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汽车知识——深入了解防抱死制动系统(ABS)

发布时间:2010年08月12日 18:01 | 进入汽车论坛 | 来源:北方网

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一、ABS防抱制动系统系统概述

  随着世界汽车工业的迅猛发展,安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统(ABS)使人们对安全性要求得以充分的满足。

  汽车制动防抱系统,简称为ABS,是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展,汽车的安全性越来越为人们重视。汽车制动防抱系统,是提高汽车制动安全性的又一重大进步。

  ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制,当车辆制动时,它能使车轮保持转动,从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度,然后把车轮速度信号传送到微电脑里,微电脑根据输入车轮速度,通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率,保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动,不但可保证控制行驶方向的能力,而且,在大部分路面情况下,与抱死〔锁死〕车轮相比,能提供更高的制动力量。

  ABS与常规的液压制动系统相比有三个显著的优点:

  1.车辆控制--装备有ABS的汽车驾驶员在紧急制动过程中,保持着很大程度的操纵控制。在紧急制动过程中,用标淮的液压制动器产生的打滑使驾驶员失去对车辆的控制。ABS恢复稳定性并使驾驶员恢复对车辆的控制。

  2.减少浮滑现象--潮湿、光滑道路和抱死车辆纵使形成被称为浮滑现象的状态,当车辆驾驶员行驶在具有一层水和油薄模的路面之上时,出现与浮滑现象相仿。由于ABS减少了车轮抱死的机会,因此,也减少了制动过程中出现浮滑现象的机会。

  3、改善了轮胎的磨损--使用ABS防止车轮抱死,消除了在紧急制动过程中轮胎平斑的可能性。

  二、ABS发展历程

  ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期,早在1928年制动防抱理论就被提出,在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用,博世(BOSCH)公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。

  进入50年代,汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。福特(FORD)公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯(LINCOIN)轿车上,凯尔塞·海伊斯(KELSEHAYES)公司在1957年对称为“AUTOMATIC”的制动防抱系统进行了试验研究,研究结果表明制动防抱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”的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置,因此,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。

  随着电子技术的发展,电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期,一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞·海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURE TRACK”两轮制动防抱系统,该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号,对制动过程中后轮的运动状态进行判定,通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节,并在1969年被福特公司装备在雷鸟(THUNDERBIRD)和大陆·马克III(CONTINENTALMKIII)轿车上。

  克莱斯勒公司与本迪克斯(BENDIX)公司合作研制的称为“SURE-TRACK”的能防止4个车轮被制动抱死的系统,在1971年开始装备帝国(IMPERIAL)轿车,其结构原理与凯尔塞·海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同,两者不同之处,只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威士(TEVES)公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统,这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制,直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。

  别克(BUICK)公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火,以减小发动机输出转矩,防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱转系统。

  瓦布科(WABCO)公司与奔驰(BENZ)公司合作,在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载贷汽车上。

  这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置,由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷,致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果,所以,这些防抱控制系统很快就不再被采用了。

  进入70年代后期,数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展,为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防泡系统--博世ABS2,并且装置在奔驰轿车上,由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置,但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比,其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高,因此,博世ABS2的控制效果己相当理想。从此之后,欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。

  三、ABS的工作原理

  控制装置和ABS警示灯等组成,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结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。

  在常见的ABS系统中,每个车轮上各安装一个转速传感器,将有关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速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组成,电动泵组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就进入防抱制动压力调节过程。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刮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,右前出液电磁阀仍末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,右前制动轮缸的刮动压力就保持一定,而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随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波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减小右前轮的抱死趋势将开始消除,随着右前制动轮缸制动压力的减小,右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速;当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定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,向制动轮缸泵输送制动液,由制动主缸输出的制动液经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,右前轮又开抬减速转动。

  ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制,在峰值附着系数滑动率的附近范围内,直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常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3~20HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有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。