防抱死制動系統(tǒng)

1、防抱死制動系統(tǒng)一、汽車防抱死制動系統(tǒng)的基本概念汽車防抱死制動系統(tǒng)即英文 ANTILOCK BRAKING SYS-TEM ，縮寫 ABS。采用電子控制式制動防抱死系統(tǒng)，可在汽車制動過程中，對車輪的運動狀態(tài)進行迅速、準確而又有效的控 制，使車輪盡可能地處于最佳運動狀況。即在汽車制動時使車輪的縱向處于附著系數(shù)的峰值，同時使其側 向也保持著較高的附著系數(shù)，從而使汽車具有良好的防側滑能力和最短的制動距離，以提高車輛行駛的安 全性。二、汽車采用制動防抱死系統(tǒng)的必要性1、直線行駛中的制動汽車直線行駛過程中，突然緊急制動，汽車車輪一下子抱死，汽車仍然向前滑行，輪胎和地面之間發(fā)出嚇 人的磨擦聲，汽車最后終于停

2、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剎車痕跡，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。這反映了一般人的頭腦里，存 在著一種根深蒂固的錯誤概念，仿佛車輪不抱死，該汽車的制動器就不好用似的。這是不正確的。當輪胎的滑動率在10%-20%時，輪胎和地面的摩擦力（附著力）最大。如果輪胎的滑動率過大的話，附著力反而要降低。如果司機能控制輪胎的滑動率，使其在制動期間始終處于 10%-20%范圍之 內，汽車將在更短的制動距離內停車。1 .轉向時的制動當汽車轉向時，如果汽車緊急制動的話，和直

3、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 向附著力變成了零，汽車輪胎出現(xiàn)側向滑動，汽車喪失了控制方向的能力，這是十分危險的。汽車的側向附著力和制動力之間的關系十分緊密。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，輪胎的滑動率增加，側向附著力逐漸減速小。最后，當輪胎的滑動率達到100%時，輪胎抱死。這樣汽車的側向附著力幾乎等于零。此時汽車正在轉彎中，輪胎開始出現(xiàn)側向滑動。在車輪抱死之后，方向盤已經不起作用了，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)生旋轉現(xiàn)象最后停車，如果前后

4、輪都抱死的話，汽車一邊轉一邊 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。2 .最佳制動系統(tǒng)在前面兩部分里，介紹了在制動過程中，如果始終能使輪胎的滑動率處于10%-20%范圍之內的話，汽車將在最短的制動距離內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，輪胎一旦開始轉動再踏動制動踏板使車輪抱死，如此反復操作。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了。當然，司機在駕駛室內

5、根本看不到車輪是否抱死，至于按一定輪胎滑動率去操作制動，那更不是凡人所能 達到的境界了。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。當然技術熟練的 司機在某種程度上能根據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)據進行整理、判斷、變成執(zhí)行機構所必需 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，這在機械結構上也不會有什么大問題。

6、上述三者的結合體就是我們要介紹的防抱死制動系統(tǒng)（ABS ）。三、防抱死制動系統(tǒng)的發(fā)展汽車防抱死系統(tǒng)（ABS ）的開發(fā)可以追溯到本世紀初期，早在 1928年防抱死制動理論就被提出，在 30 年代機械式防抱死制動系統(tǒng)就開始在飛機上獲得應用。由于飛機對制動時的方向穩(wěn)定性要求高，而ABS的價格占飛機總價格比例較小，機場的場面條件簡單，尾部導輪可以精確測量機速，從而可獲得正確的滑動 率，實現(xiàn)精確控制等一系列有利條件，使ABS在飛機上的應用取得成功，普及率很快上升。進入50年代，汽車防抱死制動系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關注。福特（ Ford ）公司曾于1954年將飛機的制 動系統(tǒng)移植在林肯 （Lincoln

7、）轎車上；凱爾塞德伊斯（Kelse-Hayes ）公司在1957年時將稱為“Automatic 的防抱死制動系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結果表明防抱死制動系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯勒（ Chrysler ）公司在這一時期也對稱為"Skid Control ”的防抱死制動系統(tǒng)進行了試驗研究。由于這一時期的各種防抱死制動系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉速傳感器和機械 式制動壓力調節(jié)裝置，為此，獲取的車輪轉速信號不夠精確，制動壓力調節(jié)的適時性和精確性也難于保證， 控制效果并不理想。裝用 ABS的轎車在光滑路面制動時確實提高了其穩(wěn)定性，但在不好路面上制動

