汽車制動(dòng)系統(tǒng)中防抱死系統(tǒng)的技術(shù)研究

王勇++劉韓光

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.133

摘 要：伴隨著我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展以及全球汽車技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國(guó)的汽車技術(shù)已經(jīng)處在了一個(gè)非常重要的研發(fā)關(guān)鍵階段。尤其是我國(guó)汽車行業(yè)中的汽車制動(dòng)系統(tǒng)，在我國(guó)的汽車安全技術(shù)領(lǐng)域中，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的防抱死技術(shù)是非常關(guān)鍵并且重要的。防抱死系統(tǒng)能夠在汽車制動(dòng)的過程中有效地防止汽車制動(dòng)輪出現(xiàn)拖滑問題，這樣能夠有效地提升汽車制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性能以及控制性能。在汽車制動(dòng)系統(tǒng)的單次制動(dòng)中，穩(wěn)定的制動(dòng)性能，可靠的制動(dòng)效果以及較短的制動(dòng)距離都是我國(guó)汽車制動(dòng)系統(tǒng)中防抱死系統(tǒng)技術(shù)的研究方向以要達(dá)到的研究效果。

關(guān)鍵詞：汽車制動(dòng)系統(tǒng) 防抱死系統(tǒng) 技術(shù)研究 分析

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0133-02

關(guān)于汽車制動(dòng)系統(tǒng)中防抱死系統(tǒng)的技術(shù)研究以及分析，有很多的方向需要進(jìn)行針對(duì)性地分析以及闡述。在該文中詳細(xì)地闡述了其中的幾種技術(shù)分析以及技術(shù)要點(diǎn)。希望通過該文的闡述以及分析能夠有效地提升我國(guó)汽車制動(dòng)系統(tǒng)尤其是防抱死系統(tǒng)的穩(wěn)定性能以及可靠性能，讓我國(guó)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新以及研發(fā)不斷地發(fā)展，早日取得顯著的成績(jī)和成果。

1 防抱死系統(tǒng)中的附著系數(shù)與車輪滑移率之間的關(guān)系

關(guān)于防抱死系統(tǒng)的技術(shù)研究，首先要對(duì)附著系數(shù)以及車輪滑移率進(jìn)行分析，通過對(duì)兩者的比較來(lái)分析以及研究防抱死系統(tǒng)的整體性能。這一方面的內(nèi)容該文主要從兩個(gè)角度進(jìn)行分析以及闡述。首先是對(duì)防抱死系統(tǒng)中的車輪滑移率進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，其次對(duì)車輪滑移率以及附著系數(shù)兩者之間的關(guān)系進(jìn)行闡述。

1.1 防抱死系統(tǒng)中車輪滑移率的基本內(nèi)容

在汽車正常行駛的過程中，車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該同車速一致，我們稱之為車輪在行駛過程中進(jìn)行純滾動(dòng)作業(yè)。但是在駕駛員進(jìn)行制動(dòng)操作的過程中，由于車輪和地面之間的制動(dòng)力存在，就能夠讓車輪的速度下降，這一過程，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)處在滑動(dòng)以及滾動(dòng)之間的狀態(tài)，從機(jī)械角度來(lái)看，這種情況下車輪的轉(zhuǎn)速和車速并不是相等的，通常情況下我們稱之為滑移，這種滑移代表了車輪速度和車速之間的差距。伴隨著制動(dòng)力的不斷增加，車輪的滾動(dòng)動(dòng)作越來(lái)越小，很大部分的動(dòng)作是通過滑移來(lái)完成的。當(dāng)車輪的制動(dòng)器處在抱死的狀態(tài)下時(shí)，汽車車輪已經(jīng)不再滾動(dòng)，這時(shí)候主要是通過車輪的滑動(dòng)來(lái)完成汽車制動(dòng)動(dòng)作。汽車車輪進(jìn)行純滾動(dòng)的時(shí)候，汽車車輪的滑移率為零；當(dāng)汽車車輪完全抱死之后，汽車車輪的滑移率為1，也就是完全滑移。汽車車輪的滑移率越大就說明了車輪在行駛的過程中滑動(dòng)動(dòng)作占到的比例更大。

1.2 車輪滑移率以及附著系數(shù)兩者之間的關(guān)系

在汽車制動(dòng)的過程中，汽車車輪的滑移率很大程度上取決于地面的附著系數(shù)。一般情況下，當(dāng)車輪的滑移率從0提升到10%的過程中，附著系數(shù)會(huì)逐漸的增大；當(dāng)車輪的滑移率在10%～30%之間時(shí)，附著系數(shù)達(dá)到最大值，稱之為峰值附著系數(shù)。在峰值附著系數(shù)出現(xiàn)的過程中對(duì)應(yīng)的車輪滑移率，我們稱之為峰值滑移率。當(dāng)車輪滑移率進(jìn)一步增大的過程中，附著系數(shù)就會(huì)逐漸變小。當(dāng)車輪完全制動(dòng)的時(shí)候，車輪就會(huì)處在完全滑動(dòng)的狀態(tài)之下，人們稱這種狀態(tài)下的附著系數(shù)為滑動(dòng)附著系數(shù)。需要注意的是車輪完全制動(dòng)狀態(tài)下的附著系數(shù)小于峰值附著系數(shù)。

