【正文】 ,也稱為地面 制動(dòng)力。如果制動(dòng)系制動(dòng)力小于輪胎 道路附著力 ,則汽車(chē)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(chē)制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)車(chē)輪抱死和滑移。當(dāng)制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)系制動(dòng)力增大到一定值 (大于附著力 )時(shí) ,汽車(chē)輪胎將在地面上出現(xiàn)滑移。 滑移率 S的定義式為 : 1VV rS ? ??? ? ? （ 21） 式中 :S — 滑移率 。 ω — 汽車(chē)車(chē)輪的角速度 。 由上式可知 :當(dāng)車(chē)輪中心的速度 (即汽車(chē)的實(shí)際車(chē)速 ) Vt 等于車(chē)輪的角速度ω 和車(chē)輪滾動(dòng)半徑 r 乘積時(shí) ,滑移率為零 ( S = 0) ,車(chē)輪為純滾動(dòng) 。當(dāng) 0 S 100 %時(shí) ,車(chē)輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)。當(dāng)輪胎純滾動(dòng)時(shí) ,縱向附著系數(shù)為零 。當(dāng)滑移率繼續(xù)增大 ,縱向附著系數(shù)持續(xù)下降 ,直到車(chē)輪抱死 ( S = 100 %) ,縱向附著系數(shù)降到一個(gè)較低值。從圖 1 可以看出 ,如果能將車(chē)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)。 ABS 即是基于這一原理而研制的。圖 縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系?；坡屎涂v向附著系數(shù)之間的關(guān)系曲線隨路面類型的不同，出現(xiàn)峰值的滑移率的取值也會(huì)不一樣，并且對(duì)應(yīng)不同路面 類型的滑移率 縱向附著系數(shù)曲線在峰值附著系數(shù)后曲線下降的速度也不相同，在干燥的路面上下降的快些，在濕滑的路面上略微有些下降。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。 但在同一路面上以不同制動(dòng)初速度制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的附著系數(shù) 滑移率關(guān)系曲線不會(huì)有太大變化。實(shí)際上，汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程就是車(chē)輪和路面之間的一種非線性變化過(guò)程，即車(chē)輪附著系數(shù)隨車(chē)輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)非線性變化的過(guò)程，所以說(shuō)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程是一種非線性的制動(dòng)過(guò)程。 如圖 26： 制動(dòng)時(shí)車(chē)輪受力分析 （ 1）地面制動(dòng)力 （ FB） 如圖 12 所示是汽車(chē)在良好的路面上制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪的受力情況。 當(dāng)汽車(chē)使用制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)鼓（盤(pán)）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(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 提示：地面制動(dòng)力的大小取決于制動(dòng)器制動(dòng)力的大小和輪胎與地面之間的附著力。這時(shí)阻止車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的是制動(dòng)器摩擦力矩 Ｍ μ 。 提示：制動(dòng)器制動(dòng)力是由制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，并與制動(dòng)踏板力成正比。在制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)只有減速滾動(dòng)和抱死滑移兩種狀態(tài)。此時(shí)，制動(dòng)器的制動(dòng)力可全部轉(zhuǎn)化為地面制動(dòng)力。 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。當(dāng)再加大制動(dòng)系壓力時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)力隨著制動(dòng)器摩擦力矩的增長(zhǎng)仍 14 按直線關(guān)系繼續(xù)上升，但是，地面制動(dòng)力已達(dá)到輪胎與地面的附著力值，因此地面制動(dòng)力不再隨制動(dòng)器制動(dòng)力的增加而增加。 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(chē)輛的行駛速度、輪胎與路面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。 采用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的必要性 汽車(chē)直線行駛過(guò)程中，突然緊急制動(dòng)，汽車(chē)車(chē)輪一下子抱死，汽車(chē)仍然向前行滑，輪胎和地面之間發(fā)出嚇人的磨擦聲，汽車(chē)最后終于停了下來(lái)。如果汽車(chē)發(fā)生交通事故，交通警察來(lái)了之后首先總是檢查一下汽車(chē)制動(dòng)痕跡，判斷司機(jī)在事故中是否采取了制動(dòng)措施。當(dāng)輪胎的滑移率在 8%~25%時(shí)，輪胎和她面的摩擦力 (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(chē)將在更短的制動(dòng)距離內(nèi)停車(chē)。由于車(chē)輪抱死，汽車(chē)的側(cè)向附著力變成了零，汽車(chē)輪胎出現(xiàn)側(cè)向滑動(dòng)，汽車(chē)喪夫了控制方向的能力，這是十分危險(xiǎn)的。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(chē)輪側(cè)向附著力最大。最后，當(dāng)輪胎的滑移 率達(dá)到 100%時(shí)，輪胎抱死。此時(shí)汽車(chē)正在轉(zhuǎn)彎中，輪胎開(kāi)始出現(xiàn)側(cè)向滑動(dòng)。上述各種狀態(tài)是極其危險(xiǎn)的。 在制動(dòng)過(guò)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(chē)將在最短的制動(dòng)距離內(nèi)停車(chē)并具有良好的控制方向的能 力。在摩擦系數(shù)小的光滑路面上，司機(jī)在制動(dòng)時(shí)都很小心，唯恐使車(chē)輪抱死，但仍很難做到，原因是司機(jī)不知道車(chē)輪什么時(shí)候抱死。