汽车防抱死系统

1.汽车防抱死制动系统概述

防抱死制动系统的产生

当汽车以较高的车速在外表潮湿或有冰雪的路面上紧急制动时，特别可能会出现如此一些危险的情况：车尾在制动的过程中偏离行进的方向，严重的时候会出现汽车旋转掉头，汽车失往方向稳定性，这种现象称为侧滑；另一种情况是在制动过程中驾驶员操纵不了汽车的行驶方向，即汽车失往方向可操纵性，假设在弯道制动，汽车会沿路边滑出或闯进对面车道，即便是直线制动，也会因为失往对方向的操纵而无法避让对面的障碍物。产生这些危险状况的缘故在于汽车的车轮在制动过程中产生抱死现象，现在，车轮相关于路面的运动不再是滚动，而是滑动，路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得特别小，路面越滑，车轮越轻易出现抱死现象；同时汽车制动的初速度越高，车轮抱死所产生的危险性也越大。这将导致汽车可能会出现下面三种情况：

1)制动距离变长

2)方向稳定性变差，出现侧滑现象，严重时出现旋转掉头

3)方向操纵性丧失，驾驶员不能操纵汽车的行驶方向

防抱死制动系统ABS〔Anti-lockBrakingSystem〕是一种主动平安装置，它在制动过程中依据“车辆一路面〞状况，采纳电子操纵方式自动调节车轮的制动力矩来到达防止车轮抱死的目的。即在汽车制动时使车轮的纵向处于附着系数的峰值，同时使其侧向也维持着较高的附着系数，防止车轮抱死滑拖，提高制动过程中的方向稳定性、转向操纵能力和缩短制动距离，使制动更为平安有效。

随着汽车行驶速度的提高、道路行车密度的增大、以及人们对汽车行驶平安性的要求越来越高，汽车行驶的平安性因此是最应受到关注的咨询题。碍事汽车平安性的因素许多，诸如汽车的制动性、操纵性、行驶的稳定性、抵御外界碍事〔碰撞、擦挂等〕的能力等都碍事汽车的平安性。统计资料显示，在道路交通事故中，大约10%的事故是由于车辆在制动瞬间偏离预定轨道或甩尾造成的.因此完善制动性能是减少交通事故的重要措施。

汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力称为汽车的制动性。汽车的制动性还应包括汽车能在一定坡度的坡道上长时刻停车不动的性能。 汽车的制动性要紧由以下三个方面来评价：

１)制动效能

在一定车速行驶时，采取制动措施后能使车停下的距离称为制动效能。距离越短，越有利于防止交通事故的发生。它是制动性最全然的评价指标。

２)制动时汽车的方向稳定性

它是汽车制动时，维持原有的行驶方向，不发生跑偏，侧滑的性能。汽车制动过程中，不能失往方向稳定性和转向操纵能力。

３)制动效能的恒定性

汽车在连续屡次制动或涉水后仍具备必要的制动功能的能力，即抗衰退性。抗衰退性是指汽车在繁忙工作条件下制动时〔如下长坡时长时刻连续制动〕，制动器温度升高后，其制动效能的维持程度。它是设计制动器及选材中必须认真考虑的一个重要咨询题。

以上三项指标中，前两项指标采纳ABS装置后，其性能都会有明显的改善和提高，对防止交通事故的发生能起到特别好的作用，因此ABS是汽车内十分重要的主动平安装置。

ABS与常规制动系统相比，有以下优点：

1)改善制动效能。这是因为在同样紧急制动情况下，ABS系统能够将滑移率操纵在20%左右，充分利用纵向峰值附着系数和较大的侧向附着系数，使车轮和地面间产生最大的地面制动力，缩短了制动距离。2)改善汽车制动时的方向稳定性。汽车制动时，四个轮子的制动力是不一样的。要是汽车的前轮抱死滑拖，驾驶员就无法操纵汽车的行驶方向，汽车就失往了转向操纵能力，只能按惯性力的方向运行，无法避开行人和障碍物：假设后轮先抱死，那么会出现侧滑、甩尾，甚至使汽车整个调头等严重事故。

