淺談汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)原理與維修

1、淺談汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 一、 前言 近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的產(chǎn)量迅速增加，汽車給我們生活帶來極大便利的同時(shí)，交通事故也成為嚴(yán)重的社會(huì)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有10%以上的交通事故與汽車制動(dòng)過程中的車輪抱死有關(guān)。預(yù)計(jì)到20世紀(jì)末，我國(guó)公路客運(yùn)量將達(dá)到180億人次，客運(yùn)里程可達(dá)6800億km。由此可見，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，在交通運(yùn)輸日益增加的情況下，為了保證公路交通的安全，要求汽車盡快實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)電子化，充分發(fā)揮制動(dòng)系統(tǒng)的效能，縮短制動(dòng)距離，提高車輛的制動(dòng)穩(wěn)定性，已成為大勢(shì)所趨。二、 abs系統(tǒng)概述 汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是汽車在任何路面上進(jìn)行較大制動(dòng)力剎車時(shí)，防止車輪完全抱死的系統(tǒng)，是具有良

2、好制動(dòng)效果的剎車裝置，簡(jiǎn)稱abs（antilock brake system）系統(tǒng)。它能夠提高汽車在不同附著系數(shù)路面條件下的制動(dòng)性能，在汽車制動(dòng)時(shí)，保證車輛的穩(wěn)定性，減少交通事故的發(fā)生，具有明顯的社會(huì)效益。1、 傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)存在的問題在泥濘道路、雪路等路面上緊急制動(dòng)時(shí)，容易將車輪抱死而影響車輛的穩(wěn)定性，同時(shí)制動(dòng)距離加長(zhǎng)。傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)在急劇制動(dòng)時(shí)，會(huì)將車輪過早地抱死，使車輛失去穩(wěn)定性，造成側(cè)滑、甩尾，失去了轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性，造成跑偏，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致翻車，引發(fā)交通事故。 2、 汽車制動(dòng)性能分析制動(dòng)性能是汽車的主要性能之一，評(píng)價(jià)制動(dòng)性能的指標(biāo)主要有以下兩個(gè)方面。（1） 制動(dòng)效能由汽車?yán)碚摽芍?，制?dòng)效

3、能主要取決于制動(dòng)力的大小，而制動(dòng)力不僅與制動(dòng)器的摩擦力矩有關(guān)，而且還受到車輪與地面的附著系數(shù)的制約fbf=g式中fb表示制動(dòng)力；f表示附著力；g表示車輪對(duì)路面的垂直載荷；表示輪胎與路面間的附著系數(shù)。從上式可以看出：制動(dòng)力的最大值等于附著力。車輪上的制動(dòng)力fb一旦達(dá)到了附著力f的數(shù)值，車輪即完全停止旋轉(zhuǎn)（車輪被“抱死”），只是沿路面作純滑移。這時(shí)即使進(jìn)一步加大制動(dòng)系促動(dòng)管路壓力，以進(jìn)一步加大制動(dòng)器的制動(dòng)力矩（此時(shí)表現(xiàn)為靜摩擦力矩），制動(dòng)力fb也不會(huì)在隨之增大。當(dāng)汽車處在既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，人們把此時(shí)車輪的瞬時(shí)速度與車身的瞬時(shí)速度之間的下述關(guān)系稱為滑移率s。100%車輪瞬時(shí)速度s=車身瞬時(shí)速

4、度車輪瞬時(shí)速度由上式可知，當(dāng)s=0時(shí)，車輪做純滾動(dòng)；當(dāng)s=100%時(shí)，車輪被抱死作純滑動(dòng)。附著系數(shù)與滑移率s間的關(guān)系如圖11所示。從圖中可知，縱向的附著系數(shù)在s=20%左右時(shí)達(dá)到最大值，若滑移再增大時(shí)，縱向附著系數(shù)又逐漸下降。而橫向附著系數(shù)在s=0時(shí)為最大值，并隨著滑移率s的增加而急劇下降。在制動(dòng)時(shí)，若能使滑移率s保持在10%25%之間，便可同時(shí)獲得較大的縱向和橫向附著系數(shù)，此時(shí)即可達(dá)到最佳制動(dòng)效能，又不致喪失轉(zhuǎn)向和抵抗側(cè)向力的作用，即處于最佳制動(dòng)狀態(tài)。 ba縱向 橫向圖11 車輪附著系數(shù)與滑移率s的關(guān)系曲線（2）制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性是指汽車在制動(dòng)時(shí)仍能按指定方向的軌跡

