【正文】 18 構(gòu)建制動(dòng)集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化、安全化 ............................. 19 提高 ABS 的可靠性、自適應(yīng)性 ............................................................................. 20 增強(qiáng) ABS 控制器的功能，擴(kuò)大使用范圍 ............................................................. 20 提高 ABS 的集成度、減小體積、減輕質(zhì)量 ......................................................... 20 5 結(jié)論與展望 ........................................................................................................................ 22 結(jié)論 ......................................................................................................................... 22 存在的不足 ............................................................................................................. 22 展望 ......................................................................................................................... 22 致謝 .......................................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 25 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 1 1 緒論 ABS 概述 ABS（ AntiLock Brake System）中文 譯為“防抱死制動(dòng)系統(tǒng)”?，F(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)， ABS 既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。近年來由于汽車消費(fèi)者對(duì)安全的日益重視，大部分的車都已將 ABS 列為標(biāo)準(zhǔn)配備。而且如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使行車方向變得無法控制。 隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，安全性日益成為人們選購(gòu)汽車的重要依據(jù)。 ABS 是提高汽車被動(dòng)安全性的一個(gè)重要裝置。汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車上關(guān)系到乘客安全性最重要的二個(gè)系統(tǒng)之一。 ABS 是提高汽車制動(dòng)安全性的又一重大進(jìn)步。 電子式 ABS 是根據(jù)不同的車型所設(shè)計(jì)的，它的安裝需要專業(yè)的技術(shù)，如果換裝至湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 2 另一輛車就必須改變它的線路設(shè)計(jì)和電瓶容量，沒有通用性；機(jī)械式 ABS 的通用性強(qiáng)，只要是液壓剎車裝置的車輛都可使用，可以從一輛車換裝到另一輛車上，而且 安裝只要30 分鐘。 電子式 ABS 的成本較高，相比之下，使用機(jī)械式 ABS 要經(jīng)濟(jì)實(shí)用些。 在 ABS 中，對(duì)能夠獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的制動(dòng)管路稱為控制通道。 （ 1） 四通道式 四通道 ABS 有四個(gè)輪速傳感器，在通往四個(gè)車輪制動(dòng)分泵的管路中，各設(shè)一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器裝置，進(jìn)行獨(dú)立控制，構(gòu)成四通道控制形 式。 性能特點(diǎn)：由于四通道 ABS 是根據(jù)各車輪輪速傳感器輸入的信號(hào)，分別對(duì)各個(gè)車輪進(jìn)行獨(dú)立控制的，因此附著系數(shù)利用率高，制動(dòng)時(shí)可以最大程度的利用每個(gè)車輪的最大附著力。但是如果汽車左右兩個(gè)車輪的附著系數(shù)相差較大 (如路面部分積水或結(jié)冰 )，制動(dòng)時(shí)兩個(gè)車輪的地面制動(dòng)力就相差較大，因此會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩，使車身向制動(dòng)力較大的一側(cè)跑偏，不能保持汽車按預(yù)定方向行 駛，會(huì)影響汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性。 （ 2） 三通道式 三通道 ABS 是對(duì)兩前輪進(jìn)行獨(dú)立控制，兩后輪按“低選原則”進(jìn)行一同控制 (即兩個(gè)車輪由一個(gè)通道控制，以保證附著力較小的車輪不抱死為原則 )，也稱混合控制。 