（车辆工程专业论文）车辆制动安全系统（abs）技术应用研究.pdf

a b s t r a e t 摘要 本文主要探讨了应用技术方法学，即系统的方法和工程实践的结合，在获 得车辆制动安全系统解决方案过程中的应用；并建立了车辆制动安全系统应用 技术的体系框架。 综述了车辆制动安全系统的国内外研究现状，发展动态，发展中的关键问 题和未来的发展方向，同时介绍了车辆制动安全系统的工作原理和组成结构。 通过系统的方法和应用技术的工程实际有机的结合，使理论实践化，工程 实践经验理论化。并且从实际的工程经验中总结出了系统匹配设计方法，包括 系统应用方案设计和其中的主要总成，零部件的匹配设计，通过布置形式，系 统控制模式和系统方案的选择来确定系统应用方案，同时阐释了系统拓展功能 的应用方案，主要有越野路面功能，改善牵引力模式，a s r ，r s c ，e s c ，t p m ，e b l ，b p m 和a c c 的应用方案。对齿圈。传感器，a b s 电磁阀，e c u ，线束，a s r 电磁阀，指 示灯和开关等零部件的匹配设计进行了分析论证，同时获得了相应的设计准则， 为工程设计人员提供了方法和理论依据。 从样车的设计评价和法规评价两个方面，建立了车辆制动安全系统应用技术 的评价体系，获得了相应的评价准则。另外，为设计和使用人员提供了系统的 故障诊断方法，同时通过分析大量的实际车辆维修记录，总结出了系统的常见 故障和解决方案，并提出了降低系统常见故障率的使用准则。 关键词：a b s 系统应用技术，系统方案，设计准则，评价准则，故障诊断方法 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i sa r t i c l em a i n l yd i s c u s s e st h e a p p l y i n go ft h ea p p l i c a t i o ne n g i n e e r i n g m e t h o d o l o g y , i e t h ec o m b i n a t i o no f s y s t e m a t i cm e t h o da n de n g i n e e r i n gp r a c t i c e s ，i n t h es y s t e m a t i cs o l u t i o no f v e h i c l eb r a k i n gs a f e t ys y s t e m ，h e n c es e t su pt h es y s t e m a t i c f r a m eo f a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g yo f v e h i c l eb r a k i n gs a f e t ys y s t e m i ti n t r o d u c e sr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ts t a t u so fv e h i c l eb r a k i n gs a f e t ys y s t e m h o m ea n da b r o a d ，t h ek e yi s s u e so ft h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ，t h ef u t u r ed e v e l o p m e n t t r e n d a sw e l la st h ew o r k i n g p r i n c i p l ea n ds t r u c t u r eo f t h eb r a k i n gs a f e t ys y s t e m t h r o u g ht h ei n t e g r a t i o no fs y s t e m a t i cm e t h o da n dt h ep r a c t i c e so fa p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y , i tm a k e st h et h e o r yp r a c t i c a la n dt h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c e st h e o r e t i c a l o n t h eb a s i so fp r a c t i c a le n g i n e e r i n ge x p e r i e n c e s ，t h ea r t i c l ec o n c l u d e sas y s t e m a t i c m a t c h i n gd e s i g nm e t h o d ，i n c l u d i n gt h ed e s i g no fs y s t e m a t i ca p p l i c a t i o