8、，其制 動距離較一般制動系的汽車長，加上ABS的體積、質量大，價格高，銷路很有限。制動廠家終于在70年代中期停止了 ABS汽車的生產。由于科學技術的發(fā)展，歐洲隨后研制成由數(shù)字計算機與電磁閥調制器組成的較為現(xiàn)代型的ABSo數(shù)字計算機不易受干擾，速度快，可以把降低增加制動液壓循環(huán)的次數(shù)增加到每秒十余次。用以調制制動液壓的電 磁閥的開啟，關閉時間只需要千分之十余次。其速度完全可以與數(shù)字計算機處理數(shù)據的速度相匹配。這種 較為現(xiàn)代型ABS的體積小、質量輕、動作更快、更準確。波許公司在1978年率先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的ABS波許ABS2，并且裝備在奔馳車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS發(fā)展的序幕。瓦布科

9、（Wabco ）公司和奔馳公司合作于 1981年推出了大客車和載貨汽車用的氣壓式現(xiàn)代ABSo波許公司在1983年推出了在波許 ABS2基礎上改進的波許 ABS2S型ABS。波許ABS2S更適合于批量生 產，而且質量也比波許 ABS2小。坦威斯（TEVES ）公司于1984年首次推出了整體式 ABS坦威斯MK H，該系統(tǒng)將防抱死制動壓力調 節(jié)裝置與制動主缸和液壓制動助力器組合為一個整體，而在該系統(tǒng)出現(xiàn)以前，所有的ABS都是將制動壓力調節(jié)裝置作為一個單獨的整體，附加在常規(guī)的制動系統(tǒng)中，即采用的都是分離式結構。坦威斯II在1985年首先被裝備在福特公司生產的林肯馮克叫型轎車上。自80年代中期以來，A

10、BS向著提高效能成本比的方向發(fā)展。波許公司在1985年對其ABS2S進行了結構簡化和系統(tǒng)優(yōu)化，推出了經濟型的ABS 波許ABS2E德爾科（DELCO ）公司也于1991年推出了更為經濟的四輪防抱死制動系統(tǒng)德爾科ABS VIo該系統(tǒng)主要用于美國通用公司（GM） 1991年后制造的汽車。據報道，1985年聯(lián)邦德國已有70%的大客車和40%重型貨車安裝 ABS （指當年新產品）。大眾公司從1986 年10月起，在全部輕型貨車后軸安裝了單通道ABSo進入90年代，ABS發(fā)展愈來愈快，歐洲和美國、日本等地區(qū)均在高速發(fā)展ABS。到1995年，轎車中裝用ABS的比例，美國、德國、日本分別達 55%、50%與

11、35% ;貨車中裝用ABS的比例分別為50%、50% 與 45%。第二節(jié)制動防抱死系統(tǒng)的分類ABS有兩大類：兩輪系統(tǒng)和四輪系統(tǒng)。一、 兩輪系統(tǒng)早期的轎車和現(xiàn)在的貨車多采用后軸兩個車輪裝用ABS的結構。這就是雙輪系統(tǒng)。轎車前輪承受的垂直載荷較大，制動時，由于慣性力的作用，前輪載荷進一步加大，后輪的垂直載荷會減 少到轎車總重的20% 30% o后輪垂直載荷很小，可提供的附著力（地面制動力）小，所以后輪容易提前 抱死。貨車滿載時后軸的垂直載荷很大，常達到60%-70% ,當然在制動時后軸能提供的附著力，后制動器常較前制動器大。但是貨車空載時，后軸垂直載荷大幅度下降，后軸制動力矩就顯得過大了，制動時后

12、輪抱死現(xiàn) 象，提高汽車制動時的行駛穩(wěn)定性。兩輪系統(tǒng)的優(yōu)點是結構比較簡單，價格較低。下面介紹一下兩輪系統(tǒng)的低選原則。兩輪系統(tǒng)的兩個車輪制動器是共用一條控制油路和一個電磁閥的，即所謂單通道”的。系統(tǒng)根據兩個車輪中，附著力較小的車輪來選定極限壓力進行防抱死作用的原則稱為低選原則。例如，左輪在干混凝土路面上，右輪在冰雪上；左輪的附著力大，右輪的附著力很小。根據低選原則，當右輪有抱死趨勢時，ABS就應起作用，以防止右輪抱死，此時左輪當然更不會抱死。若根據附著力大的左輪來確定極限壓力進行防抱 死，則右輪必早已抱死（這稱為高選原則）。因此，根據低選原則工作的 ABS兩輪系統(tǒng)，可以確保兩個車輪都不抱死，而留有

13、較大的側向附著力的儲備，提高了防止后軸側滑的能力，提高了制動時的行駛穩(wěn)定性。當然，這也減少了后左輪的制動力矩，減少后輪可能提供的地面制動力。但是對轎車而言，后輪的制動力 本來較小，所以對總的地面制動力影響不大。二、四輪系統(tǒng)更完善的ABS當然是四輪系統(tǒng)。這樣可以做到制動距離短，保持轉向能力并防止后軸側滑汽車急轉?，F(xiàn)代 轎車多為四輪系統(tǒng)。四輪系統(tǒng)的后兩輪同兩輪系統(tǒng)一樣，也是單通道并按抵原則工作的。但是前兩輪是獨立工作的，各自有其 控制油路、電磁閥與速度傳感器，即所謂雙通道”的。這樣整部汽車就是裝了通道的ABS 了，假若左輪在干混凝土地面，右輪在冰雪上，側左輪在充分利用了干混凝土地面的附著力，開始有