性能特點(diǎn)：兩后輪按“低選原則”進(jìn)行一同控制時(shí)，可以保證汽車在各種條件下左右兩后輪的制動(dòng)力相等，即使兩側(cè)車輪的附著系數(shù)相差較大，兩個(gè)車輪的制動(dòng)力都限制在附著力較小的水平，使兩個(gè)后輪 的制動(dòng)力始終保持平衡，保證汽車在各種條件下制動(dòng)時(shí)都具有良好的方向穩(wěn)定性。但應(yīng)該看到，在緊急制動(dòng)時(shí)，由于發(fā)生軸荷前的附移，在汽車的總制動(dòng)力中，后輪制動(dòng)力所湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 3 占的比例減小，尤其是前輪驅(qū)動(dòng)的小轎車，前輪的附著力比后輪附著力大得多，通常后輪制動(dòng)力只占總制動(dòng)力的 30％左右，后輪附著力未能充分利用的損失對(duì)汽車的總制動(dòng)力影響不大。 對(duì)兩前輪進(jìn)行獨(dú)立控制，主要考慮小轎車，特別是前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，前輪的制動(dòng)力在汽車總制動(dòng)中所占的比例較大（可達(dá) 70％左右），可以充分利用兩前輪的附著力。盡管兩前輪獨(dú)立控制可能導(dǎo)致兩前輪制動(dòng)力不平衡，但由于兩前輪制動(dòng)力不平衡對(duì)汽車行駛方向穩(wěn)定性影響相對(duì)較小，而且可以通過駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱對(duì)由此產(chǎn)生的影 響進(jìn)行修正。 （ 3） 二通道式 二通道 ABS 難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制性和制動(dòng)效能各方面得到兼顧，目前采用很少。 性能特點(diǎn)：?jiǎn)瓮ǖ?ABS 一般都是對(duì)兩后輪按“低選原則”進(jìn)行一同控制。另外前輪制動(dòng)未進(jìn)行控制，制動(dòng)時(shí)前輪仍會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)抱死 ，因而轉(zhuǎn)向操縱能力也未得到改善，但由于制動(dòng)時(shí)兩后輪不會(huì)抱死，能夠顯著的提高制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，在安全上是一大優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的 優(yōu)點(diǎn)，所以在輕型載貨車上廣泛應(yīng)用。只有精湛的駕駛技術(shù)才是終身受益的。 ABS 的優(yōu)點(diǎn)和局限 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 4 ABS 系統(tǒng)的原理是充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，提高汽車制動(dòng)能力。 ABS 系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn) [6]。汽車制動(dòng)時(shí)，四個(gè)輪子上的制動(dòng)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(xiǎn)的；倘若汽車的后輪先抱死，則會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾，甚 至使汽車整個(gè)掉頭等嚴(yán)重事故。汽車生產(chǎn)廠家的研究數(shù)據(jù)表明，裝有 ABS 的車輛，可使因車 輪 側(cè)滑引起的事故比例下降 8%左右。這是因?yàn)樵谕瑯泳o急制動(dòng)的情況下， ABS可以將滑移率控制在 20%左右，即可獲得最大的縱向制動(dòng)力，縮短制動(dòng)距離。事實(shí)上，車輪抱死會(huì)造成輪胎杯形磨損，輪胎面損耗會(huì)不均勻，使輪胎磨損消耗費(fèi)增加，嚴(yán)重時(shí)將無法繼續(xù)使用。 ABS 的第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了乘客的乘坐舒適性和安全性。 ABS 的使用與普通制動(dòng)系統(tǒng)的使用幾乎沒有區(qū)別，緊急制動(dòng)時(shí)只要把腳用力踏在制動(dòng)踏板上， ABS 就會(huì)根據(jù)情況進(jìn)入工作狀態(tài)，即使雨雪路滑， ABS 也會(huì)使制動(dòng)狀態(tài)保持在最佳點(diǎn)。目前 ABS 已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外中高級(jí)轎和客車上得到了廣泛使用。在兩種情況下， ABS 系統(tǒng)不能提供最短的制動(dòng)距離。另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動(dòng)。 ABS 的發(fā)展歷史 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 5 ABS 裝置最早應(yīng)用在飛機(jī)和火車上，而在汽車上的應(yīng)用比較晚。由于車輪和軌道的摩擦，就會(huì)在車輪外圓上磨出一些小平面，小平面產(chǎn)生后，車輪就不能平穩(wěn)地行駛，產(chǎn)生噪聲和震動(dòng)。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。 可惜該書的作者恐怕沒想到這一天竟還要再等 30 年之久 [1]。 精于汽車電子系統(tǒng)的德國(guó)公司 Bosch（博世）研發(fā) ABS 系統(tǒng)的起源要追溯到 1936年，當(dāng)年 Bosch 申請(qǐng)“機(jī)動(dòng)車輛防止剎車抱死裝置”的專利。因?yàn)橥度氲馁Y金過于龐大， ABS 初期的應(yīng)用僅限于鐵路車輛或航空器。 