現(xiàn)代汽車制動系統(tǒng)畢業(yè)論文正文.doc

汽車制動系統(tǒng)的電子控制技術武為演（）摘要：汽車制動系統(tǒng)是汽車主動安全的重要組成部分，制動系統(tǒng)的電子控制也極大提高了汽車的主動安全性。本文主要介紹汽車防抱死系統(tǒng)的組成及工作原理。關鍵詞：防抱死制動；汽車制動；控制1 引言 近年汽車保有量急劇增加，造成的道路交通事故也成為世界性的社會問題。制動系統(tǒng)是汽車安全行駛的保障，其中汽車防抱死制動系統(tǒng)（簡稱ABS）是汽車上的一種主動安全裝置，用于汽車制動時防止車輪抱死拖滑，以提高汽車制動過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動距離，充分發(fā)揮汽車的制動效能。這些新的電子控制裝備的使用，大大提高了汽車的主動安全性，減少交通事故發(fā)生的可能性，以保證行車的安全。1.1 汽車防抱死制動系統(tǒng)的發(fā)展 ABS系統(tǒng)早在1928年制動防抱理論就被提出，機械式制動防抱系統(tǒng)開始在火車和飛機上獲得應用。進入50年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關注。隨著傳感技術和單片機技術的快速發(fā)展，ABS控制技術日趨成熟，成本不斷下降，控制精度迅速提高。國外汽車工業(yè)發(fā)達國家，ABS已成為汽車的標準裝備。近年來，國產(chǎn)汽車ABS裝車率不斷提高，已在國產(chǎn)轎車上得到普及。1.2 汽車防抱死制動系統(tǒng)的組成“ABS”（Anti-locked Braking System）中文譯為“防抱死剎車系統(tǒng)”。它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。簡單的講可以在大部分緊急情況下，最大限度地保證汽車制動時的方向可控性。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種。它既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏,是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。ABS防抱死制動系統(tǒng)是目前世界上普遍公認的能提高汽車制動安全性的有效措施之一，與常規(guī)制動系統(tǒng)相比，具有制動強度高、制動穩(wěn)定性好，尤其在彎道制動時不喪失轉(zhuǎn)操縱能力等特點。國內(nèi)近年生產(chǎn)的轎車都已裝備了電子控制防抱死制動系統(tǒng)。電子控制防抱死系統(tǒng)一般由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、電子控器、壓力調(diào)節(jié)器等多種電子元件共同組成。ABS的組成如下圖圖1: 圖1 ABS的組成示意圖（1.前輪速度傳感器 2.制動壓力調(diào)節(jié)裝置 3.ABS電控單元 4.ABS警告燈 5.后輪速度傳感器 6.停車等開關 7.制動主缸 8.比例分配閥 9.制動輪缸 10.蓄電池 11.點火開關）車輪轉(zhuǎn)速傳感器般為電磁感應式，通常安置在被控車輪上。壓力調(diào)節(jié)器既可以設置在制動總泵至制動分泵的制動管路中成分離結構，也可與制動總泵合為一體形成整體結構，對制動壓力進行調(diào)節(jié)可以采用流通方式或變?nèi)莘绞?。壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥有三位三通和二位二通兩種結構。它是電子控制防抱死制動系統(tǒng)的控制中樞，它主要接收車輪轉(zhuǎn)速傳感器和制動燈開關等輸入的信號，對制動過程中被控車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，根據(jù)需要對壓力調(diào)節(jié)器進行控制，使壓力節(jié)器對被控車輪的制動壓力進行保持、減小和增大等調(diào)節(jié)，并根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器反饋的信號修正控制指令。此外，電子控制器還具有對防抱死制動系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)測的功能。報警燈安置在儀表板上，由電子控制器控制其亮滅，指示防抱死制動系統(tǒng)的工作狀態(tài)。防抱死制動系統(tǒng)是利用閥體內(nèi)的一個橡膠氣囊，在踩下剎車時，給予剎車油壓力，充斥到ABS的閥體中，此時氣囊利用中間的空氣隔層將壓力返回，使車輪避過鎖死點。