ns c h e m ea n d t h em a t c h i n gd e s i g no fm a j o ra s s e m b l i e s ，s p a r ep a r t st h e r e i n t o ，c o n f i r m i n gs y s t e m a t i c a p p l i c a t i o ns c h e m et h r o u g hs e l e c t i o no fl a y o u t ，s y s t e m a t i cc o n t r o lm o d e m e a n w h i l e i te x p l a i n st h ea p p l i c a t i o ns c h e m eo fs y s t e me x t e n s i o nf u n c t i o n , i n c l u d i n go f f - r o a d f u n c t i o n ，t r a c t i o n m o d e o p t i m i z a t i o n ，t h ea p p l i c a t i o n o fa s r ， r s c ，e s c ，t p m ，e b l ，b p ma n da c c t h ea r t i c l ea l s oa n a l y z e st h em a t c h i n gd e s i g no f c o r r e s p o n d i n gp a r t se g p o l ew h e e l ，s e n s o r , a b ss o l e n o i d ，e c u ，h a r n e s s ，a s r s o l e n o i d ，i n d i c a t o r , s w i t c h ，e t c ，t h e r e f o r eo b t a i n sr e l a t e dd e s i g nr u l e 勰t h em e t h o d a n dt h e o r e t i c a lb a s i sf u re n g i n e e r s b a s e do nt h ed e s i g ne v a l u a t i o na n dr e g u l a t i o ne v a l u a t i o no fp r o t o t y p ev e h i c l e ， t h ea r t i c l ef o r m sa ne v a l u a t i o ns y s t e mo f t h ea p p l i c a t i o nt e c h n o l o g yo f b r a k i n gs a f e t y s y s t e m ，a n dd r a w sr e l e v a n te v a l u a t i o nr u l e s i na d d i t i o n , i to f f e r ss y s t e m a t i cm e t h o d o ff a i l u r ed i a g n o s i st od e s i g n e r sa n dl a s e r s ，s u m m a r i z e st h e 疔e q u e n tf a i l u r ea n d s o l u t i o n so ft h es y s t e mp e rt h ea n a l y s i so fn u m e r o u sp r a c t i c a lr e p a i rr e c o r d s ，a n d a d v a n c e st h eo p e r a t i o nr u l e st or e d u c et h eo r d i n a r yf a i l u r er a t e k e yw o r d s ：a b ss y s t e ma p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y , s y s t e m a t i cs c h e m e ，d e s i g nr u l e ， e v a l u a t i o nr u l e ，f a i l u r ed i a g n o s i sm e t h o d 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务：学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：? 耋砭 叼年弓月7 e t 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月 日年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 ， 纹 1日 第】章绪论 1 1 概述 第1 章绪论 目前，随着中国经济的快速发展和人们经济水平的不断提高，对车辆安全 性、舒适性的要求也越来越高。