防抱死制动系统

1、防抱死制动系统一、汽车防抱死制动系统的基本概念汽车防抱死制动系统即英文 ANTILOCK BRAKING SYS-TEM ，缩写 ABS。采用电子控制式制动防抱死系统，可在汽车制动过程中，对车轮的运动状态进行迅速、准确而又有效的控 制，使车轮尽可能地处于最佳运动状况。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 向也保持着较高的附着系数，从而使汽车具有良好的防侧滑能力和最短的制动距离，以提高车辆行驶的安 全性。二、汽车采用制动防抱死系统的必要性1、直线行驶中的制动汽车直线行驶过程中，突然紧急制动，汽车车轮一下子抱死，汽车仍然向前滑行，轮胎和地面之间发出吓 人的磨擦声，汽车最后终于停

2、了下来。在日常生活中，大家都可能遇到过这种现象。如果汽车发生交通事故，交通警察来了之后，首先总是检查一下汽车刹车痕迹，判断司机在事故中是否采 取了制动措施。然后，再测量一下制动距离，看一看该车制动效果好不好。这反映了一般人的头脑里，存 在着一种根深蒂固的错误概念，仿佛车轮不抱死，该汽车的制动器就不好用似的。这是不正确的。当轮胎的滑动率在10%-20%时，轮胎和地面的摩擦力（附着力）最大。如果轮胎的滑动率过大的话，附着力反而要降低。如果司机能控制轮胎的滑动率，使其在制动期间始终处于 10%-20%范围之 内，汽车将在更短的制动距离内停车。1 .转向时的制动当汽车转向时，如果汽车紧急制动的话，和直

3、线行驶一样会出现车轮抱死现象。由于车轮抱死，汽车的侧 向附着力变成了零，汽车轮胎出现侧向滑动，汽车丧失了控制方向的能力，这是十分危险的。汽车的侧向附着力和制动力之间的关系十分紧密。在不制动的时候，轮胎前后方向的滑动为零，这时车轮 侧向附着力最大。司机踏动制动踏板，随着制动力的加大，轮胎的滑动率增加，侧向附着力逐渐减速小。最后，当轮胎的滑动率达到100%时，轮胎抱死。这样汽车的侧向附着力几乎等于零。此时汽车正在转弯中，轮胎开始出现侧向滑动。在车轮抱死之后，方向盘已经不起作用了，汽车陷入了不能控制方向的困境，只有前轮抱死的汽车沿着直 线前进最后停车，只有后轮抱死的汽车发生旋转现象最后停车，如果前后

4、轮都抱死的话，汽车一边转一边 沿直线前进最后停车。上述各种状态是极其危险的。为了避免发生这些现象，司机在踏动制动板时，必须谨慎从事。2 .最佳制动系统在前面两部分里，介绍了在制动过程中，如果始终能使轮胎的滑动率处于10%-20%范围之内的话，汽车将在最短的制动距离内停车并具有良好的控制方向的能力。为了达到上述目的，要求司机在操作时应十分精心，即踏动制动踏板使车轮抱死，然后在轮胎抱死的一瞬 间放松制动踏板，轮胎一旦开始转动再踏动制动踏板使车轮抱死，如此反复操作。在摩擦系数小的光滑路面上，司机在制动时都很小心，唯恐使车轮抱死，但仍很难做到，原因是司机不知 道车轮什么时候抱死了。当然，司机在驾驶室内

5、根本看不到车轮是否抱死，至于按一定轮胎滑动率去操作制动，那更不是凡人所能 达到的境界了。除此之外，汽车行驶的许多条件也都在变化之中，如道路的路面状况时时刻刻都在变化，轮胎着地状态也 每时每刻各不一样，前后轮胎的载荷分配更是如此。要完成上述制动要求确实难上加难。当然技术熟练的 司机在某种程度上能根据各种条件合理地操作制动，如采用点制动。可是一旦遇上紧急状态，大多数人都 是一脚踏死制动踏板，使轮胎抱死为此。上述司机做不到的许多事，利用传感器就能办到。将传感器的数据进行整理、判断、变成执行机构所必需 的信息，这部分工作对于电脑来说是很简单的，按照电脑的指令执行操作，这在机械结构上也不会有什么大问题。

6、上述三者的结合体就是我们要介绍的防抱死制动系统（ABS ）。三、防抱死制动系统的发展汽车防抱死系统（ABS ）的开发可以追溯到本世纪初期，早在 1928年防抱死制动理论就被提出，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，尾部导轮可以精确测量机速，从而可获得正确的滑动 率，实现精确控制等一系列有利条件，使ABS在飞机上的应用取得成功，普及率很快上升。进入50年代，汽车防抱死制动系统开始受到较为广泛的关注。福特（ Ford ）公司曾于1954年将飞机的制 动系统移植在林肯 （Lincoln

