汽車液壓防抱死制動系統(tǒng)

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流汽車液壓防抱死制動系統(tǒng).精品文檔. 汽車液壓防抱死制動系統(tǒng) 簡介汽車制動防抱死系統(tǒng)（Anti-lock Braling System,簡稱ABS）是在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用電子控制技術(shù)，在制動時防止車輪抱死的一種機電一體化系統(tǒng)。它是由電子控制單元（Electronic Control U-nit,簡稱ECU）、電磁閥或稱壓力調(diào)節(jié)器和輪速傳感器三部分組成。在車輛緊急制動時，駕駛員腳踩制動踏板的制動壓力過大時，輪速傳感器及電子控制單元ECU可以檢測到車輪有抱死的傾向，此時電子控制單元ECU控制電磁閥動作以減小制動壓力。當車輪輪速恢復(fù)并且輪胎與

2、地面摩擦力有減小趨勢時，電控單元控制電磁閥增加控制壓力。這樣能夠使車輪一直處于最佳的制動狀態(tài)，最有效地利用地面附著力，得到最佳的制動距離和制動穩(wěn)定性。 ABS的發(fā)展史在1920年以前，絕大部分汽車僅后軸裝用制動器，一方面由于當時車速低，僅后軸裝用制動器即可滿足要求，另一方面可能與當時汽車結(jié)構(gòu)有關(guān)，人們?yōu)榉乐怪苿訒r汽車側(cè)傾，故前軸不使用制動器，當然僅后軸使用制動器也易于設(shè)計及安裝，且價格要低些。1900年人們已通過試驗，證明四輪裝用制動器是安全的，有利于汽車制動性能的改善，但真正在四輪上均安裝制動器是1920年以后的事。為保證車輛在山區(qū)行使時，有好的轉(zhuǎn)向性能，制動力分配系數(shù)比較?。ㄋ^制動力系數(shù)

3、即前軸制動器周緣力與后軸制動器周緣力之比）。這種設(shè)計思想一直持續(xù)到上個世紀五、六十年代。這與道路差、車速低的現(xiàn)狀有關(guān)。防抱死制動技術(shù)屬于制動力控制調(diào)節(jié)技術(shù)。制動力的調(diào)節(jié)從汽車誕生的那一天就一直為人們所關(guān)注。1908年，英國工程師J.E.Francis提出了“鐵路車輛車輪抱死滑動控制器”理論。隨著車速的提高，制動時后軸先于前軸抱死拖滑的危險愈來愈大，為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，進入七十年代，制動力分配系數(shù)向大的方向發(fā)展，ECE R13中對此有明確的規(guī)定。ABS的運作原理看起來簡單，但從無到有的過程卻經(jīng)歷過不少挫折（中間缺乏關(guān)鍵技術(shù)）！1908年英國工程師J.E.Francis提出了“鐵路車輛車輪抱死滑

4、動控制器”理論，但卻無法將它實用化。接下來的30年中，包括Karl Wessel的“剎車力控制器”、Werner M?hl的“液壓剎車安全裝置”與Richard Trappe的“車輪抱死防止器”等嘗試都宣告失敗。在1941年出版的汽車科技手冊中寫到：“到現(xiàn)在為止，任何通過機械裝置防止車輪抱死危險的嘗試皆尚未成功，當這項裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個重要里程碑”，可惜該書的作者恐怕沒想到這一天竟還要再等30年之久。當時開發(fā)剎車防抱死裝置的技術(shù)瓶頸是什么？首先該裝置需要一套系統(tǒng)實時監(jiān)測輪胎速度變化量并立即通過液壓系統(tǒng)調(diào)整剎車壓力大小，在那個沒有集成電路與計算機的年代，沒有任何機械裝置能夠

5、達成如此敏捷的反應(yīng)！1964年，第一次出現(xiàn)ABS（Antilock Braking System）的名詞。等到ABS系統(tǒng)的誕生露出一線曙光時，已經(jīng)是半導(dǎo)體技術(shù)有了初步規(guī)模的1960年代早期。精于汽車電子系統(tǒng)的德國公司Bosch（博世）研發(fā)ABS系統(tǒng)的起源要追溯到1936年，當年Bosch申請“機動車輛防止剎車抱死裝置”的專利。1964年（也是集成電路誕生的一年）Bosch公司再度開始ABS的研發(fā)計劃，最后有了“通過電子裝置控制來防止車輪抱死是可行的”結(jié)論，這是ABS（Antilock Braking System）名詞在歷史上第一次出現(xiàn)！ ABS系統(tǒng)的分類與組成 按實現(xiàn)制動防抱功能的結(jié)構(gòu)和控制