在这种市场需求的驱动下，国内主机厂也纷纷采 用先进的车辆安全控制系统如a b s ，e b s 和e s p 等等 另外，在标准法规方面，美国是第一个强制要求安装a b s 的国家。早在1 9 7 1 年政府就颁布了f m 、l s s1 2 1 号法规，要求气制动的载货汽车必须安装f i b s ，并规 定了其性能要求和实验方法：后来涉及到的法规还有fmvss1 0 5 ，f m v s s1 3 5 。 欧洲各国于1 9 7 2 年开始起草相关法规，目前大部分欧洲国家都已采用e c e r 1 3 法规，并结合发展情况不断修订。日本的标准是参照欧洲制定的，加拿大、澳 大利亚、韩国等也结合自己的国情，参照f m v s s 或e c e r 1 3 制定了适合本国的 a b s 标准。目前在国内，为了提高汽车的行驶安全性，降低交通事故发生频率， 有关部门先后制定并颁布了一系列标准，主要有g b1 2 6 7 6 1 9 9 9 、g b1 3 5 9 4 2 0 0 3 等，由于国内技术、市场等多方面的原因，相关标准的推广实施和发展研究还 有很多工作要做 其中中华人民共和国国家标准 中规定：本标准作为强制性标准实施，其中以下条款有关车辆必须安 装防抱死装置：( 4 ) 第4 2 ，2 0 条和第4 3 1 3 条： 4 2 2 0 条：最大总质量大于1 2 0 0 0 k g 的m 3 类旅游客车和总质量超过1 6 0 0 0 k g 允许挂接0 4 类挂车的n 3 类车辆必须安装符合g b l 3 5 9 4 中规定的一类防抱制动 装置。4 3 1 3 条：0 4 类挂车必须安装符合g b l 3 5 9 4 要求的防抱制动装置。m 3 类： 除驾驶员座位外，乘客座位超过8 个，且厂定最大总质量超过5 t 的载客车辆：n 3 类：厂定最大总质量超过1 2 t 的载货车辆：0 4 类：厂定最大总质量超过l o t 的挂 车。 目前，w a b c o 公司是全球商用车a b s 制动安全系统的领导者，进入中国市场 已经十多年国内主要的商用车主机厂都采用该产品，如我们与长春一汽等主机 厂开发基于中国路况的商用车a b s 系统，并完成整车匹配安装和试验，并取得 3 第1 章绪论 了海南试验场出具的试验合格报告。a b s 系统根据车型和路面情况，通过电控单 元( e c u ) 控制制动压力，从而控制车轮的滑移率来实现车轮的防抱死，具有成本 低、结构简单、安装方便、不改变原有的车辆制动系统等特点。随着汽车网络 总线平台的搭建。基于国际标准c a n ( c o n t r o l l e ra r e an e t w o r k ) 结构的电控单 元在中国也开始应用。 1 2 国内外研究现状、发展动态 汽车防抱死制动系统( a n t i - l o c kb r a k i n gs y s t e m ) ，即我们通常说的a b s 是汽车的一种主动安全装置，附加于原来的制动系统。其目标是通过对制动力 的控制，防止滑移率过大。控制的实质是对最大附着系数的利用，即在制动过 程中使“车轮一地面”附着力时刻都得到最大的发挥。汽车a b s 可以防止制动 时车轮抱死，从而有效地避免由于车轮抱死而容易出现侧滑、甩尾、无法转向 等交通事故。它充分利用轮胎与路面之间的最大附着力，显著地提高了车辆制 动时方向的稳定性和可操纵性，缩短了制动距离，使制动器的效能得到充分发 挥。因此a b s 己成为目前世界上普遍公认的提高汽车安全性能的有效措施之一。 制动防抱死装置最早应用于2 0 世纪3 0 年代以前的火车上，目的是防止列 车制动时车轮抱死，在钢轨上滑行，造成局部摩擦，致使车轮和钢轨早期损坏。 4 0 年代，为防止飞机着陆后制动跑偏、甩尾，缩短滑行距离，开发了飞机 用a b s 5 0 年代中期，福特汽车公司开始了a b s 在汽车上的应用。 6 0 年代至7 0 年代初，虽然电子技术已解决了复杂的逻辑控制难题，但是功 能和性能受到模拟电子技术水平的限制，其成本和可靠性成为限制a b s 实际应 用的主要原因。此时开发的产品主要是用于后轮控制的a b s 7 0 年代后期，电脑由模拟电路发展为数字电路，从而促进了四轮控制a b s 的开发，a b s 出现在奔驰、宝马等豪华汽车选装件的系列中。 8 0 年代后期，a b s 在汽车上才获得较为广泛的应用由于法规的推动作用， 加之人们对汽车安全意识的增强，汽车安全性在整车性能中占据着越来越突出 的重要地位。 进入9 0 年代后，a b s 的发展和应用非常迅速，并已开发出第五代产品，成 为发达国家许多汽车的标准装备，装车率直线上升。 4 第1 章绪论 目前国外生产a b s 的厂家主要有：美国的d e l c o 公司：德国的b o s c h 公司、 w a b c 0 公司、k n o r r 公司、美国的f o r d 公司、g m 公司、b e n d i x 公司( 现己与k n o r r 合并) 、k e l s e yh e y e s 公司。