7、）轿车上；凯尔塞德伊斯（Kelse-Hayes ）公司在1957年时将称为“Automatic 的防抱死制动系统进行了试验研究，研究结果表明防抱死制动系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯勒（ Chrysler ）公司在这一时期也对称为"Skid Control ”的防抱死制动系统进行了试验研究。由于这一时期的各种防抱死制动系统采用的都是机械式车轮转速传感器和机械 式制动压力调节装置，为此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证， 控制效果并不理想。装用 ABS的轿车在光滑路面制动时确实提高了其稳定性，但在不好路面上制动

8、，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，销路很有限。制动厂家终于在70年代中期停止了 ABS汽车的生产。由于科学技术的发展，欧洲随后研制成由数字计算机与电磁阀调制器组成的较为现代型的ABSo数字计算机不易受干扰，速度快，可以把降低增加制动液压循环的次数增加到每秒十余次。用以调制制动液压的电 磁阀的开启，关闭时间只需要千分之十余次。其速度完全可以与数字计算机处理数据的速度相匹配。这种 较为现代型ABS的体积小、质量轻、动作更快、更准确。波许公司在1978年率先推出了采用数字式电子控制装置的ABS波许ABS2，并且装备在奔驰车上，由此揭开了现代ABS发展的序幕。瓦布科

9、（Wabco ）公司和奔驰公司合作于 1981年推出了大客车和载货汽车用的气压式现代ABSo波许公司在1983年推出了在波许 ABS2基础上改进的波许 ABS2S型ABS。波许ABS2S更适合于批量生 产，而且质量也比波许 ABS2小。坦威斯（TEVES ）公司于1984年首次推出了整体式 ABS坦威斯MK H，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，而在该系统出现以前，所有的ABS都是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，即采用的都是分离式结构。坦威斯II在1985年首先被装备在福特公司生产的林肯冯克叫型轿车上。自80年代中期以来，A

10、BS向着提高效能成本比的方向发展。波许公司在1985年对其ABS2S进行了结构简化和系统优化，推出了经济型的ABS 波许ABS2E德尔科（DELCO ）公司也于1991年推出了更为经济的四轮防抱死制动系统德尔科ABS VIo该系统主要用于美国通用公司（GM） 1991年后制造的汽车。据报道，1985年联邦德国已有70%的大客车和40%重型货车安装 ABS （指当年新产品）。大众公司从1986 年10月起，在全部轻型货车后轴安装了单通道ABSo进入90年代，ABS发展愈来愈快，欧洲和美国、日本等地区均在高速发展ABS。到1995年，轿车中装用ABS的比例，美国、德国、日本分别达 55%、50%与

11、35% ;货车中装用ABS的比例分别为50%、50% 与 45%。第二节制动防抱死系统的分类ABS有两大类：两轮系统和四轮系统。一、 两轮系统早期的轿车和现在的货车多采用后轴两个车轮装用ABS的结构。这就是双轮系统。轿车前轮承受的垂直载荷较大，制动时，由于惯性力的作用，前轮载荷进一步加大，后轮的垂直载荷会减 少到轿车总重的20% 30% o后轮垂直载荷很小，可提供的附着力（地面制动力）小，所以后轮容易提前 抱死。货车满载时后轴的垂直载荷很大，常达到60%-70% ,当然在制动时后轴能提供的附着力，后制动器常较前制动器大。但是货车空载时，后轴垂直载荷大幅度下降，后轴制动力矩就显得过大了，制动时后

12、轮抱死现 象，提高汽车制动时的行驶稳定性。两轮系统的优点是结构比较简单，价格较低。下面介绍一下两轮系统的低选原则。两轮系统的两个车轮制动器是共用一条控制油路和一个电磁阀的，即所谓单通道”的。系统根据两个车轮中，附着力较小的车轮来选定极限压力进行防抱死作用的原则称为低选原则。例如，左轮在干混凝土路面上，右轮在冰雪上；左轮的附着力大，右轮的附着力很小。根据低选原则，当右轮有抱死趋势时，ABS就应起作用，以防止右轮抱死，此时左轮当然更不会抱死。若根据附着力大的左轮来确定极限压力进行防抱 死，则右轮必早已抱死（这称为高选原则）。因此，根据低选原则工作的 ABS两轮系统，可以确保两个车轮都不抱死，而留有

13、较大的侧向附着力的储备，提高了防止后轴侧滑的能力，提高了制动时的行驶稳定性。当然，这也减少了后左轮的制动力矩，减少后轮可能提供的地面制动力。但是对轿车而言，后轮的制动力 本来较小，所以对总的地面制动力影响不大。二、四轮系统更完善的ABS当然是四轮系统。这样可以做到制动距离短，保持转向能力并防止后轴侧滑汽车急转。现代 轿车多为四轮系统。四轮系统的后两轮同两轮系统一样，也是单通道并按抵原则工作的。但是前两轮是独立工作的，各自有其 控制油路、电磁阀与速度传感器，即所谓双通道”的。这样整部汽车就是装了通道的ABS 了，假若左轮在干混凝土地面，右轮在冰雪上，侧左轮在充分利用了干混凝土地面的附着力，开始有