5、行駛，即不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力。汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑及失去轉(zhuǎn)向能力與車輪和地面間橫向附著力有關(guān)，即與橫向附著系數(shù)有關(guān)。由圖11可知，當(dāng)s=100%，即車輪抱死時(shí)橫向附著系數(shù)下降至近似于零，此時(shí)車輪在極小的側(cè)向外力的作用下即產(chǎn)生側(cè)滑。轉(zhuǎn)向輪抱死后將失去轉(zhuǎn)向操縱能力。因此，車輪抱死將導(dǎo)致制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性變壞。采用電子控制防抱死系統(tǒng)，可自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)器加到車輪上的制動(dòng)力矩，使車輪的滑移率在上述最佳范圍內(nèi)變化，可將整個(gè)制動(dòng)過程處于最佳制動(dòng)狀態(tài)。3、 abs的控制原理電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的形式很多，有的適合于液壓制動(dòng)，有的適合于氣壓制動(dòng)。按其控制參量的不同分為三類：車輪滑移率控制方式；車輪

6、減速度控制方式；車輪滑移率和減速度混合控制方式。無論那一種控制方式，都是通過調(diào)節(jié)制動(dòng)力、充分利用附著力以獲得最佳的制動(dòng)效果。 一般電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)由電子控制中心（ecu）、液壓控制單元（壓力調(diào)節(jié)器）和車輪速度傳感器等組成。圖12 海獅輕型客車abs系統(tǒng)部件分布圖1-壓力調(diào)節(jié)器 2-繼電器 3-檢查接頭 4-電子控制單元 5-abs警報(bào)燈 6-后輪速度傳感器 7-前輪速度傳感器（1） 電子控制中心（ecu）電子控制中心（ecu）是abs系統(tǒng)的控制中心。其功能是接受四個(gè)輪上的傳感器送來的輪速及其它傳感器輸入的信號(hào)，進(jìn)行測(cè)量、比較、分析、放大和判別處理，通過精確計(jì)算得出制動(dòng)時(shí)車輪的滑移率、車輪

7、的加速度和減速度，并判斷車輪是否有抱死趨勢(shì)。再由其輸出級(jí)發(fā)出控制信號(hào)給液壓控制單元的控制信號(hào)、輸出的自診斷信號(hào)和輸出給abs故障指示燈的信號(hào)。abs壓力調(diào)節(jié)器海獅輕型客車的電腦控制安裝在儀表板內(nèi)，從副司機(jī)座到儀表板的中心部位。abs電腦控制中心能隨著abs壓力調(diào)節(jié)器的變更修改abs系統(tǒng)。前右保持用電磁閥前右車輪傳感器abs電腦控制中心前左車輪傳感器前左保持用電磁閥前右減壓用電磁閥前左減壓用電磁閥后右車輪傳感器后保持用電磁閥后左車輪傳感器后減壓用電磁閥電機(jī)泵g傳感器abs報(bào)警燈診斷連接器圖13 海獅客車ecu框圖海獅輕型客車abs調(diào)節(jié)器電磁閥的輸出控制信號(hào)對(duì)前輪是左右獨(dú)立進(jìn)行，對(duì)后輪則是左右同時(shí)

8、進(jìn)行。abs電腦中心的信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，組合儀表內(nèi)的abs報(bào)警燈會(huì)一閃一閃的向司機(jī)報(bào)警。根據(jù)abs報(bào)警燈的閃滅次數(shù)可以讀取異常地方的診斷結(jié)果。（2） 壓力調(diào)節(jié)器制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中電子控制中心（ecu）的執(zhí)行器。其功用是根據(jù)ecu的指令，控制壓力調(diào)節(jié)器中電磁閥的動(dòng)作，適時(shí)地調(diào)節(jié)制動(dòng)管路中的液壓，以實(shí)現(xiàn)控制車輪制動(dòng)器中壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的“升高”、“保持”和“降低”的制動(dòng)過程。 海獅輕型客車的abs系統(tǒng)的油壓路線分右前輪系、左前輪系、左右后輪系3個(gè)系統(tǒng)。以下只是對(duì)右前輪系進(jìn)行說明，其它系統(tǒng)與此相同。壓力升高（常規(guī)制動(dòng)、abs系統(tǒng)不工作） 由于從abs電腦控制中心發(fā)出的控制信