另外日本本田公司8 0 年代就在其生产的车型上安 装了自主开发研制的防抱死制动系统。随着a b s 技术的日趋完善，制造成本的 降低，a b s 不仅广泛应用在轿车上，而且在国外a b s 也成为卡车的标准配置。 我国从事a b s 的研究始于7 0 年代，当时长春汽车研究所采用逻辑控制电路 对液压制动的轻型货车进行道路防抱死试验。交通部在6 1 2 0 型大客车项目中曾 把气制动a b s 列为攻关项目之一，委托西安公路学院和陕西兴国5 1 4 厂联合研 制，推出了3 5 0 0 - b f b o - - 2 型汽车电子防抱死系统。 在国内，8 0 年代中期，交通部重庆公路研究所研制成f k x - a c i 型防抱死侧 滑装置。 1 9 8 5 年，二汽技术中心引进了德国k n o r r 公司生产的数模混合电子控制a b s ， 并在e q l 4 0 中型货车上进行了装车测试，达到了防抱死制动的要求。 1 9 8 9 年，清华大学汽车工程系开始了液压a b s 系统在b j 2 1 3 吉普车上的应 用研究，但距离1 9 9 2 年颁布的g b l 3 5 9 4 9 2 国标要求仍有明显的差距。 目前，国内生产厂家主要是科密和万安等公司。 1 。3 发展中的关键问题 目前应用的abs 产品基本都是基于车轮加、减速门限值及参考滑移率方 法设计的。这种方式在以下几个方面还有待改进： ( 1 ) f l 限值的设置与很多因素有关，不同的车辆需要不同的匹配技术，需要 较多的道路试验加以验证： ( 2 ) 从理论上讲，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，而是在 它的附近波动，并未达到最佳的制动效果： ( 3 ) 不具备很强的自适应性，难以适应各种制动工况。 要从根本上改变这一状况，就要能够对车轮所处的路面进行实时的监测和 识别，根据路面状况采用不同的控制门限值并采取不同的控制算法和控制逻辑。 从理论角度，关键问题包括实时道路识别技术、确定各种路况下的最佳滑移率、 车辆速度的测量及处理以及控制系统的稳定性等方面。 5 第1 章绪论 针对上述存在的问题，a b s 实际产品的研制主要集中在以下几个方面。 ( 1 ) 利用软件来补偿轮速传感器测量误差( 由传感器和齿轮的制造、安装误差 及腐蚀所引起的) ，以提高轮速信号测量精度； ( 2 ) 将体积小，质量轻、性能可靠、成本低的微电子机械及表面声波探测装 置应用于a b s 中，以测量车辆运行速度： ( 3 ) 将k a l m a n 滤波器与路面探测器结合用于轮胎路面间摩擦的实时估计： ( 4 ) 将一些具有自适性强的控制算法应用于a b s 控制逻辑的设计中，以适应 车辆参数、载荷和路面状况的变化； ( 5 ) 建立a b s 制动系统精确的数学模型： ( 6 ) 在控制器软件设计中考虑了充气不足的影响，设计轮胎气压监视程序。 1 4 发展方向 ( 1 ) 减小体积，降低重量，便于布置。 ( 2 ) 提高a b s 控制方法的自适应性和系统的可靠性，从而进一步提高整车 的安全性能。 ( 3 ) a b s 和驱动防滑控制装置a s r 一体化。 ( 4 ) 汽车动态控制系统v d c 。v d c ( v e h i c l ed y n a m i c sc o n t r 0 1 ) 系统又称 e s p 系统( e l e c t r o n i cs t a b i l i t yp r o g r a m ) 。是把a b s a s r 与电子全控式( 或 半控式) 悬挂、电子控制四轮转向、电子控制自动变速器等在功能、结构上有 机地结合起来，保证汽车行驶的方向稳定性和良好的动态稳定性。 ( 5 ) a b s a s r 与自动巡航控制装置a c c 集成。汽车a c c ( a d a p t i v ec r u i s e c o n t r 0 1 ) 装置是近年来发展起来的又一项汽车主动安全技术，它可使汽车保持 一定的行驶安全车距，主动避免碰撞事故发生，有效地提高公路交通运输能力。 由于a b s 、a s r 和a c c 都要用到相同的轮速采集系统，制动力调节装置以及发 动机调节装置，因此a b s a s r 与a c c 的集成，不仅可以大大降低成本，而且可以 提高汽车的整体安全行驶性能。 ( 6 ) 电子制动系统( b r a k i n gb yw i r e ) ，其中电子机械制动系统( e l e c t r o n i c m e c h a n i c a lb r a k i n ge 船) 是一个全新的制动机构 ( 7 ) 在a b s 系统中嵌入电子制动力分配装置( e l e c t r o n i cb r a k ef o r c e d i s t r i b u t i o ne b d ) ，构成了a b s + e b d 系统。 6 第1 章绪论 ( 8 ) 在a b s 系统的基础上扩展成车速记录仪( v e h i c l es p e e dr e c o r d e r v s r ) ，又称汽车黑匣子，该装置通过实时采集的四个车轮轮速信号，再现交通事 故发生过程中汽车的实际运行轨迹和驾驶员对车辆的操作情况，以便于公安交 通管理部门能准确判断事故的责任。 