3)改善汽车制动时的横向稳定性。要是车轮抱死，横向附着系数〔也称侧向附着系数〕就特不小，汽车极易侧滑。ABS把滑移率操纵在8%~25%之间，横向附着系数较大，有足够的抵抗横向干扰的能力。

4)改善车轮的磨损状况。汽车车轮抱死滑拖会造成轮胎局部杯型磨损，轮胎面磨损也会不均匀，使轮胎磨损消耗增加。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，己超过一套防抱死制动系统的造价，缩短轮胎的使用寿命，ABS系统能够防止这种情况出现。

5)减轻驾驶员的劳动强度，减少驾驶员紧张情绪，提高了乘客的乘坐舒适性和平安性。

6)使用方便，工作可靠，维修简便。制动时只要把足踏在制动踏板上，ABS系统就会依据情况自动进进工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶员也没有必要用一连串的点刹车方式进行制动，ABS系统会使制动状态维持在最正确点。要是发现系统有故障，就会自动恢复为常规制动状态。

1.2防抱死制动系统的开展历史

ABS开展至今，其开展史大致可划分为三个时期。

20世纪30年代至50年代，这一时期是ABS诞生和初步开展的时期。制动防抱死系统最初不是用在汽车内，而是首先用在铁路机车内，以防止火车车轮制动抱死后在钢轨上滑行使制动距离延长，同时造成局部摩擦，致使车轮、钢轨早期损坏和车轮不能平稳旋转而产生噪声和振动。随后又应用于飞机上，以防止飞机着陆后制动跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨损，缩短滑行距离。在30年代机械式防抱死制动系统就开始在飞机上获得应用。由于飞机对制动时的方向稳定性要求高，而ABS的价格占飞机总价格比例较小，机场的场面条件简单，尾部机轮能够精确测量机速，从而可获得正确的滑移率，实现精确操纵等一系列有利条件，使ABS在飞机上的应用取得成功，普及率特别快上升，并特别快成为飞机上的标准装备。汽车内使用ABS始于20世纪50年代，福特汽车公司首先将它装配在汽车内，这开创了汽车使用ABS的先河。1969年，林肯大陆牌III型汽车安装了由凯。海斯研制成功的奥托一林纳防抱死装置。装在后轮上的传感器能发送讯号到杂物箱后面的计算机，当传感器向计算机发出制动器将要抱死讯号时，计算机便操纵制动管路上的真空操纵阀，以落低后制动器的油压。装用ABS的轿车在光滑路面制动时确实提高了其稳定性，但在不行路面上制动，其制动距离较一般制动系的汽车长，加上ABS的体积、质量大，价格高，销路特别有限。制动厂家终于在70代中期停止了ABS汽车的生产。由于科学技术的开展，欧洲随后研制成由数字计算机组成的较为现代型的ABS。数字计算机不易受干扰，速度快，能够把落低增加制动液压循环的次数增加到每秒十余次。其速度完全能够与数字计算机处理数据的速度相匹配。这种较为现代的ABS体积小、质量轻、动作更快、更正确。 波许公司在20世纪60年代初就开始ABS的开发工作，于1978年正式生产出ABS１型汽车防抱死制动系统，以后相继开发出将汽车防抱死制动系统与驱动力自动调节装置有机结合的ABS／ASR系统。该公司于1975年研制出局部集成模拟信号处理的第一代ABS产品，以后又相继研制出全数字化和高度集成化的ABS产品，并将微机操纵用于制动系统中。德国的坦威斯公司〔TEVES〕于1984年首次推出了整体式ABS—坦威斯MK11，该系统将防抱死制动压力调节装置与制动主缸和液压制动助力器组合为一个整体，而在该系统出现往常，所有的ABS根基上将制动压力调节装置作为一个单独的整体，附加在常规的制动系统中，即采纳的根基上不离式结构。20世纪30-50年代，西方国家研制出纯机械式的ABS并少量装备于汽车。到了60年代，模拟电子技术在ABS上开始使用，但因本钞票太高，可靠性也不稳定，未能在汽车内广泛使用。70年代后期出现了数字式电子操纵的ABS，从而揭开了现代ABS大开展的序幕。通过数字化和集成化，使ABS的组件数目大大减少，落低了本钞票，提高了可靠性，欧、美、日的汽车公司逐步在汽车内装备了ABS。进进70年代后，随着电子技术的进步，数字电子技术、大规模集成电路的开展和微机的运用，电子操纵式ABS日趋成熟，本钞票不断落低，同时体积小、质量轻、操纵精度高，其平安效能十分显著，普遍受到人们的迎接和认可，为其迅速普及制造了条件。20世纪80年代ABS向着提高效能本钞票比的方向开展，是汽车ABS研制生产应用迅速开展的时期，加之 的推动作用，ABS已成为汽车内标准装备或选择装备。

