汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制原理分析

劉浪

摘要：汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）是汽車啟動(dòng)系統(tǒng)中不可或缺的一個(gè)組成部分，通過(guò)在汽車中安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車車輪的自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而使得汽車車輪可以進(jìn)行正常的制動(dòng)，獲得最佳的制動(dòng)性能，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)——盡可能地減少交通安全事故的發(fā)生，減小對(duì)車上人員的傷害。基于此，本文對(duì)汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的研究和分析，介紹了其基本構(gòu)成元件以及各元件的不同功能，指出其實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力增加、保持和降低的控制過(guò)程，以期帶給系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和汽車車主一定的啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；控制

一、汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成元素及其功能

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)主要包括傳感器、ECU以及執(zhí)行器三大類，這三大類共同構(gòu)成了汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，它們?cè)谄嚪辣乐苿?dòng)系統(tǒng)中根據(jù)自身的設(shè)計(jì)原理發(fā)揮著不同的功效和作用，缺一不可。以下為這三個(gè)構(gòu)成元件的簡(jiǎn)要介紹：

其一，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器主要包括車速傳感器、輪速傳感器以及減速傳感器三大類，檢測(cè)人員通過(guò)汽車傳感器檢測(cè)人員可以檢測(cè)出汽車行駛的準(zhǔn)確速度，從而為ECU傳遞準(zhǔn)確有效的汽車行駛速度的數(shù)據(jù)記錄，促使汽車的滑移率被準(zhǔn)確保持在科學(xué)合理的范圍之內(nèi)，最大程度地減少交通事故的發(fā)生。此外，通過(guò)傳感器還可以測(cè)出汽車車輪的行駛速度，從而為ECU傳遞準(zhǔn)確有效的車輪行駛速度的數(shù)據(jù)記錄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制車輪行駛速度的目標(biāo)。具體的，車速傳感器是用來(lái)檢測(cè)汽車行駛速度，然后給ECU提供車速信號(hào)，它采用滑移率的控制方法。輪速傳感器是通過(guò)檢測(cè)車輪速度來(lái)為ECU提供輪速信號(hào)，它可以采用各種控制方法。而減速傳感器顧名思義是用來(lái)有效控制汽車的減速度的，利用減速傳感器來(lái)控制汽車車輪制動(dòng)快慢，且值得一提的是，減速傳感器一般適用于，也僅僅存在于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

其二，ECU是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中涉及面最多的中流砥柱，它活躍在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)元件之中，運(yùn)作目的是通過(guò)接收來(lái)自四面八方的各種信號(hào)，對(duì)汽車的車輪行駛速度和汽車行駛的當(dāng)前路面情況進(jìn)行綜合全面的分析研究，并對(duì)分析研究所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后把以上全部合理數(shù)據(jù)通過(guò)汽車部件發(fā)送出去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的有效控制。

其三，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器主要包括液壓泵、ABS警告燈以及制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器三大類。分別地，液壓泵是在ECU的指示命令下進(jìn)行運(yùn)行操作的，ECU在液壓泵中起著至關(guān)重要的控制作用，在ECU的有效控制下液壓泵可以控制可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的控制油路，然后達(dá)成調(diào)控油壓的最終目的。

而在利用循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)壓力時(shí)，能夠科學(xué)有效地降低油壓，且在此過(guò)程中要求使用輪缸中排放出來(lái)的制動(dòng)液來(lái)調(diào)節(jié)ABS制動(dòng)進(jìn)度。其中制動(dòng)液運(yùn)作的理念是首先通過(guò)蓄能器泵，接著再轉(zhuǎn)回到主缸之中，借助制動(dòng)液的流動(dòng)性和動(dòng)態(tài)性來(lái)有效控制ABS的運(yùn)作進(jìn)度，預(yù)防ABS工作時(shí)制動(dòng)踏板行程有非常規(guī)的變動(dòng)出現(xiàn)。而執(zhí)行器中的重要組成部分——制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的運(yùn)作目的是通過(guò)接收來(lái)自ECU的指示命令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力的有效調(diào)節(jié)，它是通過(guò)電磁閥的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)壓力的增加、保持和降低。最后，ABS警告燈的運(yùn)行作用是當(dāng)ABS出現(xiàn)異常時(shí)，ABS警告燈在ECU的控制下會(huì)持續(xù)閃爍顯示故障碼，從而引起汽車駕駛?cè)藛T的注意，對(duì)駕駛員形成提醒和警告作用，促進(jìn)駕駛員及時(shí)控制汽車的行駛，進(jìn)而防止交通事故的發(fā)生。