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作用，如此在一秒鐘內(nèi)可作用8到30次，相當于不停地剎車、放松，即相似于機械的“點剎”。因此，ABS防抑死系統(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、雪天等路面防滑性能分別達到80%90%、30%10%、15%20%。普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動，或在緊急制動的時候，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而完全抱死。近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將ABS列為標準配備。如果沒有ABS，緊急制動通常會造成輪胎抱死，這時，滾動摩擦變成滑動摩擦，制動力大大下降。而且如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使行車方向變得無法控制。所以，ABS系統(tǒng)通過電子或機械的控制，以非常快的速度精密的控制制動液壓力的收放，來達到防止車輪抱死，確保輪胎的最大制動力以及制動過程中的轉(zhuǎn)向能力，使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙的能力。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，安全性日益成為人們選購汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動系統(tǒng)（ABS）使人們對安全性要求得以充分的滿足。汽車制動防抱系統(tǒng)，簡稱為ABS，是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進展。汽車制動系統(tǒng)是汽車上關系到乘客安全性最重要的二個系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動安全性的又一重大進步。ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當車輛制動時，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動，從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉(zhuǎn)動。在制動過程中保持車輪轉(zhuǎn)動，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死鎖死車輪相比，能提供更高的制動力量。1.3 ABS優(yōu)點ABS防抱死制動系統(tǒng)，與常規(guī)液壓制動相比，ABS主要有四大優(yōu)點如下：1. 加強對車輛的控制。裝備有ABS的汽車，駕駛員在緊急制動過程中仍能保持著很大程度的操控性，可以及時調(diào)整方向，對前面的障礙或險情做出及時、必要的躲避。而未配備ABS的車輛緊急制動時容易產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾等意外情況，使駕駛員失去對車輛的控制，增加危險性。2. 減少浮滑現(xiàn)象。沒有配備ABS的車輛在潮濕、光滑的道路上緊急制動，車輪抱死后會出現(xiàn)車輛在路面上保持慣性繼續(xù)向前滑動的情況。而ABS由于減少了車輪抱死的機會，因此也減少了制動過程中出現(xiàn)浮滑的機會。3. 有效縮短制動距離。在緊急制動狀態(tài)下，ABS能使車輪處于既滾動又拖動的狀況，拖動的比例占20左右，這時輪胎與地面的摩擦力最大，即所謂的最佳制動點或區(qū)域。普通的制動系統(tǒng)無法做到這一點。4. 減輕了輪胎的磨損。使用ABS消除了在緊急制動過程中抱死的車輪使輪胎遭受不能修復的損傷，即在輪胎表面形成平斑的可能性。大家留心就會發(fā)現(xiàn)，在道路上留下長長剎車痕跡的是未裝備ABS的車輛，而裝備了ABS的車輛，只會留下輕微的剎車痕跡，并且是一小段一小段的，明顯減少了輪胎和地面的磨損程度。2 ABS的工作原理和工作方式2.1 ABS的工作原理 ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結構形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結構和控制邏輯也可能不盡相同。