要完成上述制動(dòng)要求確實(shí)難上加難?？墒且坏┯錾暇o急狀態(tài)，大多數(shù)人都是一腳踏死制動(dòng)踏板，使輪胎抱死為此。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(lái)說(shuō)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(wèn)題。當(dāng)不再有可能抱死車(chē)輪時(shí)，再恢復(fù)正常壓力。這樣不但提高了車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了車(chē)輛方向的可控性，而且縮短了 制動(dòng)距離。這種對(duì)制動(dòng)液壓力的改變過(guò)程實(shí)際上就是 ABS 系統(tǒng)控制方法實(shí)施的過(guò)程。 ABS 系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)對(duì)制動(dòng)油壓的控制過(guò)程如圖 27所示。此時(shí) ABS 系統(tǒng)不對(duì)制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行干預(yù)，所以制動(dòng)油壓迅速增加，車(chē)輪減速度也增大。由于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的慣性，車(chē)輪減速度仍然下降一段時(shí)間，然后開(kāi)始減小并小于門(mén)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(chē)輪由減速狀態(tài)進(jìn)入加速狀態(tài)，車(chē)輪速度開(kāi)始回升并靠近車(chē)速，當(dāng)車(chē)輪加速度值達(dá)到設(shè)定的門(mén)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(chē)輪加速度在上升一段時(shí)間后開(kāi)始減小，車(chē)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)。這種控制方法的關(guān)鍵在于對(duì)車(chē)輪加、減速度門(mén)限值 16 的設(shè)定，合適的門(mén)限值可以使車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制在比較理想的范圍內(nèi)。除了設(shè)定車(chē)輪加減速度門(mén)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(mén)限值來(lái)提高控制的質(zhì)量，如參考滑移率門(mén)限值等。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥總成、電動(dòng)泵總成和儲(chǔ)液器等組成一個(gè)獨(dú)立的整體，通過(guò)制動(dòng)管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對(duì)各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。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(kāi)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(guò)程與常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程完全相同。例如，當(dāng) ECU判定右前輪趨于抱死時(shí)， ECU 就使控制右前輪制動(dòng)壓力的進(jìn)液電磁閥通電，使右前進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液不再進(jìn)入右前制動(dòng)輪缸 ，此時(shí)，右前出液電磁閥仍未通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液也不會(huì)流出，右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力就保持一定，而其它未趨于抱死車(chē)輪的制動(dòng)壓力仍會(huì)隨制動(dòng)輪缸的制動(dòng)主缸輸出壓力的增大而增大，如果在右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力保持一定時(shí)， 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(kāi)啟狀態(tài)，右前制動(dòng)輪缸中的部分制動(dòng)液就會(huì)經(jīng)過(guò)處于開(kāi)啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲(chǔ)液器，使右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力迅速減小，右前輪的抱死趨勢(shì)將開(kāi)始消除，隨著右前輪的抱死趨勢(shì)己經(jīng)完全消除時(shí)， ECU就使右前進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都 斷電，使進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入開(kāi)啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)同時(shí)也使電動(dòng)泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)，向制動(dòng)輪缸送制動(dòng)液，由制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液和電動(dòng)泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)，向制動(dòng)輪缸泵送制動(dòng)液，由制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液和電動(dòng)泵通電運(yùn)轉(zhuǎn)，向制動(dòng)輪缸泵送制動(dòng)液，由制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液和電動(dòng)泵泵送的制動(dòng)液都經(jīng)過(guò)處于開(kāi)啟狀態(tài)的右前進(jìn)液電磁閥進(jìn)入右前制動(dòng)輪缸，使右前制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力迅速增大，右前輪又開(kāi)始減速轉(zhuǎn)動(dòng)。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(chē)輪都不發(fā)生制動(dòng)抱死現(xiàn)象。如果對(duì)某車(chē)輪的制動(dòng)壓力可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，稱這種控 制方式為獨(dú)立控制；如果對(duì)兩個(gè)(或兩以上 )車(chē)輪的制動(dòng)壓力一同進(jìn)行調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為一同控制。 