高二物理ABS防抱死系统结题报告叶剑滔.ppt

小心！车来了！ 我才是 主角！ 驾驶汽车在潮湿的沥青路面上或是有积雪的道路 上进行紧急制动时，车辆尾部会翘起，严重时车 辆会打转。 在积雪的路面上，由于出现行驶轮迹，以及部分 路面从积雪中露出，这时如果车辆的左右车轮中 的一个在无雪的道路上，而另一个在有雪的路面 上行驶时，就极有可能发生车辆打转的现象。 如果在这样的条件下进行紧急制动，就很难掌握 住方向盘。有可能闯入其它车道或无法避开道路 上的障碍物。防抱制动装置(Antilock Braking System，简称ABS)就是为了防止这种危险状况而 开发的装置。 主角 是在这种背景下出生 防抱制动装置与原来的制动系统（制动总泵、盘式制动器、鼓式制动器 、压力限制阀等）共同构成汽车的主动安全装置。本世纪80年代中期汽车才 开始使用ABS装置，没有装设ABS的汽车，如果在行驶中用力踩踏制动踏板， 车轮会急速降低转速，最后车轮停止，但车身依然保持惯性向前滑动。这种 现象在车轮与路面之间会发生较大的滑移，当出现这种状况时，汽车轮胎对 路面的侧滑摩擦力几乎消失，于是就会出现下述几种情况。 (1)转向盘操纵不灵，严重时出现车辆打转现象。 (2)操纵性下降，达不到转向要求。 (3)制动距离延长，超过一般的制动制动距离 以上几种情况是很容易发生行车事故的。 咦？主人还 没给我装ABS 呢主人， 请小心驾驶 ！ ABS的基本原理是，根据行驶中的轮胎与路面间的摩擦对 各车轮给予不同的最佳的制动力，通常采用控制车轮的制 动液压的方法。 其基本功能是可感知制动轮每一瞬间的运动状态，并根据 其运动状态相应地调节制动力的大小，避免出现车轮的抱 死现象，可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距 离，有效的提高行车的安全性。 装有ABS的车辆在积雪或冰冻的路面上、下雨天的打滑路 面，以及在多弯道的各种状况中，可以放心的操纵方向盘 ，进行制动。在未装ABS的车辆上，很难做到这一点。 哇，主人要给 我装ABS！ 撞到东西 可是会很 疼呢！ 照相么？等我先摆个pose _ 我们的小白真是相当的“酷”啊！ 现在绝大部分轿车早已将ABS(制动防抱死系统)作为标准配置，但要说真正了解ABS的 主要功用，知道ABS到底能于什么，这样的人并不多，于是就出现了一些对ABS的误解。 驾驶过不带ABS轿车的朋友都知道，如果遇到紧急情况将制动踏板踩到底，便能听见 轮胎一声尖叫，于是在路面上留下了两条黑黑的轮胎印，这就是因为车轮不能转动(专业 术语称之为“车轮抱死”)而与路面发生了的滑动摩擦留下的。 其实对轮胎的磨损还是次要的，车轮一旦抱死，车子极易失去控制，从而出现危险的 情况。如果前轮发生抱死，最直接的便是失去转向能力，此时打转向盘根本无济于事，而 只能祷告车子赶快停下来！ 如果后轮发生抱死，转向能力倒是存在，但极有可能出现后轮侧滑，严重时便出现甩 尾。车子一旦发生侧滑或甩尾，尤其是在高速行驶时，车身便完全失去了控制，只能听天 由命了! 基于制动时车轮抱死会使驾驶员失去对汽车的控制，从而使得驾乘人员的生命安全受 到严重威胁，那么如何才能有效地解决制动时车轮抱死这种情况呢?ABS(制动防抱死系统) 就是由此而诞生的。 顾名思义，制动防抱死系统就是在制动时车轮不会抱死。 - 我们今天有幸请来专家A来介绍一下 - A先生，请你和我们分享你对ABS的了解 ABSABS到底能干什么到底能干什么 专家A轻轻咳嗽了一下，然后介绍 可以想象，当驾驶者紧急制动时快速踩下制动踏板后，前轮不会抱死， 转向能力依旧存在，那就完全可以在制动时采取措施避开前方的危险。如果 后轮也不会抱死，侧滑和甩尾也将不会出现，对车身的控制依然在驾驶者手 中。 经过前面的简单分析可以得出这样一个结论，其实ABS最重要的功能并不 是为了缩短制动距离，而是为了能够尽量保持制动时汽车的方向稳定性。 制动防抱死系统起作用时，车轮与路面的摩擦属滚动摩擦，这会充分利 用车轮与路面之间的最大附着力进行制动，从而提高制动加速度，缩短制动 距离，但最重要的还是保证汽车的方向稳定性。 