱死制動系統(tǒng)模型，可以很容易分析液壓系統(tǒng)元件對整個系統(tǒng)的影響。最早官方記錄的汽車防抱制動系統(tǒng)是在英國1932年發(fā)布的專利382241，題目是“制動時防止車輪壓緊轉(zhuǎn)動車輪的安全裝置”。汽車上開始使用ABS始于20世紀50年代中期福特汽車公司，1954年福特汽車公司在林肯車上裝配法國航空公司的ABS裝置，這種ABS裝置控制部分采用機械式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能相對單一，只有在特定車輛和工況下，防抱死控制才有效，因此制動效果并不理想。直到70年代后期，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，為ABS技術(shù)在汽車上的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。這段時期許多家公司都相繼研制了形式多樣的ABS 裝置?，F(xiàn)在發(fā)達國家已廣泛采用了ABS 技術(shù)。美國德科公司(DELCO)，由美國通用及韓國大宇汽車采用；美國本迪克斯公司(BENDIX)，由美國克萊斯勒汽車采用。 國內(nèi)對ABS的研究工作始于八十年代初，研制單位有東風(fēng)汽車公司、交通部重慶公路所、重慶宏安ABS有限公司、陜西興平514工廠與西安交通大學(xué)等。交通部重慶公路所研制的ABS適用于中型汽車，其第一代ABS電子控制單元(ECU) 采用了Z80芯片，第二代ABS產(chǎn)品采用了MCS96系列8098單片機，控制軟件、傳感器和執(zhí)行器都由自己研制，裝車試驗的主要問題是系統(tǒng)對于路況的識別不夠理想。宏安公司是我國批量生產(chǎn)ABS的廠家。重型汽車研究中心1995 年6月對自制的ABS系統(tǒng)進行了道路試驗，但存在一些問題，隨后，課題組重新設(shè)計了軟件及硬件，所生產(chǎn)的ABS基本上己達到國外產(chǎn)品的性能。 ABS正在向小型車普及，但作為附加的安全裝置，它會增加整車的重量并占據(jù)安裝空間，因此要求其體積和重量盡可能小。目前，經(jīng)過優(yōu)化的ABS己可將主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元集成為一體，從而大大減小了體積和成本。ABS的作用是通過控制汽車的縱向制動力來使汽車在制動過程中保持最佳的縱向附著系數(shù)和較好的橫向附著系數(shù)，從而提高汽車的制動性能、方向穩(wěn)定性和操縱性。這樣，它們可共用許多電子元件和系統(tǒng)部件來控制汽車車輪的運動，電子控制和保護裝置都被裝在同一個殼體內(nèi)。1996年，Bosch公司提出了車輛動力學(xué)系統(tǒng)(VDC)的概念，在ABS/ASR的基礎(chǔ)上，加入側(cè)向穩(wěn)定性控制等新內(nèi)容，以實現(xiàn)全工況內(nèi)的汽車運動狀態(tài)最佳[4]。只有取得準確的車輪速度或加速度信號，控制系統(tǒng)ECU才能知道什么時候下達卸壓指令，什么時候下達保壓指令，什么時候下達增壓指令，從而使車輪不致抱死，并不斷減速直到停止。系統(tǒng)取得輪速所花的時間分為硬件轉(zhuǎn)換時間和軟件計算時間。最極端的情況是一個循環(huán)的時間都花在了輪速的計算上。ABS輪速的精度對其以后的輪加減速度和參考車速的計算精度影響很大。實用的輪速算法采用測量脈沖的寬度，經(jīng)過數(shù)字濾波，從而對輪速的結(jié)果進行合理性的判斷修正。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號，計算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進行判斷，輸出控制指令，控制制動壓力調(diào)節(jié)器等進行工作。