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。 圖 31(a,b) 為了對(duì)四個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行獨(dú)立控制，在每個(gè)車(chē)輪上各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，并在通往各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中各設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)分裝置 (通道 )。但在附著系數(shù)分離 (兩側(cè)車(chē)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(chē)產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生制動(dòng)跑偏。 (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(duì)兩前輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行單獨(dú)控制，對(duì)兩后輪的制動(dòng)壓力按低選原則一同控制，其布置形式見(jiàn)圖 31(c)、(d)、 (e)。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(chē)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(lái)檢測(cè)兩后輪的平均轉(zhuǎn)速 。對(duì)前輪制動(dòng)壓力進(jìn)行獨(dú)立控制，可充分利用兩前輪的附著力對(duì)汽車(chē)進(jìn)行制動(dòng)，有利于縮短制動(dòng)距離，并且汽車(chē)的方向穩(wěn)定性卻得到很大改善。 (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。 對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，可以在兩前輪和傳動(dòng)系中各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器。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(wú)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(chē)向轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)方向行 駛，這在高速行駛時(shí)是一種無(wú)法控制的危險(xiǎn)狀態(tài)。 對(duì)于采用此控制方式的前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，如果在緊急制動(dòng)時(shí)離合器沒(méi)有及時(shí)分離，前輪在制動(dòng)壓力較小時(shí)就趨于抱死，而此時(shí)后輪的制動(dòng)力還遠(yuǎn)未達(dá)到其附著力的水平，汽車(chē)的制動(dòng)力會(huì)顯著減小。 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。 圖 31(h) 21 單通道 ABS 一般對(duì)兩后輪按低選原則一同控制，其主要作用是提高汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。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(chē)制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向操作能力得不到保障。 ． 2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成 ABS 系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元 (ECU)和電磁閥三部分組成，其系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)組成圖如圖 32所示。 ABS 工作時(shí) ECU接收傳感器送來(lái)的車(chē)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(chē)輪的速度來(lái)決定對(duì)各個(gè)車(chē)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(chē)輪的液壓控制單元。傳感器的作用是為 ECU 提供車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)情況， ECU 是 ABS 系統(tǒng)的控制中心， ECU 中固化的程序?qū)嶋H上是 ABS 的控制方法，而液壓控制單元是 ABS 控制方法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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(chē)輪速度傳感器送來(lái)的頻率信號(hào)，通過(guò)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。電子控制單元原理圖如圖 33 所示。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(chē)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。 23 圖 33 原理結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn)速傳感器的功用是檢測(cè)車(chē)輪的速度，并將速度信號(hào)輸入 ABS 的電控單元。 圖 35 轉(zhuǎn)速傳感器在車(chē)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。在齒圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此信號(hào)通過(guò)感應(yīng)線圈末端的電纜 1輸入 ABS 的電控單元。 ABS電控單元通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率來(lái)檢測(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速。若車(chē)速過(guò)慢，其輸出信號(hào)低于 1V，電控單元就無(wú)法檢測(cè)；二是響應(yīng)頻率不高。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)。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過(guò)霍爾元件通向齒輪，如圖 37 所示。齒 輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過(guò)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