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，將有關各車輪轉(zhuǎn)速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，并形成相應的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥、電動泵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，右前出液電磁閥仍未通電而處于關閉狀態(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，而其它未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3-20HZ。在該ABS中對應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的結構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循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。 ABS的工作原理如圖2: 圖2 ABS工作原理示意圖2.2 ABS的控制方式1、 雙參數(shù)控制雙參數(shù)控制的ABS，由車速傳感器(測速雷達)、輪速傳感器、控制裝置(電腦)和執(zhí)行機構組成。其工作原理是車速傳感器和輪速傳感器，分別將車速和輪速信號輸入電腦，由電腦計算出實際滑移率，并與理想滑移率15一20作比較，再通過電磁閥增減制動器的制動力。這種曳速傳感器常用多普勒測速雷達。當汽車行駛時，多普勒雷達天線以一定頻率不斷向地面發(fā)射電磁波，同時又接收反射回來的電磁波，測量汽車雷達發(fā)射與接收的差值，便可以準確計算出汽車車速。而輪速傳感器裝在變速器外殼，由變速器輸出軸驅(qū)動，它是一個脈沖電機，所產(chǎn)生的頻率與輪速成正比。執(zhí)行機構由電磁閥及繼電器等組成。電磁閥調(diào)整制動力，以便保持理想的滑移率。這種ABS可保證滑移率的理想控制，防抱制動性能好，但由于增加了一個測速雷達，因此結構較復雜，成本也較高。例如:汽車雜志社沈樹盛審報的專利（專利號92221809.9）。2、 單參數(shù)控制，它以控制車輪的角減速度為對象，控制車輪的制動力，實現(xiàn)防抱死制動，其結構主要由輪速傳感器、控制器(電腦)及電磁閥組成。為了準確無誤地測量輪速，傳感頭與車輪齒圈間應留有1mm間隙。為避免水、泥、灰塵對傳感器的影響，安裝前應將傳感器加注黃油。電磁閥用于車輪制動器的壓力調(diào)節(jié)。對于四通道制動系統(tǒng)，一個車輪圈有一個電磁閥；三通道制動系統(tǒng)，每個前輪擁有一個，兩個后輪共用一個。電磁閥有三個液壓孔，分別與制動主缸與車輪制動分缸相連，并能實現(xiàn)壓力升高、壓力保持、壓力降低的調(diào)壓功能。工作原理如下。1)升壓在電磁閥不工作時，制動主缸接口和各制動分缸接口直通。由于主彈簧強度大，使進油閥開啟，制動器壓力增加。2)壓力保持當車輪的制動分缸中的壓力增長到一定值時，進油閥切斷關閉。支架就保持在中間狀態(tài)，三個孔間相互密封，保持制動壓力。3)降壓當電磁閥工作時，支架克服兩個彈簧的彈力，打開卸荷肉使制動分缸壓力降低。壓力一旦降低，電磁閥就轉(zhuǎn)換到壓力保持狀態(tài)，或升壓的準備狀態(tài)?？刂蒲b置ECU的主要任務是把各車輪的傳感器傳回來的信號進行計算、分析、放大和判別，再由輸出級將指令信號輸出到電磁閥，去執(zhí)行制動壓力調(diào)節(jié)任務。電子控制裝置，由四大部分組成，輸入級A、控制器B、輸出級C，穩(wěn)壓與保護裝置D。 電子控制器以4-101tz的頻率驅(qū)動電磁閥，這是駕駛員無法做到的。這種單參數(shù)控制方式的ABS，由于結構簡單、成本低，故目前使用較廣。在美國克萊斯勒型高級轎車中大多配備了這種單參數(shù)控制方式的ABS。它在轎車的四個輪上都裝有輪速傳感器。在車輪軸上安裝有45齒或100齒的齒圈，輪速傳感器的傳感頭裝在齒圈的頂上。當車輪轉(zhuǎn)動時，使傳感器不斷產(chǎn)生電壓信號，并輸入電腦，與RoM中理想速度比較，算出車輪的增速或減速，向電磁閥發(fā)出升壓或卸壓的指令，以控制制動分缸制動力。 3 ABS的功用和應注意到的問題3.1 ABS的功用制動性能是汽車主要性能之一，它關系到行車安全性。評價一輛汽車的制動性能最基本的指標是制動加速度、制動距離、制動時間及制動時方向的穩(wěn)定性。 制動時方向的穩(wěn)定性，是指汽車制動時仍能按指定的方向的軌跡行駛。如果因為汽車的緊急制動（尤其是高速行駛時）而使車輪完全抱死，那是非常危險的。