1.3防抱死制动系统的开展趋势

1)ABS本身操纵技术的提高。现代制动防抱死装置多是电子计算机操纵，这也反映了现代汽车制动系向电子化方向开展。基于滑移率的操纵算法轻易实现连续操纵，且有十清楚确的理论加以指导，但目前制约其开展的瓶颈要紧是实现的本钞票咨询题。随着体积更小、价格更廉价、可靠性更高的车速传感器的出现，ABS系统中增加车速传感器成为可能，确定车轮滑移率将变得正确而快速。

全电制动操纵系统BBW(Brake-By-Wire)是今后制动操纵系统的开展方向之一。它不同于传统的制动系统，其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，能够省略许多管路和传感器，缩短制动反响时刻，维护简单，易于先进，为今后的车辆智能操纵提供条件。然而，它还有许多咨询题需要解决，如驱动能源咨询题，操纵系统失效处理，抗干扰处理等。目前电制动系统首先用在混合动力制动系统车辆上，采纳液压制动和电制动两种制动系统。

2)防滑操纵系统防滑操纵系统ASR(AccelerationSlipRegulation)或称为牵引力操纵系统TCS(TractionControSystem)是驱动时防止车轮打滑，使车轮获得最大限度的驱动力，并具有行驶稳定性，减少轮胎磨损和发动机的功耗，增加有效的驱动牵引力。防滑操纵系统包括两局部：制动防滑与发动机牵引力操纵。制动局部是当驱动轮〔后轮〕在低附着系数路面工作时，由于驱动力过大，那么产生打滑，当ASR制动局部工作时，通过传感器将非驱动轮及驱动轮的轮速信号采集到操纵器中，操纵器依据轮速信号计算出驱动车轮滑移率及车轮减、加速度，当滑移率或减、加速度超过某一设定阀值时，那么操纵器翻开开关阀，气压由储气筒直截了当进进制动气室进行制动，由于三通单向阀的作用气压只能进进打滑驱动轮的制动气室，在低附着系数路面上制动时，轮速对压力十分敏感，压力稍稍过大，车轮就会抱死。为此利用ABS电磁阀对制动压力进行精细的调节，即用小步长增压或减压，以到达最正确的车轮滑移的效果既能够得到最大驱动力，也可维持行驶的稳定性。

3)电子操纵制动系统由于ASS在功能方面存在许多缺陷,如气压系统的滞后，主车与接车制动相容性咨询题等。为改善这些,出现了电子制动操纵系统EBS(ElectronicsBreakSystem)它是将气压传动改为电线传动，缩短了制动响应时刻。最重要的特点是各个车轮上制动力能够独立操纵。操纵强度那么由司机踏板位移信号的大小来决定，由压力调节阀、气压传感器及操纵器构成闭环的连续压力操纵，如此能够在外环形成一个操纵回路，来实现各种操纵功能，如制动力分布操纵、减速操纵、牵引车与挂车处祸合力操纵等。

4)车辆动力学操纵系统车辆动力学操纵系统VDC(VehicleDynamicsControl)是在ABS的根底上通过测量方向盘转角、横摆角速度和侧向加速度对车辆的运动状态进行操纵。VDC系统依据转向角、油门、制动压力，通过瞧测器决定出车辆应具有的名义运动状态。同时由轮速、横摆角速度和侧向加速度传感器测出车辆的实际运动状态。名义状态与实际状态的差值即为操纵的状态变量，操纵的目应该实是根基使这种差值到达最小，实现的方法那么是利用车轮滑移率特性。车辆动力学操纵系统目的是改善车辆操纵的稳定性，它能够在车辆运动状态处于危险