6、方法的不同，ABS可分為以下二種類型：（1） 機械式ABS：這種類型的ABS是在車輪輪轂附近安裝一個慣性式車輪角減速度傳感器，傳感器主要由飛輪和隨車輪減速自動產(chǎn)生軸向位移的機構(gòu)所組成。該機構(gòu)的軸向位移用來控制制動管路的壓力。（2） 電子控制的ABS：目前應(yīng)用最為廣泛同時也是發(fā)展得比較成熟的是電子控制式ABS產(chǎn)品，其中又包括液壓制動ABS和氣壓制動ABS，液壓制動ABS通常應(yīng)用于整備質(zhì)量小于3.5t的轎車、越野車和輕型客、貨車上；氣壓制動ABS通常用于整備質(zhì)量大于3.5t的客車和載重卡車上。電子控制的ABS主要包括以下幾個組成部分;1. 電控單元（Electronic Control Unit,

7、簡稱ECU）。它通常由16位單片機構(gòu)成，它的功能之一是檢測車輪速度信息，在進行計算后按控制參數(shù)適時發(fā)出指令，調(diào)節(jié)制動壓力，防范車輪抱死；功能之二是對ABS系統(tǒng)進行故障診斷和報警，保證系統(tǒng)一旦發(fā)生嚴重故障，立刻向駕駛員報警并恢復(fù)常規(guī)制動，使制動功能不會失效。2. 輪速傳感器。它通常采用磁電式或霍爾式傳感器，由它獲得車輪速度信號，給ECU提供制動過程車輪的運動狀態(tài)信息。3. 電磁閥執(zhí)行機構(gòu)（又稱壓力調(diào)節(jié)器）。它是控制制動壓力的主要部件。其響應(yīng)速度一般要求12-15Hz。4. 系統(tǒng)外圍電路和管路。它們是電源供給，報警燈顯示和制動管路。(3)自適應(yīng)控制ABS：自適應(yīng)控制是根據(jù)最佳控制理論構(gòu)成輪速的伺服

8、控制，從而實現(xiàn)高精度的控制。它的基本出發(fā)點是利用路面峰值附著系數(shù)（即最大制動力）處的滑移率來伺服控制汽車的制動，從而達到最佳的制動穩(wěn)定性和最短制動距離。但由于路面附著系數(shù)和瞬時車速的測量等一系列難題有待克服，故自適應(yīng)式ABS尚處于研究中。日本、德國已經(jīng)在進行此項課題的研究。ABS的工作原理在制動時，ABS根據(jù)每個車輪速度傳感器傳來的速度信號，可迅速判斷出車輪的抱死狀態(tài)，關(guān)閉開始抱死車輪上面的常開輸入電磁閥，讓制動力不變，如果車輪繼續(xù)抱死，則打開常閉輸出電磁閥，這個車輪上的制動壓力由于出現(xiàn)直通制動液貯油箱的管路而迅速下移，防止了因制動力過大而將車輪完全抱死。在讓制動狀態(tài)始終處于最佳點（滑移率S為

9、20%），制動效果達到最好，行車最安全。在制動總泵前面腔內(nèi)的制動液是動態(tài)壓力制動液，它推動反應(yīng)套筒向右移動，反應(yīng)套筒又推動助力活塞從而使制動踏板推桿向右移。因此，在ABS工作地時候，駕駛員可以感覺到腳上踏板地顫動，聽到一些噪音。汽車減速后，一旦ABS電腦檢測到車輪抱死狀態(tài)消失，它就會讓主控制閥關(guān)閉，從而使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入普通的制動狀態(tài)下進行工作。如果蓄壓器的壓力下降到安全極限以下，紅色制動故障指示燈和琥珀色ABS故障指示燈亮。在這種情況下，駕駛員要用較大的力進行深踩踏板式的制動方式才能對前后輪進行有效的制動。ABS的工作過程以及功用在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速

10、的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動，制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動

11、輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同在制動過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸，此時，右前出液電磁閥仍末通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大；如果在

12、右前制動輪缸的制動壓力保持一定時，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動波就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前制動輪缸制動壓力的減小，右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速；當電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經(jīng)完全消除時，電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時也使電動泵通電運轉(zhuǎn)，向制動輪缸泵輸送制動液，由制動主缸輸出的制動液經(jīng)電磁閥進入右前制動輪缸，使