若前輪抱死，將使汽車失去轉(zhuǎn)向能力；若后輪抱死，將會出現(xiàn)甩尾或調(diào)頭（跑偏、側(cè)滑）尤其在路面濕滑的情況下，對行車安全造成極大的危害。汽車的制動力取決于制動器的摩擦力，但能使汽車制動減速的制動力，還受地面附著系數(shù)的制約。當制動器產(chǎn)生的制動力增大到一定值時，汽車輪胎將在地面上出現(xiàn)滑移。其滑移率(Vt-Va)/Vt100式中：-滑移率； Vt-汽車的理論速度；Va-汽車的實際速度。據(jù)試驗證實，當車輪滑移率15一20時附著系數(shù)達到最大值，因此，為了取得最佳的制動效果，一定要控制其滑移率在1520范圍內(nèi)。ABS的功能即在車輪將要抱死時，降低制動力，而當車輪不會抱死時又增加制動力，如此反復動作，使制動效果最佳。3.2 ABS使用中注意的問題 機動車運行安全技術條件(國家標準)規(guī)定：“從2004年10月1日起，總質(zhì)量大于12000kg的長途客車和旅游客車、總質(zhì)量大于16000kg允許掛接總質(zhì)量大于10000kg的掛車的貨車及總質(zhì)量大于10000kg的掛車必須安裝符合GBT13594規(guī)定的ABS?！?國家頒布ABS標準并強制大型客車和重型貨車安裝ABS，勢必會導致ABS的市場需求量迅猛增加。中國的道路狀況復雜、氣候多樣、汽車負載率普遍偏高，對ABS的技術要求尤其嚴格。三大誤區(qū)應注意：其實，由于很多人對ABS缺少正確認識，使用時難免會產(chǎn)生一些錯誤觀念，直到釀成禍事也不知道原因究竟何在。廣州科密汽車制動技術開發(fā)公司有限公司總工程師汪德舟表示，使用ABS，需要充分發(fā)揮其安全保障作用，避免一些錯誤的使用誤區(qū)。三大誤區(qū)：誤區(qū)一：裝有ABS的車，制動距離會較沒有裝ABS的車大大地縮短。產(chǎn)生這種錯誤說法的原因，是因為ABS往往是在較緊急的制動動作下發(fā)揮作用的，所以會給人以ABS起作用后制動距離縮短的印象。其實制動距離的長短與路面的摩擦系數(shù)以及輪胎有更直接的關系，在某些情況下，有ABS的制動距離較沒有ABS的短，但在其他不同條件下，情況會恰好相反。因為在正常情況下，滾動摩擦系數(shù)要小于滑動摩擦系數(shù)。誤區(qū)二：有ABS的車不會出現(xiàn)甩尾側(cè)滑現(xiàn)象。實際上，ABS的作用只發(fā)生在制動車輪抱死的情況下，它與電子行駛穩(wěn)定系統(tǒng)的作用有本質(zhì)上的不同。誤區(qū)三：有ABS的汽車制動穩(wěn)定性提高了，開車就可以更大膽。ABS只是制動的輔助系統(tǒng)，可以在制動時幫助駕駛者控制車輛狀態(tài)，防止車輛在制動中失去轉(zhuǎn)向能力，但其中主要操控仍是駕駛者，所以超速駕駛?cè)詴l(fā)事故。 ABS作為一種主動安全裝置，在現(xiàn)代汽車上運用已經(jīng)很廣泛了。由于其在制動過程中的控制方式及工作過程與以往普通的制動系統(tǒng)有所區(qū)別，因此在使用保養(yǎng)方面也與傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)有所不同，否則會引發(fā)ABS系統(tǒng)故障?？偨Y多年的維修經(jīng)驗，筆者認為車主在使用裝有ABS系統(tǒng)的汽車時要做到“四要”、“四不要”。四要：(1)要始終將腳踩住制動踏板不放松。這樣才能保證足夠和連續(xù)的制動力，使ABS有效地發(fā)揮作用。(2) 要保持足夠的制動距離。當在良好路面上行駛時，至少要保證離前面的車輛有3s的制動時間；在不好的路面上行駛，要留給制動更長一些的時間。 (3)要事先練習使用ABS，這樣才能使自己對ABS工作時的制動踏板振顫有準備和適應能力。(4)要事先閱讀汽車駕駛員手冊。這樣才能進一步理解各種操作。四不要： （1)不要在駕駛裝有ABS的汽車時比沒有裝ABS的汽車更隨意。有些車主認為汽車裝有ABS后，安全性加大，因此在駕駛中思想就會放松，為事故埋下隱患。(2) 不要反復踩制動踏板。在駕駛有ABS的車時，反復踩制動踏板會使ABS的工作時斷時續(xù)，導致制動效能降低和制動距離增加。實際上，ABS本身會以更高速率自動增減制動力，并提供有效的方向控制能力。(3) 不要忘記控制轉(zhuǎn)向盤。在制動時，ABS系統(tǒng)為駕駛者提供了可靠的方向控制能力，但它本身并不能自動完成汽車的轉(zhuǎn)向操作。在出現(xiàn)意外狀況時，還得需要人來完成轉(zhuǎn)向控制。(4) 不要在制動過程中，被ABS的正常液壓工作噪聲和制動踏板振顫嚇住。這種聲音和振顫都是正常的，且可讓駕駛者由此而感知ABS在工作。4 小結 這次寫論文讓我了解了更多ABS系統(tǒng)的知識，尤其是電