ABS工作时就相当于以很高的频率进行点刹，于是在紧急情况下踩制动踏 板，肯定会感到制动踏板在颤动，同时也会听到制动总泵发出的“哒哒”声 ，这便是ABS在正常工作。由于制动总泵在不断调整制动压力，从而对制动踏 板有连续的反馈力。因此，在这种情况下，一定要“坚定不移”地踩住制动 踏板，同时采取积极措施避险。 总之，ABS只是辅助安全系统，其作用都是非常有限的，因此千万不可百 分之百依赖于这些系统，只有安全驾车才是最重要的。 保持安全车距和合理车速是安全行驶的前提条件，它的作用大于任何安全装置。保持安全车距和合理车速是安全行驶的前提条件，它的作用大于任何安全装置。 智者话： 现在，很多车型上都安装了ABS，同一种车型有没有ABS，通常价差1万2 万元。也有朋友常问：“我的车没ABS，可以加装吗?”或是经常看到一些广 告：某某修理厂承诺给客户安装价廉物美的ABS，性能如何好等等。 先要彻底认识ABS “ABS”中文译为“防锁死刹车系统”。它是一种具有防滑、防锁死等优 点的汽车安全控制系统。ABS是常规制动装置基础上的改进型技术。它的工作 原理是，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传 感器，通过计算机控制。紧急刹车时，一旦发现某个车轮刹死，计算机立即 指令压力调节器使该轮的制动分泵泄（减）压，使车轮恢复转动，达到4个车 轮同时刹车的目的。ABS的工作过程实际上是“抱死松开抱死松开”的 循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效地克服紧急 刹车时车辆跑偏、侧滑、甩尾现象，防止车身失控等情况的发生。 ABS的种类可分机械式和电子式两种，机械式的结构简单，主要是一个机 械阀，利用阀体内一个橡胶气囊对刹车压力的反馈来不断放松，制动，从而 达到轮胎不抱死的结果，目前一些国产皮卡和低档客车大部分采取了这种装 置。工作原理简单，它没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号，完全依 靠预先设定的数据来工作。也就是说，不管车在积水路面，结冰路面或是泥 泞路面和良好的水泥沥青路面，它的工作方式都是一样的。如果在水泥沥青 路面行驶的话，制动效果就会大打折扣啦。 加装ABS有学问 1万多加装ABS值不值 而电子式不然，它由轮速传感器，线束，电脑，ABS液压泵，指示灯等等部件构成 。能根据每个轮的摩擦力、转速、转弯角度、车身倾斜度等来向行车电脑发出信号， 由电脑分配刹车力度频率，能对每只轮施加不同的制动力度，从而达到科学合理分配 制动力的效果。 机械式只是用部件的物理特性去机械的动作，而电子式是运用电脑对各种数据进 行分析运算从而得出结果的。两者虽然都称ABS，却完全是两码事，如果硬要把们归为 一类，那也是祖父和孙子的关系。 了解了ABS的工作原理和作用后，你就不会因为多花一两万块钱而不买有ABS系统 的车了。 加装ABS有大学问 如果自己的车没有ABS，可否加装呢？机械式ABS一般通用性强，只要是液压制动 的一般都可以装上，时间大致40分钟，国产的价格在200元左右，但它的效果就远远不 及电子式ABS。如果把安装机械式ABS比作一次美容手术，那么加装电子式的就是一次 器官移植了，首先遇到的是一个“匹配”问题，要看这个器官和人体合适不合适，会 不会排斥，这是个极其复杂的过程。 据介绍，开发一个ABS产品，先要考虑车型，使用环境，用途，还要结合发动机、 悬挂、变速箱、电脑管理系统等等综合考虑，每款车的ABS都是不尽相同的，各有各的 特点。要加装一个ABS，需要更换四个轴承座、前轮的左右牛轴、后轴毂、线束、传感 器、ABS液压泵。ABS，指示灯、电脑，刹车油管和制动液，还要对于安装部位进行强 度校核。所以自己安装是既不明智也不划算的。 要拐弯了哦 来个美丽的转弯 眼前将会是怎样的景色呢？ ABS安装的四要四不要 ABS(防抱死制动系统)作为一种主动安全装置，在现代汽车上运用已经很广泛了。由 于其在制动过程中的控制方式及工作过程与以往普通的制动系统有所区别，因此在使 用保养方面也与传统的制动系统有所不同，否则会引发ABS系统故障。 