大多數(shù)電子控制單元是以微處理器為基礎(chǔ)，采用專用集成電路，一般至少有一個微處理器來確?？焖佟⒖煽康靥幚頂?shù)據(jù)。其作用接受ABS 電子控制單元的指令，驅(qū)動調(diào)節(jié)器中的電磁閥動作(或油泵電機動作)，實現(xiàn)輪缸壓力的調(diào)節(jié)。 ABS液壓調(diào)節(jié)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)HCU 要按既定的壓力控制模式，有效地對制動壓力實施控制，又必須滿足以下基本要求： 。目前，而ECU每秒可進行 200次左右計算。 HCU 對制動壓力實施有效控制，應(yīng)使增壓和減壓速率適當(dāng)。加、減速度絕對值小，則制動效能低下；加、減速度絕對值大，會使ABS難以控制，此時不僅影響制動效能，而且會使車輛制動時舒適性降低。 合理的制動壓力取決于路面條件、氣象條件、車輛類別及承載情況等。并且過大的制動壓力波動會引起制動管路的震動，影響ABS的控制效果。它與 ECU 封裝在一起。每對高速開關(guān)閥又由一個常開閥(又稱加壓閥)和一個常閉閥(又稱減壓閥)組成。4個常開閥分別設(shè)置在制動主缸兩腔和液壓助力室至各制動輪缸的制動管路中；而另4個常閉閥分別設(shè)置在各個制動輪缸至蓄能器的制動液通路中。通常在制動開始時，系統(tǒng)中的各電磁閥均不通電，常開閥和常閉閥都處于斷電狀態(tài)，常開閥開啟，常閉閥關(guān)閉，主缸的高壓制動液經(jīng)常開閥進入制動輪缸而不能進入蓄能器?；赜捅玫淖饔檬菍⑿钅芷髦械闹苿右罕没刂鞲?。 ABS工作原理汽車在行駛過程中，車輪在路面上的縱向運動可有滾動與滑動兩種形式，當(dāng)輪胎在路面上滑移時，將改變輪胎與地面間的附著系數(shù)，因而也改變了汽車的制動力。 ()式中，V—汽車行駛速度； S—滑移率； ω—車輪的轉(zhuǎn)動角速度 ABS的產(chǎn)生離不開前人對路面特性的研究。 在輪胎和地面的接觸面上還存在著另一個摩擦力，它作用在車輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。汽車在轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)動方向盤使車輪產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)角，相應(yīng)的產(chǎn)生了側(cè)向附著力，使汽車持續(xù)曲線運動。 側(cè)向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)Sc滑移率S 車輪滑移率與路面附著系數(shù)的關(guān)系，隨著制動力的增加，車輪的滑移率也在不斷增加，隨著滑移率S的增加，縱向附著系數(shù)會達到一個峰值點μh，其對應(yīng)的滑移率為Sc。隨著滑移率的增加，側(cè)向附著系數(shù)在不斷減小，當(dāng)S＝100％時，汽車抗側(cè)向干擾的能力接近于零。如果汽車此時受到很小的側(cè)向干擾(如汽車重力的橫向分力、路面不平整產(chǎn)生的橫向力、橫向風(fēng)力等)，就有可能使汽車發(fā)生側(cè)向滑動，跑偏或者甩尾掉頭等危險工況。 汽車ABS通過自動調(diào)節(jié)制動力矩，使滑移率保持在最佳滑移率Sc附近，充分利用了輪胎與路面的附著能力，提高了制動性能，縮短了制動距離，同時又保持了較大的側(cè)向附著系數(shù)，提高了汽車的抗側(cè)滑能力和轉(zhuǎn)向能力，防止制動過程中側(cè)滑、跑偏和甩尾現(xiàn)象的發(fā)生，保證制動時的安全性，減少交通事故的發(fā)生。AMESim(Advanced Modeling Environment for Simulations ofengineering system)是法國IMAGINE公司自1995年推出的一種新型的高級建模仿真軟件。