浅谈ABS防抱死装置

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浅谈ABS防抱死装置

随着汽车保有量的增加,人们对安全性日益关注,在电子技术迅速发展的今天,人们开发出许多机电一体化的先进装置来改善汽车的安全性和使用性，ABS防抱死装置就是其中之一。
一、
概述
对汽车较为熟悉的人都知道，汽车在雨路、雪路、冰路上行驶时容易打滑，即使在干燥路面上进行紧急制动时，车轮也容易产生抱死，出现甩尾或不规则旋转运动。特别是左右车轮摩擦系数不同或者汽车从高附着系数突入低附着系数的工况下，汽车将出现最危险的状态。车轮抱死后，制动工况恶化，具体说出现下述的危险工况：
1、
前轮抱死时，不管驾驶员怎样操纵方向盘，汽车也回朝不可想象的方位滑行，更无法躲避前面的旋转运动。
2、
后轮抱死时，即使驾驶员让方向盘固定方向,汽车也朝不可想象的方向滑行，作不规则的旋转运动。
3、
制动距离会变得很长，不能按驾驶员的意志进行制动控制。
4、
前后轮均抱死时，汽车将作不过规则旋转运动，当行进道路是曲线时，汽车就会沿着曲线的切线方向滑行。
5、
对汽车列车而言，会造成折叠现象，使主车与挂车不是一条直线，而形成开口刀形状。上述五种工况均是最危险的状态，最容易出现车祸，而ABS防抱死系统正是为了防止这种危险状态的发生而设置的。ABS系统的任务就是防止和避免在任何路面上游与车轮抱死而产生的各种危险状态。换言之，ABS系统能100%发挥轮胎的制动能力。但值得注意的是ABS系统部不是100%地杜绝车祸，轮胎的制动能力是有一定界限的。因此，即使车上装有ABS系统，驾驶员也要谨慎驾驶，不能粗心大意。
二、
ABS系统的构成

ABS系统有三大部件构成，即轮速传感器、电子控制器、液压或气压调节器。如图1：所示，各自的功能如下。
1、轮速传感器
利用安装在车轮或驱动轴上的传感齿圈，传感器测出车轮或驱动轴的回转速度，并将它转换为一定频率的交流信号，这个频率是和车轮的回转速度成比例的。
2、电子控制器
电子控制企业叫做ECU模块，它具有运算能力，控制功能和监视功能。当电子控制器接受到来自传感器的交流信号，然后运算出车轮的回转速度，在根据车轮速度运算出滑移率、车轮加速度、车轮检速度等控制参数，按照这些控制参数对气压调节器发出控制指令。电子控制器还具有对各种组成部件进行监视功能，当发现其中的部件有故障时，力迹象驾驶员报警，同时停止ABS系统工作，恢复通常的制动系统的性能。
3、压力调节器（液压或气压）

压力节气起步旨在主缸（总泵）和轮缸（分泵）之间，接受到来自电子控制器的指令后，通过电磁阀和压力泵的动作，来直接或间接地控制制动压力的增减，实现控制车轮回转的目的。
三、
ABS系统的工作原理
ABS系统具有许多的不同形式，如4传感器4通道系统、3传感器3通道系统、4传感器3通道系统、4传感器2通道系统、2传感器2通道系统等，但不论何种系统其工作原理是相同的，都是经过减压—保压—增压来实现控制周期的。
1、通常制动时（ABS不工作）
如图2所示，如果不对电磁阀通电，则柱塞位于图2位置，主缸和轮缸是连通的，利用主缸的压力控制可以轮缸的志制动压力增大或减小。这时，液压泵是不工作的。
2、压力减少时
如图3所示，对电磁阀通入较大的事先设定的电流，使柱塞大幅度下移，则主缸和轮缸的通路被切断，同时轮缸和储液器相通，轮缸内液压流入储液缸而得到减小。与此同时，压力泵和驱动马达工作，把流入储液器的制动液加压后输送到主缸方面，准备进行下一个动作周期。这个压力泵也叫做再循环泵，它的作用有两个，其一、把轮缸流出的制动液直接送至主缸高压侧，其二、是防止或减轻ABS动作过程中所造成的制动踏板形成的变化。所以在ABS动作过程中，必须使泵经常地工作。
3、保压时
如图4所示，对电磁法通入较小的设定电流，则柱塞处于中间位置，所有通路被切断，故能保持制动压力。
4、增压时
如图5所示，对电磁阀切断电流，主塞回到最初始位置，主缸和轮缸的通道再次相同，主缸的高压进入轮缸，轮缸的压力升高。这种结构的增压或减压的速度，可以直接改变电磁阀进出液口直径来控制。
由上述可知，电磁阀直接控制轮缸压力，使轮缸压力反应敏感，但当压力泵工作将制动液从低压侧向高压侧输送时，对制动踏板有反冲力，会引起踏板行程的振动。这种现象能够让驾驶员知道ABS开始工作，但同时给驾驶员带来不舒适感。
四、
ABS系统的控制原理
1、滑利率的概念
汽车在行使时，车体的速度和车轮的线速度是相等的，制动时，由于轮胎和路面的摩擦力的作用，使轮胎转速减小，车轮速度和车体速度之差越来越大。这种现象叫做打滑现象。如图6所示，把打滑的程度用滑移率来表示，则有：

