汽車電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)
互聯(lián)網(wǎng) panzhihao 汽車構(gòu)造維修 2007-09-01
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汽車電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)
一、序言
汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（AntiLock Brake System），通常叫汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱ABS。
它是汽車上的一種主動(dòng)安全裝置，其作用是在汽車制動(dòng)時(shí)，防止車輪抱死在路面上滑拖，以提高汽車制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動(dòng)距離，使汽車制動(dòng)更為安全有效。
隨著汽車行駛速度的提高、道路行車密度的增大、以及人們對(duì)汽車行駛安全性的要求越來(lái)越高，ABS已經(jīng)成為汽車上的一種重要安全裝置。早在30年代，ABS就運(yùn)用在鐵路機(jī)車的制動(dòng)中，其目的是防止列車制動(dòng)時(shí)車輪抱死后在鋼軌上滑行造成局部摩擦，致使車輪、鋼軌早期損壞和車輪不能平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。40年代，為了防止飛機(jī)著陸時(shí)制動(dòng)跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨損，以及縮短滑行距離，在飛機(jī)上開始采用ABS，并很快成為飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)裝備。50年代被開發(fā)引用到汽車上。進(jìn)入70年代后，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路的發(fā)展和微機(jī)的運(yùn)用，電子控制式ABS日趨成熟，成本不斷降低，并且體積小、質(zhì)量輕、控制精度高，其安全效能十分顯著，普遍受到人們的歡迎和認(rèn)可，為其迅速普及創(chuàng)造了條件。80年代初，還僅在部分高級(jí)轎車上采用，進(jìn)入90年代后，在歐洲、美國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)家，ABS的裝車率大幅度提高，加之法規(guī)的推動(dòng)作用，ABS已成為汽車上標(biāo)準(zhǔn)裝備或選擇裝備。我國(guó)對(duì)ABS的研究始于80年代初，目前國(guó)內(nèi)一些院校、科研單位和生產(chǎn)廠家，正在加快技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)引進(jìn)步伐。上海汽車制動(dòng)系統(tǒng)有限公司引進(jìn)并合資生產(chǎn)的ABS產(chǎn)品已于1997年2月順利投產(chǎn)，其他也有個(gè)別廠家小批量生產(chǎn)。我國(guó)生產(chǎn)的奧迪、桑塔納、捷達(dá)轎車已部分裝用ABS。預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，我國(guó)自己生產(chǎn)的汽車上都會(huì)裝用ABS。
二、ABS的基礎(chǔ)知識(shí)
為了對(duì)采用ABS的必要性有所了解，現(xiàn)介紹以下有關(guān)制動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)。
（一）汽車制動(dòng)性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)
對(duì)汽車的制動(dòng)性能有多方面的要求，因而有多方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)，一般常提到以下三個(gè)方面。它們是：
1．制動(dòng)效能
制動(dòng)效能主要指制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度，通常實(shí)用中多指制動(dòng)距離。制動(dòng)距離是指駕駛員開始踩制動(dòng)踏板到汽車完全停車所行駛的距離。制動(dòng)距離越短，越有利于避免交通事故的發(fā)生，它是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
2．制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性
制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，一般是指制動(dòng)過程中維持汽車直線行駛和按預(yù)定彎道行駛的能力。如果汽車制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑、甩尾、嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)調(diào)頭，都不可能維持原行駛方向，會(huì)使汽車失去方向穩(wěn)定性；如果汽車在彎道行駛中制動(dòng)時(shí)，汽車不再按原來(lái)彎道行駛，出現(xiàn)沖入其它車道或沖出路面，或者即使是直線行駛，也無(wú)法避開障礙物，操縱轉(zhuǎn)向盤也不起作用，則為汽車失去轉(zhuǎn)向控制能力（轉(zhuǎn)向操縱性）。汽車制動(dòng)過程中，失去方向穩(wěn)定性和失去轉(zhuǎn)向控制能力，都是造成交通事故的重要原因。