总结多年的维修经验，笔者认为车主在使用装有ABS系统的汽车时要做到“四要” 、“四不要”。 四要 (1)要始终将脚踩住制动踏板不放松。这样才能保证足够和连续的制动力，使ABS 有效地发挥作用。 (2)要保持足够的制动距离。当在良好路面上行驶时，至少要保证离前面的车辆有 3s的制动时间；在不好的路面上行驶，要留给制动更长一些的时间。 (3)要事先练习使用ABS，这样才能使自己对ABS工作时的制动踏板振颤有准备和 适应能力。 (4)要事先阅读汽车驾驶员手册。这样才能进一步理解各种操作。 附件： 四不要 (1)不要在驾驶装有ABS的汽车时比没有装ABS的汽车更随意。有些 车主认为汽车装有ABS后，安全性加大，因此在驾驶中思想就会放松，为 事故埋下隐患。 (2)不要反复踩制动踏板。在驾驶有ABS的车时，反复踩制动踏板会使 ABS的工作时断时续，导致制动效能降低和制动距离增加。实际上，ABS 本身会以更高速率自动增减制动力，并提供有效的方向控制能力。 (3)不要忘记控制转向盘。在制动时，ABS系统为驾驶者提供了可靠的 方向控制能力，但它本身并不能自动完成汽车的转向操作。在出现意外状 况时，还得需要人来完成转向控制。 (4)不要在制动过程中，被ABS的正常液压工作噪声和制动踏板振颤吓 住。这种声音和振颤都是正常的，且可让驾驶者由此而感知ABS在工作。 汽车ABS系统25年回顾 ABS（自动防抱死刹车系统）可说是行车安全历史上最重要的三大发明（另外两个是安全气囊与 安全带），ABS也是其它安全装置（如ESP行车动态稳定系统与EBD刹车力分配系统）的基础。 今年是ABS系统诞生25周年纪念。过去的二十五年中，ABS系统拯救了近15000名北美地区驾 驶者的宝贵生命，让我们趁这个机会回顾一下ABS系统的发展及它带给汽车产业的影响 摘要1 在1941年出版的汽车科技手册中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死 危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的一天，也代表交通安全史上的一个重要里程碑” 摘要2 根据ACEA（欧洲车辆制造协会）的调查，今天每一辆欧洲生产的新车都搭载了ABS系统，全 世界有超过60的新车拥有此项装置 撰文Corrado Pilota 2004年是历史上第一部量产的民用型ABS（Antilock Braking System，自动防抱死刹 车系统）诞生的第25周年纪念。在过去的四分之一世纪中，ABS系统不但持续进步、精益求精， 也帮助许多车主从鬼门关前逃过一劫。在介绍ABS系统过去25年的巨大贡献之外，我们还要回顾 ABS的发展史。 AUTO.SOHU.COM 2004年11月23日17:08 附件： 25年还是有点漫长呢 4500字 “自动防抱死刹车”的原理并不难懂，在遭遇紧急情况时，未安装ABS系 统的车辆来不及分段缓刹只能立刻踩死。由于车辆冲刺惯性，瞬间可能发生 侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况！而装有ABS系统的车 辆在车轮即将达到抱死临界点时，刹车在一秒内可作用60至120次，相当于 不停地刹车、放松，即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹 车时方向失控与车轮侧滑，同时加大轮胎摩擦力，使刹车效率达到90以上 。 从微观上分析，在轮胎从滚动变为滑动的临界点时轮胎与地面的摩擦力 达到最大。在汽车起步时可充分发挥引擎动力输出（缩短加速时间），如果 在刹车时则减速效果最大（刹车距离最短）。ABS系统内控制器利用液压装 置控制刹车压力在轮胎发生滑动的临界点反复摆动，使在刹车盘不断重复接 触、离开的过程而保持轮胎抓地力最接近最大理论值，达到最佳刹车效果。 ABS的运作原理看来简单，但从无到有的过程却经历过不少挫折（中间 缺乏关键技术）！