1 5 理论意义和工程应用价值 随着我国汽车工业的快速发展，更多更新的技术应用到主机厂的生产制造 中。而影响行车安全的制动安全系统( a b s ) 的技术应用，更加具有非常重要的 意义。目前国内在车辆生产中采用了a b s 技术，但就系统方法与工程实践的结 合，在获得车辆制动安全系统解决方案过程中的应用以及建立车辆制动安全系 统应用技术的体系框架并不多见。本文对这方面的研究和探讨，具有理论意义 和工程实用价值。 本论文来源于公司实际的应用工程实践，从商用车主机厂设计角度出发，针 对a b s 系统优化设计、匹配、评价，使用和故障诊断等方面的工程实践经验进 行了系统化地分析研究，获得了车辆制动安全系统( a b s ) 的系统化解决方案， 并建立了系统应用技术的体系框架。 论文通过系统的方法和应用技术的工程实际有机的结合，分析总结出了系 统匹配设计方法，包括系统应用方案设计和其中的主要总成，零部件的匹配设 计，通过布置形式，系统控制模式和系统方案的选择来确定系统应用方案，同 时较深入地阐释了系统拓展功能的应用方案。对主要零部件的匹配设计进行了 分析论证，同时获得了相应的设计准则，为工程设计人员提供了方法和理论依 据。 从样车的设计评价和法规评价两个方面出发，建立了车辆制动安全系统应用 技术的评价体系，获得了相应的评价准则。另外，为设计和使用人员提供了系 统的故障诊断方法，同时通过分析大量的实际车辆维修记录，总结出了系统的 常见故障和解决方案，并提出了降低系统常见故障率的使用准则。 论文的研究成果具有理论意义和工程实用价值。 7 第2 章应用技术的系统化框架 第2 章应用技术的系统化框架 系统是由相互作用与相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有 机整体。系统一词来源于拉丁文s y s t e m a 。“群”，“集合”，系统的反义词是 混沌或混乱c h a o s 。 系统的基本特征 系统是由若干元素组成； 这些元素相互作用，相互依赖； 由于元素间的相互作用使系统作为一个整体具有特定 的功能和用途。 系统的基本构成如下图，系统的输入，系统输出，系统环境，系统结构和系 统边界。 系统输 - _ 系统周界 圈2 ，i 系统的基本构成 对于车辆制动安全系统应用技术的输入是系统应用需求，输出是系统解决方 案，其系统框架如下； 8 第2 章应用技术的系统化框架 9 第2 章麻川技术的系统化框架 图22 系统框架 0 第3 章工作原理和组成结构 第3 章工作原理和组成结构 3 1 系统工作原理 a b s 一是a n t il o c kb r a k i n gs y s t e m 的缩写，防抱死制动系统( a b s ) 的 任务是防止由于制动力过大造成的车轮抱死( 尤其在光滑的路面上) ，从而使得 即使全制动也能维持横向牵引力，保证了驾驶的稳定性和车辆的转向控制性以 及主、挂车制动协调性的最佳效果。同时保证了可利用的轮胎和路面之间的制 动摩擦力以及车辆减速度和停车距离的最优化。a b s 失效时，常规制动系统仍然 起作用。 在1 9 8 1 年的年末，w a b c o 公司和奔驰公司将联合研制的a b s 系统推向了市场。 这种带有单独车轮调节的4 通道系统的设计和控制原理获得了欧洲商用车市场 的认可并形成了世界范围的a b s 标准的基础，这个标准提供了4 通道和6 通道 f i b s 系统的配置。 根据纵向及横向附着系数与滑移率关系的曲线，当滑移率在1 0 3 0 9 6 之间 时，纵向及横向附着系数都可以获得较高的值，进而保证较好的转向能力和制 动能力，因此滑移率是a b s 系统控制的重要参数。 = l o 七 籁 帕垩i 超 叵 蠢 m k p _ n 8 阳 面 o o2 04 0 g o 8 0 制动滑移率 圈3 1 纵向及横向附着系数与滑移率关系的曲线 第3 章j ：作原理和组成结构 a b s 控制的制动循环如下图所示，e c u 接收传感器的轮速信号并进行计算， 从而按照一定的控制逻辑来控制a b s 电磁阀，使制动气室的气压升压，降压和 保压( 图中下面的曲线) 进而达到最优的制动能力。 轮速 以以- n 矿1 ( 鼽力 图3 2a b s 控制的制动循环 a b s 控制原理的描述：在车轮接近抱死的情况下，相应车轮的制动压力将被 释放，并在要求或测得车轮重新加速期间保持恒定，在重新加速之后逐步增加制 动压力。当对于实际的摩擦力来讲制动力又过大时，这一循环重新开始。后桥车 轮被单独控制( i r ) ，前桥车轮对于左右两边不同的路面可以应用修j 下的单独控 制规则。如果不启动非公路模式，可以满足e c e lr 1 3 对l 类a b s 的要求。 2 第3 章工作原理和组成结构 l w h e e l s p e e d 一 ，m l e r e n 0 8s p e e d 一一 j 戈 、 、一 、 _ 一 一 t l + b 弋 - r 、 ? 、 1 ， l n 。 