14、抱死的动向时，ABS起防抱死作用；右轮在充分利用冰雪的附着力，开始出现抱死的动向时，ABS起防抱死作用。即各自都在充分利用其附着力的条件下进行防抱死作用，汽车的总地面制动力大。但前面左、右轮的地面制动力是不 相等的。前轴左、右车轮地面制动力不相符，不会成为太大的问题，因为装用ABS汽车的前悬架设计中已考虑了这种地面制动力的不相等而设法消除了它们的不良影响。此外，驾驶员还可以通过掌握方向盘来消除这种影 响。制动防抱死系统的基本组成ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯组成，在不同的 ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部

15、结构和控制逻辑也可能不 尽相同。1 .车轮转速传感器为了检测车轮的转速，在前后左右各车轮上都安装一个轮速传感器。这种布置方法被称为传感器布置方式。在前轮驱动汽车上，可使用 3传感器方式，即在前差速器前部安装一个车轮转传感器，然后在左右后轮各 安装一个车轮转速传感器。齿轮脉冲信号发生器装在车轮上，齿轮脉冲信号发生器产生的脉冲数和车轮的转速成正比。 以上传感器信号都输往电子控制装置。2、制动压力调节装置一般汽车的制动系统分为三个独立的液压系统，即左前轮、右前轮和左右后轮。制动压力调节装置按照电 子控制装置中电脑的指令，通过增压、保持油压、调压来调节上述三个系统4个车轮的制动油压。制动压力调节装置附

16、有专用的电动泵，如果需要提高油压，驱动电动机提高油压。3、电子控制装置基于各车轮传感器送来的信号，利用电子控制装置的电脑，按预先确定好的判断程序计算各车轮的制动力 根据计算结果，如果需要加大制动力，就打开进油电磁阀，如果需要解除制动就打开泄油电磁阀。一、防抱死制动系统的工作过程在ABS中，每个车轮上各安置一个转速传感器，将关于各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装 置根据各车轮转传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定并形成相应的控制指令。制动压 力调节装置主要由调压电磁阀总成、电动泵总成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主 缸和各制动轮缸相连，制动压力调节装置受

17、电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。ABS的工作过程可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶 段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液压 电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状 态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力 而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。在制动过程中，电子控制装置根据车轮转 速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱死制动压力

18、调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮制动压力的进液电磁阀通电，使右前进液 电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍未通电而 处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的制动压力就保持一定，而其它未趋 于抱死车轮的制动压力仍会随制动轮缸的制动主缸输出压力的增大而增大，如果在右前制动轮缸的制动压 力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入 开启状态，右前制动轮缸中的部分制动液就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮 缸的制动压力迅速

19、减小，右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控 制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状 态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸送制动液，由制动主缸输出的制动液和电动泵通电运转，向制 动轮缸泵送制动液，由制动主缸输出的制动液和电动泵通电运转，向制动轮缸泵送制动液，由制动主缸输 出的制动液和电动泵泵送的制动液都经过处于开启状态的右前进液电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动 轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开始减速转动。ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持一减小一增大过程，而将趋于抱死车轮的滑动率控制在

20、峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车 速度减小到很低或者制动主缸的输出压力不再使车轮趋于抱死时为止，制动压力调节循环的频率可达 320HZ。在该ABS中对应于每一个制动轮缸各有一对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控 制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死的，而且，各种ABS在以下几个方面都是相同的。(1) ABS只是汽车的速度超过一定以后(如 5km/h或8km/h ),才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行防

21、抱死制动压力调节。当汽车速度被制动降低到一定时，ABS就会自动中止防抱死制动压力调节，此后，装备ABS汽车的制动过程将与常规制动系统的制动过程相同，车轮被制动抱死对汽车制动抱死。这是因为在汽车的速度很低时，车轮被制动抱死对汽车制动性能的影响已经很小，而且要使汽车尽快制动停车，应必须使车轮制动抱死。(2) 在制动过程中，只有当被控制车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死车轮的制动压力进行防抱死调 节；在被控制车轮还没有趋于抱死时，制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。(3) ABS都具有自诊断功能，能够对系统的工作情况进行监测，一旦发现存在影响系统正常工作的故障 时将自动地关闭 ABS,并将ABS警示灯点亮，向驾驶发出警示信号，汽车的制动系统仍然可以像常规制 动系统一样进行制动。ABS特点1、在低附着系数的路面上制动时，应一脚踏死制动踏板在