3制動(dòng)效能的恒定性
制動(dòng)效能的恒定性，主要指抗熱衰退性能�？篃崴ネ诵阅苁侵钙囋诜敝毓ぷ鳁l件下制動(dòng)時(shí)（如下長(zhǎng)坡時(shí)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)制動(dòng)），制動(dòng)器溫度升高后，其制動(dòng)效能的保持程度。它是設(shè)計(jì)制動(dòng)器及選材中必須認(rèn)真考慮的一個(gè)重要問題。
以上三項(xiàng)指標(biāo)中，前兩項(xiàng)指標(biāo)采用ABS裝置后，其性能都會(huì)有明顯的改善和提高對(duì)避免交通事故的發(fā)生能起到很好的作用，因此ABS是汽車上十分重要的主動(dòng)安全裝置。
（二）ABS的優(yōu)點(diǎn)
由上述分析可知，在汽車制動(dòng)過程中，車輪抱死時(shí)危害較大，而且滑移率在20％左右時(shí)，車輪與路面間的縱向附著系數(shù)最大，可獲得最大地面制動(dòng)力，能最大程度地縮短制動(dòng)距離；同時(shí)當(dāng)滑移率在20％左右時(shí)，車輪與路面間橫向附著系數(shù)也較大，使汽車制動(dòng)時(shí)能較好地保持方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力。為了確保行車安全，獲得最佳制動(dòng)性能，制動(dòng)時(shí)防止車輪拖死，并將車輪滑移率控制在理想滑移率附近的狹小范圍內(nèi)，人們才大力進(jìn)行開發(fā)、研制和推行防抱死制動(dòng)系統(tǒng)即ABS。
ABS是在原傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一套防止車輪制動(dòng)抱死的控制系統(tǒng)、該裝置 在制動(dòng)過程中，當(dāng)車輪趨于抱死，即車輪滑移率進(jìn)入非穩(wěn)定區(qū)時(shí)，會(huì)迅速降低制動(dòng)系統(tǒng)壓力，使車輪滑移率恢復(fù)到靠近理想滑移率的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，通過自動(dòng)、高頻率地對(duì)制動(dòng)系壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)（其頻率高達(dá)每秒十多次），使車輪滑移率保持在理想滑移率附近的狹小范圍內(nèi)，以達(dá)到充分利用車輪與路面間縱向峰值附著系數(shù)和較高的橫向附著系數(shù)，實(shí)現(xiàn)防止車輪抱死和獲得最佳制動(dòng)性能。
應(yīng)當(dāng)指出的是，采用傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，盡管駕駛員也知道間歇性的踩、放制動(dòng)踏板防止車輪抱死，但再有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員也無(wú)法精確地做到判斷和控制，特別是在緊急制動(dòng)時(shí)，都不可能將車輪滑移率控制在理想范圍之內(nèi)，往往會(huì)使車輪抱死，尤其是汽車在結(jié)冰、下雨打滑的路面上制動(dòng)時(shí)，很容易產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾和失去轉(zhuǎn)向控制能力，此時(shí)駕駛員往往產(chǎn)生一種緊張情緒，缺乏安全感。
概括起來(lái)ABS的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）制動(dòng)時(shí)保持方向穩(wěn)定性；
（2）制動(dòng)時(shí)保持轉(zhuǎn)向控制能力；
（3）縮短制動(dòng)距離
（4）減少輪胎磨損；
（5）減少駕駛員緊張情緒。
三、ABS的工作原理
當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通（ON）時(shí)，ABS保護(hù)繼電器的電磁線圈中就會(huì)有電流流過，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。經(jīng)過短暫的自檢后，如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在影響其正常工作的故障，會(huì)保持其自檢時(shí)的工作狀態(tài)，即關(guān)閉ABS系統(tǒng)。此時(shí)壓力調(diào)節(jié)器中各電磁閥的電磁線圈均不通電，各電磁閥均保持在制動(dòng)壓力增大狀態(tài)，汽車恢復(fù)常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)工作。經(jīng)過自檢，未發(fā)現(xiàn)影響系統(tǒng)正常工作的故障，ABS就進(jìn)入等待工作狀態(tài)。
汽車行駛過程中，各輪速傳感器連續(xù)地向ABS電腦輸入各車輪的輪速信號(hào)。當(dāng)車速超過8km/h后，如果駕駛員踩下制動(dòng)踏板進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)燈開關(guān)閉合，蓄電池給ABS電腦一個(gè)電壓信號(hào)。ABS電腦收到蓄電池電壓信號(hào)后，就判定汽車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。它將根據(jù)輪速傳感器輸入的信息，對(duì)四個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。