1908年英国工程师J. E. Francis提出了“铁路车辆车轮 抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Mohl的“液压刹车安全装置”与 Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版 的汽车科技手册中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死 危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通安全史上的一 个重要里程碑”，可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。 当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么？首先该装置需要一套系统 实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小，在那个没 有集成电路与计算机的年代，没有任何机械装置能够达成如此敏捷的反应！ 等到ABS系统的诞生露出一线曙光时，已经是半导体技术有了初步规模的 1960年代早期。 精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追 溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。 1964年（也是集成电路诞生的一年）Bosch公司再度开始ABS的研发计划 ，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论，这是ABS（ Antilock Braking System）名词在历史上第一次出现！世界上第一具 ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的 任务。因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器 。Teldix GmbH公司从1970年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车 辆的原型机ABS 1， 该系统已具备量产基础，但可靠性不足，而且控制 单元内的组件超过1000个，不但成本过高也很容易发生故障。 1973年Bosch公司购得50的Teldix GmbH公司股权及ABS领域 的研发成果，1975年AEG、Teldix与Bosch达成协议，将ABS系统的开 发计划完全委托Bosch公司整合执行。“ABS 2”在3年的努力后诞生！有别 于ABS 1采用模拟式电子组件， ABS 2系统完全以数字式组件进行设计， 不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠 性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。两家德国车厂奔驰与宝马于 1978年底决定将ABS 2这项高科技系统装置在S级及7系列车款上。 在诞生的前3年中，ABS系统都苦于成本过于高昂而无法开拓市场。从 1978到1980年底，Bosch公司总共才售出24000套ABS系统。所幸第 二年即成长到76000套。受到市场上的正面响应，Bosch开始TCS循迹控 制系统的研发计划。1983年推出的ABS 2S系统重量由5.5公斤减轻到4.3 公斤，控制组件也减少到70个。到了1985年代中期，全球新出厂车辆安装 ABS系统的比例首次超过1，通用车厂也决定把ABS列为旗下主力雪佛兰 车系的标准配备。 1986年是另一个值得纪念的年份，除了Bosch公司庆祝售出第100万 套ABS系统外，更重要的是Bosch推出史上第一具供民用车使用的TCS/ ASR循迹控制系统。TCS/ ASR的作用是防止汽车起步与加速过程中发生驱 动轮打滑，特别是防止车辆过弯时的驱动轮空转，并将打滑控制在10到 20范围内。由于ASR是通过调整驱动轮的扭矩来控制，因而又叫驱动力控 制系统，在日本又称之为TRC或TRAC。 ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，两者合并使用可形成更佳 效果，构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制(ABS /ASR)系统。这套系 统主要由轮速传感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驱动器、ASR驱动器 、副节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及 行进过程中，引擎ECU根据轮速传感器输入的信号，当判定驱动轮的打滑现 象超过上限值时，就进入防空转程序。首先由引擎ECU降低副节气门以减少 进油量，使引擎动力输出扭矩减小。当ECU判定需要对驱动轮进行介入时， 会将信号传送到ASR驱动器对驱动轮（一般是前轮）进行控制，以防止驱动 轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。第一款搭载ASR系统的新车型 在1987年出现，奔驰S 级再度成为历史的创造者。 随着ABS系统的单价逐渐降低，搭载ABS系统的新车数目于1988年突 破了爆炸性成长的临界点，开始飞快成长，当年Bosch的ABS系统年度销售 量首次突破300万套。技术上的突破让Bosch在1989年推出的ABS 2E系 统首次将原先分离于引擎室（液压驱动组件）与中控台（电子控制组件）内 ，必须依赖复杂线路连接的设计更改为“两组件整合为一”设计！ABS 2E系 统也是历史上第一个舍弃集成电路，改以一个8 k字节运算速度的微处理器 （CPU）负责所有控制工作的ABS系统，再度写下了新的里程碑。该年保时 捷车厂正式宣布全车系都已安装了ABS，3年后（1992年）奔驰车厂也决 定紧跟保时捷的脚步。 1990年代前半期ABS系统逐渐开始普及于量产车款。Bosch在1993 年推出ABS 2E的改良版：ABS 5.0系统，除了体积更小、重量更轻外， ABS 5.0装置了运算速度加倍（16 k字节）的处理器，该公司也在同年年 中庆祝售出第1000万套ABS系统。 ABS与ASR/ TCS系统已受到全世界车主的认同，但Bosch的工程团 队却并不满足，反而向下一个更具挑战性的目标：ESP（Electronic Stabilty Program，行车动态稳定系统）前进！有别于ABS与TCS仅能 增加刹车与加速时的稳定性，ESP在行车过程中任何时刻都能维持车辆在最 佳的动态平衡与行车路线上。ESP系统包括转向传感器（监测方向盘转动角 度以确定汽车行驶方向是否正确）、车轮传感器（监测每个车轮的速度以确 定车轮是否打滑）、摇摆速度传感器（记录汽车绕垂直轴线的运动以确定汽 车是否失去控制）与横向加速度传感器（测量过弯时的离心加速度以确定汽 车是否在过弯时失去抓地力），在此同时、控制单元通过这些传感器的数据 对车辆运行状态进行判断，进而指示一个或多个车轮刹车压力的建立或释放 ，同时对引擎扭矩作最精准的调节，某些情况下甚至以每秒150次的频率进 行反应。整合ABS、EBD、EDL、ASR等系统的ESP让车主只要专注于行 车，让计算机轻松应付各种突发状况。 延续过去ABS与ASR诞生时的惯例，奔驰S 级还是首先使用ESP系统的 车型（1995年）。4年后奔驰公司就正式宣布全车系都将ESP列为标准配备 。在此同时，Bosch于1998及2001年推出的ABS 5.7、ABS 8.0系统 仍精益求精，整套系统总重由2.5公斤降至1.6公斤，处理器的运算速度从 48 k字节升级到128 k字节，奔驰车厂主要竞争对手宝马与奥迪也于2001 年也宣布全车系都将ESP列为标准配备。Bosch车厂于2003年庆祝售出超 过一亿套ABS系统及1000万套ESP系统，根据ACEA（欧洲车辆制造协会 ）的调查，今天每一辆欧洲大陆境内所生产的新车都搭载了ABS系统，全世 界也有超过60的新车拥有此项装置。 “ABS系统大幅度提升刹车稳定性同时缩短刹车所需距离 ”Robert Bosch GmbH（Bosch公司的全名）董事会成员 Wolfgang Drees说。不像安全气囊与安全带（可以透过死亡数目 除以车祸数目的a比例来分析），属于“防患于未然”的ABS系统较难 以真实