汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的控制原理分析

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湯寶 徐同華

汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的控制原理分析

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湯寶 徐同華

汽車(chē)的制動(dòng)安全一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，要提高制動(dòng)效果及安全性能，首先需要了解制動(dòng)過(guò)程，并清楚制動(dòng)過(guò)程控制的基本原理。

制動(dòng)；控制原理；ABS

引言

汽車(chē)的舒適性、安全性、動(dòng)力性等都是人們關(guān)注的重點(diǎn)，其中最重要的就是安全性，在安全性當(dāng)中就有一部分是制動(dòng)安全性，這要求車(chē)輛既能夠有很好的制動(dòng)效果，又能兼具安全性。要實(shí)現(xiàn)制動(dòng)安全，就需要對(duì)制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行控制，本文將對(duì)汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的控制原理進(jìn)行介紹與分析。

1 制動(dòng)受力情況分析

在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪的受力情況如圖1 所示，其中，最主要的兩個(gè)力為：Fx，地面作用力：Tb，液壓制動(dòng)力矩。在制動(dòng)力矩 Tb 的作用下，地面會(huì)給車(chē)輪一個(gè)作用力 Fx來(lái)制動(dòng)車(chē)輪，達(dá)到減速或者停車(chē)的目的。其中，真正使得車(chē)輛減速停車(chē)的作用力就是 Fx。然而，并不是液壓制動(dòng)力越大，車(chē)輛獲得的地面作用力 Fx 就越大，F(xiàn)x有一個(gè)極限值 F，當(dāng)達(dá)到這個(gè)極限值后，再增加液壓制動(dòng)力，車(chē)輪就會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)，導(dǎo)致不穩(wěn)定。這個(gè)極限值 F與路面、輪胎等情況相關(guān)。

圖1 車(chē)輪受力圖

在制動(dòng)過(guò)程中，由于制動(dòng)力過(guò)大，車(chē)輪出現(xiàn)滑動(dòng)，造成制動(dòng)不穩(wěn)定的情況，采用較多的解決辦法是汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（Antilock Braking System,ABS），下面將對(duì)防抱死制動(dòng)原理進(jìn)行相關(guān)的介紹。

2 防抱死制動(dòng)

2.1 滑移率

車(chē)輪正常的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是滾動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)滑動(dòng)情況后，就會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，滑動(dòng)程度越高，不穩(wěn)定情況越嚴(yán)重?；瑒?dòng)運(yùn)動(dòng)在車(chē)輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所占的比例一般用滑移率來(lái)表示，符號(hào)為λ。計(jì)算公式為：

其中，v 為車(chē)輪的輪心速度，rω 為車(chē)輪的滾動(dòng)速度。

可以看出，當(dāng)車(chē)輪純滾動(dòng)時(shí)，v=rω，滑移率 λ=0，當(dāng)車(chē)輪抱死，即純滑動(dòng)時(shí)，ω=0，滑移率 λ=1。所以，λ的范圍為 0～1。一般情況下，滑移率在 0.1～0.2 時(shí)，變滾邊滑，制動(dòng)效果最好，超過(guò) 0.2 后滑移率會(huì)快速下降，車(chē)輪很快抱死，所以 ABS就開(kāi)始起作用。

ABS的功能即在車(chē)輪將要抱死時(shí)，降低制動(dòng)力，而當(dāng)車(chē)輪不會(huì)抱死時(shí)又增加制動(dòng)力，如此反復(fù)動(dòng)作，使制動(dòng)效果最佳。其一般的控制效果是將每個(gè)車(chē)輪的滑移率控制在 0.1～0.2 之間。

2.2 ABS的工作過(guò)程

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制單元、壓力調(diào)節(jié)裝置等組成。每個(gè)車(chē)輪上的轉(zhuǎn)速傳感器，負(fù)責(zé)向電子控制單元傳遞每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，電子控制單元對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)車(chē)輪有抱死的趨勢(shì)，即通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置控制對(duì)應(yīng)的液壓管路的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

下面以循環(huán)式的壓力調(diào)節(jié)裝置為例對(duì)液壓力的調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

圖2 循環(huán)式液壓調(diào)節(jié)器

如圖2中左圖所示，控制動(dòng)主缸6與制動(dòng)輪缸2相連，進(jìn)行增壓過(guò)程；當(dāng)給電磁閥 5 通部分電，閥芯 10上移一小段，如圖2右上所示，輪缸不與任何部分相連，進(jìn)行保壓過(guò)程；當(dāng)給電磁閥 5 通足電，閥芯 10 上移一大段，如圖2 右下所示，輪缸與儲(chǔ)油罐相連，進(jìn)行卸壓，也就是減壓過(guò)程。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了分析，對(duì)其制動(dòng)過(guò)程中的控制原理也進(jìn)行了介紹，主要詳細(xì)地介紹了ABS的控制過(guò)程。對(duì)于制動(dòng)過(guò)程的控制方法還有很多，但控制原理都是一樣的，基于控制原理，再結(jié)合先進(jìn)的控制方法，就可以對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)控制，從而提高安全性能及制動(dòng)效果。

[1]陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.

[2]嚴(yán)銳,魏明銳.淺談 ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)[J].科教文匯,2010：64-66.

[3]杜春臣,周孫鋒,孫浩.基于 MATLAB 的 ABS 不同控制方式的仿真[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2011(9)：34-38.

湯寶，女，1990 年出生，碩士，教師，助教。