滑移率=
由上式可以明白，当车体速等于车轮速度时滑移率为零，随着制动程度的加大，滑移率逐渐加大。当车轮抱死时，滑移率为100%。
2、车轮的加、减速度

对正在转动着的车轮施加制动力，随着制动力的上升，车轮转速减小，产生打滑现象，当缓慢放松制动时，车轮又会从打滑状态恢复得到回转状态，像这样增加或减少的车轮速度在单位时间内的变化量称作加速度或车轮减速度。用等式表达如下：车轮减速度=△V1/△T1

车轮加速度=△V2/△T2

式中符号见图7，制动速度越大，制动强度越大，减速度越大，制动打滑状态下放松越快，车轮加速度越大。
3、滑移率λ和附着系数μ的关系

滑移率和附着系数的关系也叫μ-λ特性，如图8所示，再不施加制动的状态下，即λ=0时，纵向附着系数μB=0,而侧向附着系数μS=μSmax,当达到某一值时, μB=μBmax把这一点的λ叫做λopt。当λ=100%时，μS近视为零。而失去方向性和可控性。
4、车轮抱死的过程
如图9所示，随着制动力的上升，车轮速度减小，在滑移率达到λopt之前输胎转矩和制动力矩是成正比的，因此，可以认为，车轮减速度适合制动力矩的上升速度成正比的。但是, λopt之后，由于μB减小造成轮胎转矩也减小，和制动力矩的差急剧加大，最终是车轮抱死。
5、理想的控制过程
如图10所示，是理想的制动控制。在制动开始时，让压力猛增，使λ迅速达到λopt，也就是让μB迅速达到μBmax值，这样制动距离可以达到最短。但是μBmax可以从0.1(冰路)变化至0.8（干混凝土路），在这样大的范围内的理想控制是无法实现的。唯一可能就是ABS能实现近似理想的控制。
6、以滑移率为控制参数
如图11所示，当达到某一设定值λo时，电子控制器给压力调节器发出减压指令，压力减少后，车轮恢复转动，控制器再发出增压指令，制动压力又开始上升。
7、以车轮减速度-a值为控制参数
如图12所示，当车轮减速度达到某一设定值时，电子控制器给调节器发出减压指令，车轮恢复转动指令后，再开始时升压。
8、以车轮减速度和加速度为控制参数
如图13所示，用-a和+a共同作为控制参数。在-a区域内是减压的，+a区域内是保压的；在+a信号消失后，制动压力开始增压。
五、
ABS系统的发展方向

随着ABS技术的不断发展，根据有关的资料可以发现如下及方面的动向。
1、ABS系统正在从分体式向整体式发展，就是把三大部件做成整体式，以减少连接线路和相同件的数量。
2、ABS系统正在和牵引控制装置ARS系统合为一体，共同实现防滑控制。
3、ABS系统正在和电子控制悬挂、电控转向、自动变速等系统相联系，进行共同控制。
4、ABS系统正朝自动制动方向发展。
5、ABS系统正在向小型、轻量化发展。

whutlxl

纯粹是骗分的嘛，缺乏大量的图片，纯文字的东西也还放个附件！！！

lin2316

怎么这么多如图，可是没看到图呢！

hdjg001

复制黏贴，汽车原理里面东东？