二、汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制原理

汽車在制動(dòng)過(guò)程中，如果車輪抱死很有可能發(fā)生無(wú)法挽回的傷害，但如果可以將滑移率有效控制在20%左右時(shí)，車輪與路面之間的縱向附著系數(shù)達(dá)到最大，這時(shí)能夠獲取最大的地面制動(dòng)力，從而將汽車的制動(dòng)距離縮短到控制值范圍的最小數(shù)據(jù)，與此同時(shí)車輪與路面之問(wèn)的橫向附著系數(shù)也會(huì)達(dá)到最大，促使汽車在制動(dòng)過(guò)程中可以更好地維持方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制能力。

汽車在制動(dòng)過(guò)程中，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)可以自動(dòng)地調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)力，從而將滑移率有效控制在20%左右，進(jìn)而及時(shí)地防止車輪抱死，獲得最優(yōu)的制動(dòng)性能。ECU會(huì)在接收到輪速傳感器等元件輸入的信號(hào)后，進(jìn)行綜合的分析和判斷，然后輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器來(lái)有效調(diào)節(jié)壓力，最終實(shí)現(xiàn)增壓、保壓和減壓控制過(guò)程。

（一）常規(guī)制動(dòng)過(guò)程，見(jiàn)下圖。

當(dāng)電磁閥沒(méi)有通電時(shí)，銜鐵在上圖位置。主缸和輪缸管路相通，主缸能夠隨時(shí)控制制動(dòng)壓力的增減。此時(shí)液壓泵不工作。

{1一主缸；2、5、11-單向閥；3.液壓泵和電動(dòng)機(jī)總成；4-ECU；6-儲(chǔ)液器；7-前輪輪速傳感器；8-輪缸；9-回位彈簧；10-磁化線圈；12-三位電磁換向閥}

2）當(dāng)ECU對(duì)電磁閥提供較大的電流時(shí)，柱塞移動(dòng)到上端，主缸和輪缸的通路被阻斷，輪缸和儲(chǔ)液器相接通，輪缸中的制動(dòng)液流入儲(chǔ)液器之中，制動(dòng)壓力降低。而且在此時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵開(kāi)始工作，將流回儲(chǔ)液器的制動(dòng)液進(jìn)行加壓之后再送回到主缸之中。

3）汽車在制動(dòng)過(guò)程中，由于制動(dòng)因素的作用，其管路的壓力會(huì)出現(xiàn)增大或者是減小的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)對(duì)車速的變化產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致車速有可能超過(guò)預(yù)指定的范圍或者是低于預(yù)定值的范圍，進(jìn)而對(duì)汽車的正常行駛產(chǎn)生極大的不良影響。通過(guò)輪缸來(lái)調(diào)控壓力，能夠?qū)⑦@些管路的壓力值有效控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，然后車速信號(hào)會(huì)借助傳感器傳送給E-CU，接著ECU會(huì)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析后發(fā)出相應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁化線圈電流量的有效控制，從而降低磁化線圈的磁力，然后這樣就可以利用彈簧對(duì)轉(zhuǎn)向閥進(jìn)行合理有效的控制，這時(shí)閥芯也可以轉(zhuǎn)向中心位置了。此時(shí)關(guān)閉B、C孔和單向閥能夠有效預(yù)防輪缸中的流動(dòng)液繼續(xù)流動(dòng)，進(jìn)而促使管路內(nèi)部的壓力值有效控制在合理的范圍之內(nèi)。

（二）增壓過(guò)程，見(jiàn)下圖。

實(shí)踐證明，只有將輪缸中的制動(dòng)液壓力提高時(shí)，才可以產(chǎn)生更大的制動(dòng)力，進(jìn)而能夠快速及時(shí)地降低車速。ECU使磁化線圈斷電，三位電磁換向閥被回位彈簧拉下，這時(shí)B孔打開(kāi)，C孔關(guān)閉，主缸中的制動(dòng)液經(jīng)過(guò)B孔和A孔流動(dòng)到車輪輪缸中，這一過(guò)程會(huì)使得輪缸中的制動(dòng)液壓力增高，制動(dòng)力加大。當(dāng)制動(dòng)力一直加大，加大到一定程度時(shí)，汽車車輪就又會(huì)出現(xiàn)抱死的情況，此時(shí)又需要對(duì)輪缸進(jìn)行降壓，使得開(kāi)始下一輪降低一保壓升壓的循環(huán)。汽車的制動(dòng)防抱死裝置是通過(guò)脈沖的方式來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，將車輪的滑移率一直有效控制在10%-30%的合理范圍之內(nèi)，防止車輪抱死拖滑，盡可能地維持汽車制動(dòng)過(guò)程中的汽車穩(wěn)定性，將汽車的制動(dòng)距離縮短到最小，減小對(duì)汽車駕駛員的傷害。

三、結(jié)束語(yǔ)

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分（傳感器、ECU和執(zhí)行器）相互結(jié)合，在汽車制動(dòng)時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，有效地防止汽車車輪抱死狀況的出現(xiàn)，將汽車車輪的滑移率有效控制在合理范圍之內(nèi)，使得汽車獲得最佳制動(dòng)性能，減少輪胎磨損，減少交通事故的發(fā)生。