14、抱死的動向時，ABS起防抱死作用；右輪在充分利用冰雪的附著力，開始出現(xiàn)抱死的動向時，ABS起防抱死作用。即各自都在充分利用其附著力的條件下進行防抱死作用，汽車的總地面制動力大。但前面左、右輪的地面制動力是不 相等的。前軸左、右車輪地面制動力不相符，不會成為太大的問題，因為裝用ABS汽車的前懸架設計中已考慮了這種地面制動力的不相等而設法消除了它們的不良影響。此外，駕駛員還可以通過掌握方向盤來消除這種影 響。制動防抱死系統(tǒng)的基本組成ABS通常都由車輪轉速傳感器、制動壓力調節(jié)裝置、電子控制裝置和ABS警示燈組成，在不同的 ABS系統(tǒng)中，制動壓力調節(jié)裝置的結構形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內部

15、結構和控制邏輯也可能不 盡相同。1 .車輪轉速傳感器為了檢測車輪的轉速，在前后左右各車輪上都安裝一個輪速傳感器。這種布置方法被稱為傳感器布置方式。在前輪驅動汽車上，可使用 3傳感器方式，即在前差速器前部安裝一個車輪轉傳感器，然后在左右后輪各 安裝一個車輪轉速傳感器。齒輪脈沖信號發(fā)生器裝在車輪上，齒輪脈沖信號發(fā)生器產生的脈沖數(shù)和車輪的轉速成正比。 以上傳感器信號都輸往電子控制裝置。2、制動壓力調節(jié)裝置一般汽車的制動系統(tǒng)分為三個獨立的液壓系統(tǒng)，即左前輪、右前輪和左右后輪。制動壓力調節(jié)裝置按照電 子控制裝置中電腦的指令，通過增壓、保持油壓、調壓來調節(jié)上述三個系統(tǒng)4個車輪的制動油壓。制動壓力調節(jié)裝置附

16、有專用的電動泵，如果需要提高油壓，驅動電動機提高油壓。3、電子控制裝置基于各車輪傳感器送來的信號，利用電子控制裝置的電腦，按預先確定好的判斷程序計算各車輪的制動力 根據計算結果，如果需要加大制動力，就打開進油電磁閥，如果需要解除制動就打開泄油電磁閥。一、防抱死制動系統(tǒng)的工作過程在ABS中，每個車輪上各安置一個轉速傳感器，將關于各車輪轉速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝 置根據各車輪轉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的控制指令。制動壓 力調節(jié)裝置主要由調壓電磁閥總成、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，制動壓力調節(jié)裝置受

17、電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調節(jié)。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，調壓電磁閥總成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閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉，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，電子控制裝置根據車輪轉 速傳感器輸入的車輪轉速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱死制動壓力

18、調節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪制動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液 電磁閥轉入關閉狀態(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，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉入 開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動液就會經過處于開啟狀態(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

19、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已經完全消除時，電子控 制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉入關閉狀 態(tài)，同時也使電動泵通電運轉，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，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，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動。ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復地經歷保持一減小一增大過程，而將趨于抱死車輪的滑動率控制在

20、峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內，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，制動壓力調節(jié)循環(huán)的頻率可達 320HZ。在該ABS中對應于每一個制動輪缸各有一對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控 制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。盡管各種ABS的結構形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應循環(huán)調節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死的，而且，各種ABS在以下幾個方面都是相同的。(1) ABS只是汽車的速度超過一定以后(如 5km/h或8km/h ),才會對制動過程中趨于抱死的車輪進行防

21、抱死制動壓力調節(jié)。當汽車速度被制動降低到一定時，ABS就會自動中止防抱死制動壓力調節(jié)，此后，裝備ABS汽車的制動過程將與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程相同，車輪被制動抱死對汽車制動抱死。這是因為在汽車的速度很低時，車輪被制動抱死對汽車制動性能的影響已經很小，而且要使汽車盡快制動停車，應必須使車輪制動抱死。(2) 在制動過程中，只有當被控制車輪趨于抱死時，ABS才會對趨于抱死車輪的制動壓力進行防抱死調 節(jié)；在被控制車輪還沒有趨于抱死時，制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同。(3) ABS都具有自診斷功能，能夠對系統(tǒng)的工作情況進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)存在影響系統(tǒng)正常工作的故障 時將自動地關閉 ABS,并將ABS警示燈點亮，向駕駛發(fā)出警示信號，汽車的制動系統(tǒng)仍然可以像常規(guī)制 動系統(tǒng)一樣進行制動。ABS特點1、在低附著系數(shù)的路面上制動時，應一腳踏死制動踏板在