13、右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動。ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動率控制，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達320HZ。在該ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。而對于功用來說，有以下幾點：充分發(fā)揮

14、制動器的效能，縮短制動時間和距離?？捎行Х乐咕o急制動時車輛側(cè)滑和甩尾，具有良好的行駛穩(wěn)定性。可在緊急制動時轉(zhuǎn)向，具有良好的轉(zhuǎn)向操縱性?？杀苊廨喬ヅc地面的劇烈摩擦，減少輪胎的磨損ABS的優(yōu)點與局限性優(yōu)點當車輪即將到達下一個鎖死點時，剎車油的壓力使得氣囊重復(fù)作用，如此在一秒鐘內(nèi)可作用60120次，相當于不停地剎車、放松，即相似于機械的“點剎”。因此，ABS防抱死系統(tǒng)，能避免在緊急剎車時方向失控及車輪側(cè)滑，使車輪在剎車時不被鎖死，不讓輪胎在一個點上與地面摩擦，從而加大摩擦力，使剎車效率達到90%以上，同時還能減少剎車消耗，延長剎車輪鼓、碟片和輪胎兩倍的使用壽命。裝有ABS的車輛在干柏油路、雨天、雪天

15、等路面防滑性能分別達到80%90%、10%30%、15%20%。局限性ABS系統(tǒng)本身也有局限性，它仍然擺脫不了一定的物理規(guī)律。在兩種情況下，ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動距離。一種是在平滑的干路上，由有經(jīng)驗的駕駛員直接進行制動。另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動另外，通常在干路面上，最新的ABS系統(tǒng)能將滑移率控制在5%20%的范圍內(nèi)，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度來進行制動。盡管四輪防抱制動系統(tǒng)能使汽車在盡可能短的距離內(nèi)進行制動，但如果制動進行得太遲，使之在與障礙物碰撞前不能完全停下來，仍不能阻止事故的發(fā)生。未來ABS的發(fā)展前景與結(jié)論ABS技術(shù)在20世紀

16、90年代初期就已成熟，近十年來沒有突破性的發(fā)展，但在ABS技術(shù)進行的擴展，將ABS的內(nèi)涵給予了很大的提升。ABS最初的擴展是防滑控制系統(tǒng)，它分為制動防滑(EDS)和驅(qū)動防滑(TCS)兩部分，有時統(tǒng)稱為ASR。在此基礎(chǔ)上擴展了后軸制動力感載控制，即EBD功能，以及電子助力制動EBA，這些擴展仍是以ABS為主。90年代中期，ABS進入了一個全新的發(fā)展，ABS只是作為全新系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，而不是一個主要的系統(tǒng)，但它仍把ABS作為一個重要組成部分。氣動ABS演化為EBS，即電子制動系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展為穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP，穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要利用車輛加速度傳感器和橫擺角速度傳感器，對車輛橫向穩(wěn)定性進行

17、控制，如對過度轉(zhuǎn)向及不足轉(zhuǎn)向進行糾正，防止車輛失去穩(wěn)定性。還有一些系統(tǒng)將傾翻警告集成到這類系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)的控制主要以制動為主，所以ABS是其重要的組成部分。液壓ABS目前演化成穩(wěn)定性控制，即ESP系統(tǒng)。它是控制操作過程中的橫向穩(wěn)定性，通用制動成驅(qū)動力的調(diào)節(jié)來調(diào)整整車的橫向穩(wěn)定性，目前這種系統(tǒng)已批量裝車，國內(nèi)中高檔轎車已開始裝車，在此基礎(chǔ)進行擴展的功能有：將助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與ESP相結(jié)合，更好地控制車輛穩(wěn)定性。下一代產(chǎn)品已進行了批量生產(chǎn)，即電子制動系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的制動液壓傳動部分改為電傳動，但制動力仍靠液壓及主缸分泵產(chǎn)生，這樣可以提高制動的響應(yīng)速度，減小制動距離，同時可以實現(xiàn) Brake-by-wire的功能。未來液壓ABS系統(tǒng)將向全電子系統(tǒng)過渡，但可靠性及成本是一個非常大的障礙，全電子制動要求制動電機有足夠的制動力，但目前的12伏電源很難滿足要求，要求未來的42伏電源系統(tǒng)的實施后才可能變成現(xiàn)實?？傊?，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)而占據(jù)下一代制動控制系統(tǒng)統(tǒng)治地位。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合