v l i n l e tv a l v e - t 1w ( - lo u t b t w h e 1 - 1 一 1 日 l ， 一 t 2 。 !a l 。l 图3 3a b s 的控制循环 上图是重要控制变量的控制循环的例子，车轮减速度临界值是一b ，车轮加 速度临界值是+ b ，滑移率临界值是九1 和九2 。 如果制动压力增加，车轮逐渐减速，在l 点车轮减速度超过车辆的减速度， 在这一点之前参考速度和车轮速度相同，从这一点开始，参考速度和车轮速度 开始分离直到2 点，车轮达到了更高的减速度。从一个对角线的车轮和另一前 轮的参考速度取一个最大值作为这一对角线两个轮子的共用参考速度。从实际 车轮速度和相应的参考速度计算出车轮滑移率。 在2 点超过了减速度临界值一b ，车轮进入了一九滑移曲线的不稳定区域。 在这一点车轮的制动力已经达到最大，任何制动扭矩的增加只增加车轮减速度。 1 3 第3 章工作原理和组成结构 正因为这个原因制动压力迅速减少，使车轮的减速度减小，车轮减速的时间取 决于车轮制动滞后和“一九滑移曲线在不稳定区域的部分。只有在克服车轮制动滞 后，压力的继续减少才会使得车轮减速度减小。 在3 点，减速度信号低于临界值_ b ，制动压力在t l 时间内保持在一个恒定水 平。通常，在这一时间车轮加速度将超过加速度极限值+ b ，只要超过这一临界值， 制动压力保持恒定。如果在t 1 时间内( 例如在低摩擦系数路面) + b 信号没有产生， 制动压力进一步减少，在这一控制阶段达不到更高的滑移率临界值。 在5 点，低于临界值+ b ，车轮处于旷九曲线的稳定区域并且所用的“值稍低于 最大值。 在t 2 时间内制动压力迅速增加以克服制动滞后，对于第一个控制循环，t 2 是固定的，然后，对每一连续的控制阶段重新计算出新值。最初的快速控制阶 段之后，通过“脉冲”变化使制动压力保持和增加。 这个例子所叙述的控制逻辑并不总是固定的，它会随着车轮对不同摩擦系数 的动态反应作相应的变化，即它可以实现自适应系统控制。所有临界值取决于 不同的参数，例如行车速度、车辆减速度等。 控制循环的次数由a b s 控制一车辆制动一车辆一路面所组成的整个控制系统 的动态反应决定，在这个过程中，附着系数利用率( 最大制动强度和附着系数 的比值) 是最关键的，一般情况下完成3 5 次秒控制循环。但在湿的冰面上 这个数目会减少。下图是4 s 4 m ( 4 通道) 的a b s 系统装在钢板弹簧货车上，在 沥青路面上实际工作的控制循环曲线。 1 4 氯 i ；6 ； 湃 a f ；开 第3 章工作原理和组成结构 时j 创 图3 4a b s 实际工作的控制循环 a b s 系统的一些特殊要求： 1 发动机制动缓速器：在a b s 控制起作用时，发动机制动缓速器将被关 闭。 2 ，羞速锁带a b s 的全轮驱动车辆：当a b s 控制起作用时，差速锁将被关闭 ( 由于每个车轮独立控制的原理) 3 当使用越野路面时，a b s 可以被关闭。 a b s 系统的优点： 1 在紧急制动时保持车辆方向的可操纵性； 2 缩短和优化制动距离。在低附着路面上，制动距离缩短1 0 以上：在正常 路面上，获得最优的路面附着系数利用率一即最佳的制动距离。 3 减少交通事故。 4 减轻驾驶员精神负担。 5 减少轮胎磨损和维修费用。 6 保险费用优惠。 7 具有宣传效应。 1 s 第3 章工作原理和组成结构 3 2 系统组成 w a b c 0a b s ( e 版本) 系统4 s 4 m ( 4 通道) 和6 s 6 m ( 6 通道) 主要组成部件为： 4 个到6 个轮速传感器和夹持体( 夹持体由车辆生产厂车桥厂准备) 4 个到6 个传感器夹紧衬套 4 个到6 个齿圈 4 个到6 个电磁阀 1 个驾驶室线束，包括：1 个a b s 指示灯；2 个带片式保险的电源( 1 个蓄电池电源，1 个点火开关电源) ；2 个地线：1 个继电器或者缓速 器控制接口；1 个用于a b s 越野路面功能的复位开关；1 个符合s a e j 1 9 3 9 的c a n 接口；1 个诊断接1 3 。 1 个车架线束 1 个e c u 防驱动打滑系统，也称为a t c 或a s r ，包括以下附加的部件； 1 个a s r 灯 1 个改变a s r 牵引模式功能的复位开关 1 个差动制动阀( a s r 电磁阀) 1 个双通单向阀 1 个发动机控制接口( s a ej 1 9 3 9 ) 电子制动力限制( e b l ) 包括以下附加的部件： 1 个制动压力传感器( 如：4 4 10 4 00 0 7o ) 4 到6 个高性能电磁阀( 如：4 7 21 9 50 5 50 ) ，代替只有a b s 功能的系 统的电磁阀。 1 6 第3 章丁作原理和组成结构 齿圈 传感器 a b s 电磁 村套 图35a b s 的主要零部件 e c u 电磁阀 图36a b s 主要零部件的安装位置 7 窜k 第4 章系统匹配设计方法 第4 章系统匹配设计方法 4 1 系统方案设计 本章主要讨论a b s 系统的布置方案和具有拓展功能的系统布置方案。 4 1 1a b $ 系统布置方案 a b s 系统的基本布置如下图，齿圈和传感器安装在车桥上，传感器通过线束 与e c u 连接，同时e c u 也通过线束与电磁阀相连接。 