當(dāng)車輪進(jìn)行反向作用時(shí)，最大附著系數(shù)存在于滑移率20%區(qū)間，也就是說只有在這一狀態(tài)下，車輪同路面之間的制動(dòng)力最大，進(jìn)而具有最佳的制動(dòng)效果。在設(shè)計(jì)過程中我們將縱向最大滑移率稱之為理想滑移率，這種狀態(tài)下的滑移率是最佳的滑移率數(shù)值。如果車輪在制動(dòng)的過程中滑移率超過了最佳滑移率，車輪的制動(dòng)效果就會(huì)大打折扣，制動(dòng)距離會(huì)增長(zhǎng)。車輪在最佳滑移率和完全抱死狀態(tài)之間的狀態(tài)我們稱之為制動(dòng)非穩(wěn)定區(qū)間。汽車橫向制動(dòng)附著系數(shù)越大，說明汽車在制動(dòng)的過程中方向的穩(wěn)定性以及車輪的控制能力都非常好。當(dāng)車輪的滑移率在50%的狀態(tài)下時(shí)，汽車車輪的橫向附著系數(shù)達(dá)到最大值，伴隨著滑移率不斷的提升，橫向附著系數(shù)不斷的減小，當(dāng)汽車車輪處在抱死狀態(tài)下時(shí)，橫向附著系數(shù)幾乎為0。這樣的狀態(tài)對(duì)于車輪的危害非常大，最主要的危害體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先是危害汽車車輪的方向穩(wěn)定性；其次是能夠讓汽車車輪在這樣的狀態(tài)下失去汽車轉(zhuǎn)向的控制能力。因此在汽車制動(dòng)的過程中要對(duì)橫向附著系數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理。

2 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

2.1 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的主要優(yōu)點(diǎn)

防抱死系統(tǒng)ABS的優(yōu)點(diǎn)主要有5個(gè)。首先能夠保障汽車車輪在制動(dòng)的過程中具有穩(wěn)定的方向控制；其次能夠保障汽車車輪在制動(dòng)的過程中提升車輪轉(zhuǎn)向的控制程度；再次是能夠有效地縮短汽車制動(dòng)過程中的制動(dòng)距離，特別是在冰雪路面上，能夠有效地縮短制動(dòng)距離大約10%；第四是能夠有效地保護(hù)車輪在制動(dòng)過程中的磨損程度，有效地提升了車輪輪胎的使用壽命，經(jīng)過實(shí)踐證明，能夠提升輪胎10%左右的使用壽命；最后是應(yīng)用防抱死系統(tǒng)能夠有效地減緩駕駛員在駕駛過程中的緊張心情，減少了駕駛過程中的不安全因素，降低了事故的發(fā)生率。

2.2 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的主要缺點(diǎn)

任何系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)都是共存的，我們需要做的就是放大優(yōu)點(diǎn)并且要減少缺點(diǎn)。汽車防抱死系統(tǒng)ABS的缺點(diǎn)主要有四點(diǎn)。首先是這種系統(tǒng)不能夠提升更大的制動(dòng)效果，超出了車輪在路面上承受的制動(dòng)效果，這種系統(tǒng)就不能夠進(jìn)行良好的制動(dòng)了；其次是防抱死系統(tǒng)的制動(dòng)效果主要取決于汽車的整體性能，對(duì)汽車的整體性能有很大的依賴性；第三是防抱死系統(tǒng)并不能夠取代駕駛員的制動(dòng)操作，只是一種輔助制動(dòng)的操作；最后是在特殊的路面上，例如砂石或者是路面積雪的情況下，車輪抱死的制動(dòng)距離要比ABS的制動(dòng)距離更短。這種系統(tǒng)在有的路面上的制動(dòng)力矩并沒有完全優(yōu)于車輪抱死。

3 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的主要結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的主要結(jié)構(gòu)

無(wú)論是液壓制動(dòng)系統(tǒng)還是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，控制制動(dòng)防抱死系統(tǒng)均由傳感器電控單元和執(zhí)行器三部分組成。下面以一汽紅旗CA7220型轎車裝用的ABS系統(tǒng)為例說明其工作原理。該系統(tǒng)主要由前、后車輪轉(zhuǎn)速感器和液壓調(diào)節(jié)器、電子液壓控制單元和ABS警報(bào)燈等組成。ABS系統(tǒng)采用美國(guó)凱爾塞一海斯公司生產(chǎn)的EBC430型電子液壓控制單元（簡(jiǎn)稱EHCU），它將液壓調(diào)節(jié)器和電控單元組合在一起，形成一個(gè)總成。

3.2 汽車防抱死系統(tǒng)ABS的工作原理

3.2.1 ABS在常規(guī)制動(dòng)階段的工作原理

ABS不進(jìn)行壓力控制，液壓調(diào)節(jié)器各阻斷閥處于開啟狀態(tài)，各減壓閥（常閉閥）處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓調(diào)節(jié)器的管路是暢通的，各輪缸制動(dòng)壓力隨制動(dòng)主缸的壓力輸出而變化；制動(dòng)液通過常開的阻斷閥芯中心，流到阻斷閥芯四周，進(jìn)入制動(dòng)輪缸。

3.2.2 ABS在制動(dòng)壓力保持過程階段的工作原理

駕駛員踩制動(dòng)踏板過重，會(huì)造成制動(dòng)器制動(dòng)力大車輪與路面之間的附著力，使汽車制動(dòng)減速度很大。這時(shí)，車輪速度傳感器把車輪將抱死的信號(hào)傳給ECU，ECU控制ABS處于觸發(fā)狀態(tài)，使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)入保壓狀態(tài)，ECU首先給阻斷閥通電，使電樞向下移動(dòng)，關(guān)閉阻斷閥，制動(dòng)輪缸壓力和制動(dòng)主缸壓力隔絕，防止制動(dòng)輪缸的壓力繼續(xù)增加。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹薇華.汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)故障診斷技術(shù)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

[2] 蔡國(guó)銳，張雷.汽車故障自診斷及故障診斷技術(shù)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2005（4）.

[3] 潘旭峰.現(xiàn)代汽車電子技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[4] 張?zhí)祛?滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D].吉林大學(xué)，2008.