9、號(hào)接受不到，保持用電磁閥的排氣口a打開。減壓用電磁閥的排氣口b關(guān)閉。踩制動(dòng)踏板使主缸油壓上升時(shí)，制動(dòng)液經(jīng)過節(jié)流閥a排氣孔a 制動(dòng)油缸。離開制動(dòng)踏板時(shí)制動(dòng)液經(jīng)過保持用電磁閥的排氣口a 節(jié)流閥a、單向閥 返回制動(dòng)主泵。各排氣口的狀態(tài)：abs電腦控制中心信號(hào)排氣口的狀態(tài)保持用電磁閥off排氣口a打開減壓用電磁閥off排氣口b關(guān)閉 圖14 常規(guī)制動(dòng)（生壓）過程壓力保持時(shí)制動(dòng)油缸內(nèi)的油壓升高或減少到一定油壓時(shí)，根據(jù)abs電腦控制中心的控制信號(hào)，保持用電磁閥的排氣口a關(guān)閉，減壓用電磁閥的排氣口b同時(shí)關(guān)閉，其結(jié)果輪缸與制動(dòng)總泵、儲(chǔ)存器兩方面的油路均被斷開，制動(dòng)油缸的油壓成為保持狀態(tài)。各排氣口的狀態(tài)：abs電

10、腦控制中心信號(hào)排氣口的狀態(tài)保持用電磁閥on排氣口a 關(guān)閉減壓用電磁閥off排氣口b關(guān)閉 圖15 保壓過程壓力降低時(shí)根據(jù)從abs電腦控制中心發(fā)出的控制信號(hào)，保持用電磁閥的排氣口a關(guān)閉，減壓用電磁閥的排氣口b打開。因此輪缸內(nèi)的制動(dòng)液經(jīng)減壓電磁閥的排氣口b 節(jié)流口b 儲(chǔ)存器 單向閥 泵 返回制動(dòng)總泵。 各排氣口的狀態(tài)：abs電腦控制中心信號(hào)排氣口的狀態(tài)保持用電磁閥on排氣口a 關(guān)閉減壓用電磁閥on排氣口b 打開圖16 減壓過程 壓力減低后，車輪轉(zhuǎn)速上升，抱死危險(xiǎn)解除，電腦的信號(hào)再使電磁閥斷開，電磁閥再處于升壓位置，這樣反復(fù)循環(huán)地控制，將車輪的滑移率s控制在20%左右，達(dá)到最佳制動(dòng)的目的。（3） 車輪

11、速度傳感器車輪速度傳感器的功用是將車輪輪速信號(hào)傳給abs系圖統(tǒng)電腦，電腦通過計(jì)算決定是否開始或準(zhǔn)確地進(jìn)行防抱死制動(dòng)，目前用于abs系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器主要有電磁式轉(zhuǎn)速傳感器和霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器兩種類型。海獅輕型客車采用的是電磁式轉(zhuǎn)速傳感器。圖17前輪傳感器 圖18后輪傳感器1磁感應(yīng)傳感頭；2輪轂；3齒圈 1齒圈；2軸座；3托架；4磁感應(yīng)傳感頭 電磁式車輪速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖示，它是一種磁通量變化而感應(yīng)電壓的裝置，在每個(gè)車輪上安裝一個(gè)，共4個(gè)。傳感頭是一個(gè)靜止部件，通常有永久磁鐵、電磁線圈和磁極等組成，安裝在每個(gè)齒輪的托架上。齒圈是一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，一般安裝在輪轂上或輪軸上與車輪一起旋轉(zhuǎn)。齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂和齒隙交替對(duì)向磁極，就使通過感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過線圈末端的導(dǎo)線將此信號(hào)輸入到電腦。電腦根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)變化的頻率便能精確反映出車輪速度變化。三、 abs系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、 縮短制動(dòng)距離利用電子技術(shù)對(duì)路面與車輪之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)最佳控制，即在同樣緊急制動(dòng)的情況下，abs系統(tǒng)可以將滑移率控制在20%左右，因而獲得最大的縱向制動(dòng)力，縮短了制動(dòng)距離；2、 增強(qiáng)車輛穩(wěn)定性汽車在制動(dòng)時(shí)四個(gè)輪上的制動(dòng)力是不相同的。若前輪先抱死，駕駛員就無法控制汽車的行駛方向，這是非常危險(xiǎn)的；若后輪先抱死則出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾，甚至引發(fā)交