1 。齿啊2 ，传黪器3 ，e c u4 电磁阀 图4 i 系统的基本布置 a b s 的具体系统方案取决于车辆的不同和对控制模式要求的差异，w a b c od 型和e 型a b s 有多种变型。取决于e c u 安装位置差异，有驾驶室安装版本和车 架安装版本。目前在中国市场上应用的全部是驾驶室安装版本。 4 1 1 1 布置形式 常用的布置形式主要有：4 s 3 m ( 4 个传感器和3 个电磁阀) ；4 s 4 m ( 4 个传 感器和4 个电磁阀) ；6 s 4 m ( 6 个传感器和4 个电磁阀) ；6 s 6 u ( 6 个传感器和 1 8 第4 章系统匹配设计方法 6 个电磁阀) ；s ：s e n s o r 传感器，m ：m o d u l e 电磁阀 在中国市场上应用最多的是4 s 4 m 和6 s 6 m ，根据车辆的驱动形式不同主要有 以下几种布置形式： a ) a b s 系统4 s 4 m 车辆驱动形式4 x 2 的布置如下图所示，前桥装2 个电磁 阀( 序号4 ) 和2 个传感器( 序号1 3 ) ，后桥装2 个电磁阀( 序号4 ) 和2 个传感器( 序号1 3 ) 。 围4 24 s 4 m4 x 2 的系统布置 b ) a b s 系统4 s 4 m ，车辆驱动形式6 x 2 的布置如下图所示，前桥装2 个电磁 阀( 序号4 ) 和2 个传感器( 序号1 3 ) ，第2 桥装2 个电磁阀( 序号4 ) 和 2 个传感器( 序号1 3 ) ，第3 桥装2 个双通切断阀( 低选通路，气压低的一 端为通路，序号2 0 ) ，第2 桥的电磁阀控制同侧的2 个车轮。 9 第4 章系统匹配设计方法 图4 34 s 4 m6 x 2 的系统布置 c ) a b s 系统4 s 4 m ，车辆驱动形式6 x 4 的布露如下图所示，前桥装2 个电磁 阀( 序号4 ) 和2 个传感器( 序号l3 ) ，第2 桥装2 个 乜磁阀( 序号4 ) 和 2 个传感器( f # 号1 3 ) ，第2 轿的电磁阀控制第3 桥同侧的! i ：轮。 图44 4 s 4 m6 x 4 的系统布置 d ) a b s 系统6 s 6 m ，车辆驱动形式6 x 4 的佰置如卜图所i i ，f 订桥，第2 桥和 2 0 第4 章系统匹配设计方法 第3 桥都装2 个电磁阀( 序号2 ) 和2 个传感器( 序号1 3 ) 。 4 1 1 2 控制模式 a b s 系统对车轮的控制模式主要有以下几种： 1 ) i r：每个轮子单独控制； 优点：从控制制动气室压力的角度，每个轮子单独控制是较优化的控制模 式： 缺点：但是在对开路面上，由于左右车轮附着系数存在较大的差别，这种 控制模式将降低车辆的操纵稳定性。 2 ) m i r ：修正的前桥单独控制： 优点：a 、降低在a b s 控制开始时汽车的摇摆运动，提高行驶稳定性。 b 、转向角的调整角度比较适中，e c er 1 3 法规允许在对开路面上 前2 秒钟转向角的调整角度在1 2 0 度以内，在整个过程中转向角的调整角度 不得超过2 4 0 度。 工作过程：当在低附着系数路面上车轮的制动压力降低时，在高附着系数 路面上车轮的制动压力依然保持在较高的恒定压力：当在低附着系数路面上 车轮的制动压力丌始上升时，其时间滞后于在高附着系数路面上车轮的制动 压力的上升时间，同时两侧车轮在压力上升时应保持协调一致；制动压力变 化的幅度取决于a b s 开始控制的时间和后轮的工作情况。下图是m i r 控制模 2 第4 章系统匹配i 殳计方法 式在对开路而卜- 的实际【：作的曲线。 图4 6m i r 控制模式的实际 。作曲线 3 ) m a r ：修f 的桥控，一个电磁阀控制一个桥e 的两个轮子并n 每个车轮 上都有传感器，低选原则，两个车轮均无抱死。 优点：a 、车辆的摇摆运动较小： b 、在对开路面上转向角的调整角度比较小； 缺点：与m i r 控制模式相比，制动距离加长 4 ) m s r ：修正的侧向控制，一个电磁阀控制同侧两个轮子，就足一个阀司 时控制侧面的两个制动气室，并且缚个车轮 i 都有传感器，低选原则， 两个车轮均无抱死。控制过程与m a r 类似。 j ) v a r ：可变的桥控，一个电磁阀控制一个桥上的两个轮子并且每个车轮上 都有传感器，高选原则，在对开路面【二处于低附着系数的车轮允许抱死。 优点：a 、制动距离与m ir 控制模式基本相同； b 、转向角的调整角度符合e c er 13 法规的要求； 工作过程：车轮在同一附着系数的路面上，工作丁程与m a r 类似，在对开 路面上，孩控制模式允许在低附着系数路面上的车轮暂时抱死，使在高附着系 数路面上的车轮有较大的制动压力，进而缩短制动距离：a b s 循环的最大制动 压力取决于低附着系数路面上车轮的反应，循环的数日，速度和后轮的反应。 第4 章系统匹配设计方法 v a r 控制模式的参数设置必需根据车型来设定，而且需要通过试验来验证。 下图是v a r 控制模式的实际工作曲线。 