在制動(dòng)過程中，各車輪制動(dòng)未出現(xiàn)趨于抱死時(shí)，ABS不工作，此時(shí)制動(dòng)過程與常規(guī)制動(dòng)過程完全相同。在制動(dòng)過程中，當(dāng)ABS電腦判定有車輪制動(dòng)趨于抱死時(shí)，就開始對(duì)相應(yīng)的控制通道進(jìn)行防抱死控制，將車輪滑移率控制在最佳范圍之間，直至汽車速度很低或停止。
在制動(dòng)過程中，如果汽車為高速急轉(zhuǎn)彎，當(dāng)汽車的橫向加速度達(dá)到一定值時(shí)，橫向加速度開關(guān)中的一對(duì)觸點(diǎn)就會(huì)斷開，ABS電腦不再有蓄電池電壓信號(hào)，ABS電腦由此判定汽車橫向加速度已超過設(shè)定的界限值，就會(huì)對(duì)其防抱死控制過程進(jìn)行修正，使ABS更為有效地工作。
ABS保護(hù)繼電器，是用來(lái)防止蓄電池極性接反或蓄電池電壓過高時(shí)損壞ABS電腦，起保護(hù)作用。
四、ABS的基本組成
現(xiàn)代ABS盡管采用的控制方式、方法以及結(jié)構(gòu)形式各不相同，但除原有的傳統(tǒng)的常規(guī)制動(dòng)裝置外，一般ABS都是由傳感器、電子控制器和執(zhí)行器三大部分組成。其中傳感器主要是車輪轉(zhuǎn)速傳感器，執(zhí)行器主要指制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。
1、車輪轉(zhuǎn)速傳感器
車輪轉(zhuǎn)速傳感器是ABS中最主要的一個(gè)傳感器。車輪轉(zhuǎn)速傳感器常簡(jiǎn)稱為輪速傳感器，其作用是對(duì)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，獲得車輪轉(zhuǎn)速（速度）信號(hào)。
2．電子控制器
ABS的電子控制器（Electronic Control Unit），常用ECU表示，簡(jiǎn)稱ABS電腦。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號(hào)，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度功、滑移率等，并進(jìn)行判斷、輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行工作。另外，ABS電腦還有監(jiān)測(cè)等功能，如有故障時(shí)會(huì)使ABS停止工作并將ABS警示燈點(diǎn)亮。
3．制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器
制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是ABS中的主要執(zhí)行器。其作用是接受ABS電腦的指令，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作（或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等），調(diào)節(jié)制動(dòng)系的壓力，使之增大、保持或減小，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系壓力的控制功能。
由于ABS是在原來(lái)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加一套控制裝置形成的，因此ABS也是建立在傳統(tǒng)的常規(guī)制動(dòng)過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作的。在制動(dòng)過程中，車輪還沒有趨于拖死時(shí)，其制動(dòng)過程與常規(guī)制動(dòng)過程完全相同；只有車輪趨于抱死時(shí)，ABS才會(huì)對(duì)趨于抱死的車輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通常，ABS只有在汽車速度達(dá)到一定程度（如 5 km／h或 8 km／h）時(shí)，才會(huì)對(duì)制動(dòng)過程中趨于抱死的車輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)汽車速度降到一定程度時(shí)，因?yàn)檐囁俸艿�，車輪制�?dòng)抱死對(duì)汽車制動(dòng)性能的不利影響很小，為了使汽車盡快制動(dòng)停車，ABS就會(huì)自動(dòng)終止防抱死制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)，其車輪仍可能被制動(dòng)抱死。
在制動(dòng)過程中，如果常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，ABS會(huì)隨之失去控制作用。若只是ABS發(fā)生故障、常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)正常時(shí)，汽車制動(dòng)過程仍像常規(guī)制動(dòng)過程一樣照常進(jìn)行，只是失去防抱死控制作用。現(xiàn)代ABS一般都能對(duì)系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有失效保護(hù)和自診斷功能，一旦發(fā)現(xiàn)影響ABS正常工作的故障時(shí)，將自動(dòng)關(guān)掉ABS，恢復(fù)常規(guī)制動(dòng)，并將ABS警示燈點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出警示信號(hào)，提醒駕駛員及時(shí)進(jìn)行修理。
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