1973 年 Bosch 公司購(gòu)得 50％的 Teldix Gmbh 和 公司股權(quán)及 ABS 領(lǐng)域的研發(fā)成果，1975 年 AEG、 Teldix Gmbh 與 Bosch 達(dá)成協(xié)議，將 ABS 系統(tǒng)的開發(fā)計(jì)劃完全委托 Bosch公司整合執(zhí)行。 進(jìn)入 70 年代后期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為 ABS 系統(tǒng)向湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 6 實(shí)用化發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。盡管 ABS 2 的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式 電子控制裝置相比，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此， ABS2 的控制效果已經(jīng)相當(dāng)理想。以及 Bosch 公司 1986 年推出的具有防抱死制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)防滑功能的 ABS／ ASR 2U 型。 1987 年歐共體頒布一項(xiàng)法規(guī)：要求從 1991 年起，歐共體所有成員國(guó)生產(chǎn)的所有新車型均需裝備防抱死制動(dòng)裝置。日本規(guī)定，從 1991 年起，總質(zhì)量超過 13t 的牽引車、總質(zhì)量超過 1 0t 的運(yùn)送危險(xiǎn)品的拖車，在高速公路 上行駛的大客車都必須安裝 ABS。北美和西歐的各類客車和輕型貨車 ABS 的裝備率已達(dá) 90％以上，轎車 ABS 的裝備率在 60％左右，運(yùn)送危險(xiǎn)品的貨車 ABS 的裝備率為 100％ 。 1936 年 Bosch 公司第一個(gè)獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的專利權(quán)。 1973 年，美國(guó)國(guó)家公路交通安全局（ NHTSA）頒布了 FMVSS121 法規(guī)，規(guī)定采用空氣制動(dòng)的載貨車，必須安裝 ABS 裝置。上世紀(jì) 70 年代早期和中期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，微處理器向數(shù)控電路方向轉(zhuǎn)變，為 ABS 系統(tǒng)向?qū)嵱没l(fā)展奠 定了技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)字計(jì)算機(jī)不易受干擾，響應(yīng)速度快，可以把制動(dòng)液壓循環(huán)的次數(shù)增加到 10 余次／ S，用以調(diào)節(jié)制動(dòng)液壓的電磁閥的開啟、關(guān)閉時(shí)間只需要 0． 004 S，其速度完全可以與數(shù)字計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度相匹配。 1978 年， ABS有了突破性的發(fā)展， Bosch 公司與奔馳公司合作研制出三通道四輪帶有數(shù)字式控制器的ABS—— Bosch ABS 2，并批量 裝于奔馳轎車上。由于微處理器的引入，使 ABS 開始具有了智能，從而奠定了 ABS 的基礎(chǔ)和基本模式。上世紀(jì) 90 年代以后， ABS 技術(shù)已日趨成熟，制造成本不斷降低， ABS 迅速普及。 ABS 系統(tǒng)在歐美日等汽車強(qiáng)國(guó)，得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，裝車率達(dá)到 100％。隨著車輛動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展， ABS 除本身朝著集成化、低價(jià)格、大批量的方向發(fā)展外，還在原有系統(tǒng)上進(jìn)行了擴(kuò)展。 國(guó)內(nèi) ABS 的研究和應(yīng)用概況 近年來， ABS 技術(shù)在我國(guó)也正在推廣和應(yīng)用， 1999 年我國(guó)制定的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 12676l999《汽車制動(dòng)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法 》中已把裝用 ABS 作為強(qiáng)制性法規(guī)。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 8 國(guó)內(nèi)研究 ABS 主要有東風(fēng)汽車公司，交通部重慶公路研究所、濟(jì)南捷特汽車電 子研究所、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等單位，雖然起步較晚，也取得了一些成果。液壓 ABS 由于技術(shù)難度大，國(guó)外技術(shù)封鎖嚴(yán)密，國(guó)內(nèi)企 業(yè)暫時(shí)不能獨(dú)立生產(chǎn)，但在液壓 ABS 方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國(guó)外跨國(guó)公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進(jìn)展和突破。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā) ABS 成功且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)階段。這對(duì)振興我國(guó)汽車工業(yè)與汽車零部件業(yè)具有劃時(shí)代意義，標(biāo)志