a b s4 s 3 m 在对开路面上，左面是沥青路面，右面是冰雪路面 图47v a r 控制模式的实际工作曲线 第4 章系统匹配设计方法 a b s4 s 3 m 在对开路面上，左面是冰雪路面，右面是沥青路面 图48v a r 控制模式的实际工作曲线 没有传感器的桥可以被随动控制，主要有以下两种控制模式： 6 ) i n s r ：间接的侧向控制，被另外一个有传感器的桥的电磁阀控制同侧的 车轮。 7 ) i n a r ：间接的桥控，被另外一个有传感器的桥的电磁阀控制同一个车桥 上的车轮。 4 1 1 3 系统方案的选择 对于两轴车来讲，4 s 4 m 是可能布置的最大的系统，即使用4 个车轮速度传感 器和4 个电磁阀。对于三轴车，6 s 6 m 是允许的最大的布置。 如果折中系统成本与系统性能，一些部件就可以省掉。在工厂对e c u 的e p r o m 参数进行设定，可以实现下列系统布置： 2 4 第4 章系统匹配设计方法 表4 i 系统布置 a b s4 x 2 车辆6 x 2 车辆6 x 4 车辆8 x 4 车辆 系统 4 s 3 m 前轿：m a r 前桥1 个电磁阀 后桥：i r 4 s 4 m前桥：i i i r前桥：m i r前桥 m i r第一前桥：m i r 第一后耩；i r第一后薪：i r第二前桥t 闻接侧向控制 后桥：i r第三后桥：被侧向第二后桥：被第一后桥：i r 间接控制侧向间接控制 第二后桥；间接侧向控制 6 s 4 m不用不用前桥：i i i r前桥：m i r 后桥：m s r后桥：m s r 0 s 6 m不用前桥：l i r前轿：i r第一前桥：i r 6 x 2 a s r第一后桥：i r第一后桥：i r第二前桥：间接侧向控制 第二后桥：i r 第二后桥：i r第一后桥；i r 不用a s r第二后桥；i r 不用a s r 6 s 6 m不用前挢：m i r前桥：m i r第一前桥：m i r 6 x 4 a s r第一后桥：i r第一后桥：i r第二前桥；间接侧向控制 第二后桥；i r第二后桥：i r第一后桥：i r 不用a s r第二后桥；i r 根据以上布置形式、控制规则和不同的车型来选择布置方案。 下表是w a b c o 现有的a b s 变型，可以供选择的方案：1 需要w a b c oh a n o v e r 的技 术释放；2 不适用于中间轴可以抱死的车辆；3 带有a s r 功能 第4 章系统匹配设计方法 表4 2w a b c o 的系统布置 a b ss y s t e m4 s - 2 m4 s 3 m4 s 3 m4 s 3 m4 s - 4 m6 s - 4 m6 s - 6 m f r o n t r e a rv a r ，m 1 只，v a r ，m a r m i r m i r m i r ， v e h i d ev a rv a r1 只i ri rm s ri r i r 4 x ：2 1 2 t f x rf rf ) ( ) ” ) ( i) ( 4 x 41 2 t ( ) 2( ) 2( x ) 2 xx 1 2 t xx 4 x 2 ( ) l” 灯 ) ( | t r a c t o r 6 x 2 ) ” rr 6 x 4 1 ) ( ) ” ) ( ，) ( 贤 o x 8 ( ) ( ) ”x xx 8 x 4r好 8 x 6 。8 x 8 xx 4 1 。2a b s 拓展功能的应用方案 a b s 系统在原有的基本功能的基础上，开发出了许多拓展功能，下面主要 介绍一些拓展功能的应用方案。 4 1 2 1 越野路面功能的应用方案 越野路面( o f fr o a d ) 模式可以允许在特殊路面上更大的制动滑移率( 瞬时抱 死) 。越野路面a b s 在车辆速度小于1 5 k m h 时使a b s 控制失去作用，并且允许 更大的制动滑移率直到4 0 k m h 。在速度超过4 0 k m h 时，a b s 控制与通常的控制 模式相同。 显示：在故障导致a b s 灯常亮的情况下之外，选择的越野路面模式由a b s 灯 慢闪提示给驾驶员。可以通过参数设置，改变速度范围和警告灯的功能变化。 开关：e c er 1 3 系列7 要求：当点火开关打开，a b so f fr o a d 功能可以自动重 设。目前越野路面功能的输入通常用一按健式开关实现，因为通过自动重设的 永久性开关，会使系统变得复杂和昂贵。 汽车制造商按照车辆的类型和用途决定是否装这个开关。车辆制造商应该在 第4 章系统匹配设计方法 使用说明书中说明在正常路面下不允许使用越野路面功能，因为在这种条件下 车辆可能不能满足e c er 1 3 一类a b s 的要求。 4 1 2 2a s r 功能和改善牵引力模式的应用方案 一、a s r 的工作原理 a s r ( a n t i s l i pr e g u l a t i o n ) 肪驱动打滑系统也叫自动牵引力控制，从下面 纵向及横向附着系数与滑转率关系的曲线中可以看出，滑移率 控制在1 0 3 0 可以获得较高的横向和纵向附着系数，提高车辆的稳定性。 = ( v w - v v ) v w 1 0 0 ( 4 1 ) x 一一滑移率 y w 一一车轮的速度 v v 一一车辆的速度 1 o n 8 厂一 。 p e