所有的應(yīng)用庫都提供了將信號端轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)化的多通口功能模塊，方便工程師利用方塊圖靈活、迅速地建立物理系統(tǒng)的模型 建立ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，表示出所要建立模型對象的組成及工作過程的各個環(huán)節(jié)。分析ABS液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。第 2 章 ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 目前，常用的車輛模型主要有一般車輛模型、四輪車輛模型、雙輪車輛模型[10]以及單輪車輛模型。車輛運動方程： ()車輪運動方程： () 車輪縱向摩擦力： () 定義滑移率為： FxNTbVM 單輪車輛模型式中，M－汽車的質(zhì)量； V－汽車的速度； Fx－地面制動力； I－車輪轉(zhuǎn)動慣量； ω－車輪角速度； r－車輪滾動半徑； Tb－制動力矩； Tg－輪胎和地面間的制動力矩； μ－附著系數(shù)； N－車輪對地面法向反力 根據(jù)車輛的運動方程（），（），（）建立Simulink仿真模型，輸入位置動力和縱向附著系數(shù)，輸出為車輛速度、車輪轉(zhuǎn)速及制動距離。由公式（）可得在制動過程中的整車動力學(xué)方程為： () 式中,Vx－汽車縱向速度； Vy－汽車橫向速度； 第一個下標(biāo) f－汽車前輪； 第一個下標(biāo) r－汽車后輪； 第二個下標(biāo) f－汽車左輪； 第二個下標(biāo) r－汽車右輪； rdF－汽車前輪滾動半徑； rdR－汽車后輪滾動半徑； Tbxx－車輪上的制動力； M－整車質(zhì)量； a－質(zhì)心到前軸的距離； b－質(zhì)心到后軸的距離； Iz－整車轉(zhuǎn)動慣量； Ixx－車輪轉(zhuǎn)動慣量； 作為整車模型，還應(yīng)考慮汽車在縱向加速度和橫向加速度下引起的載荷轉(zhuǎn)移考慮到這些因素，作用在各個車輪上的垂直載荷如公式（）。由于ABS是一種快速反應(yīng)機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性起著至關(guān)重要的作用。雷諾數(shù)其定義如下： ()—液體密度(Kg/m3)； —液體的平均流速(m/s)；—不同流動狀態(tài)下的特征尺寸； —液體絕對粘度(Pa) 閥口流量液體流動狀態(tài)為層流狀態(tài)，通過閥體的體積流量： ()—通過閥體的體積流量(m3)； —層流時閥口流量系數(shù)；—閥口截面積(m2)； —液體密度(Kg/m3)；—閥口兩端壓力差； —層流系數(shù)；—雷諾數(shù)絕對粘度與液體密度的比值稱為運動粘度，其定義為： ()—流體的運動粘度(m2/s)； —流體的絕對粘度； —流體的密度(Kg/m3) 制動主缸中模型 ()—制動主缸中壓力； ksp—制動主缸中回位彈簧剛度 真空助力器模型真空助力器閥口中的氣體流動可以看作是氣體在噴嘴中的流動，假定氣體為理想氣體，在真空助力器閥口中的氣流速度遠大于氣體與外界進行熱交換的速度，氣體流過時的能量損失遠小于它具有的總能量，可以忽略。真空助力器閥口中的氣流為亞聲流速狀態(tài)。此時通過閥口的氣體流量為： ()—流過閥口截面積的流量(m3/h)； —閥口流通截面的有效面積(mm2)；—閥口上游絕對壓力(Pa)； —絕對溫度(K)； () i—分別代表四個車輪的制動輪缸； Q2i+1—流入電磁閥的流量； Q2i—流出電磁閥的流量 ()—氣體質(zhì)量； —初始氣體壓力；—初始氣體體積； —氣體體積；—氣體常量； —初始氣體質(zhì)量 回油泵模型 () —葉片寬度； —轉(zhuǎn)子和定子間的偏