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ABS防抱死刹车系统原理


ABS 防抱死刹车系统原理

概述
防抱死制动系统是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予 刹车油压力,充斥到 ABS 的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力 返回,使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压 力使得气囊重复作用,如此在一秒钟内可作用 60~120 次,相当于不停地刹 车、放松,即相似于机械的“点刹’。因此,ABS 防抑死系统,能避免在紧 急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在刹车时不被锁死,不让轮胎在一 个点上与地面摩擦,从而加大摩擦力,使刹车效率达到 90%以上,同时还能 减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有 ABS 的 车辆在干柏油路、 雨天、 雪天等路面防滑性能分别达到 80%—90%、 30%—10%、 15%—20%。 普通制动系统在湿滑路面上制动,或在紧急制动的时候,车轮容易因 制动力超过轮胎与地面的摩擦力而完全抱死。 近年来由于汽车消费者对安全的日益重视,大部分的车都已将 ABS 列 为标准配备。如果没有 ABS,紧急制动通常会造成轮胎抱死,这时,滚动摩 擦变成滑动摩擦,制动力大大下降。而且如果前轮抱死,车辆就失去了转 向能力;如果后轮先抱死,车辆容易产生侧滑,使行车方向变得无法控制。 所以,ABS 系统通过电子或机械的控制,以非常快的速度精密的控制制动液 压力的收放,来达到防止车轮抱死,确保轮胎的最大制动力以及制动过程 中的转向能力,使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。 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 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。 (FORD) 福特 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“SKIDCONTROL”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“SURETRACK”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货汽车上。 第一台防抱死制动系统 ABS(Anti-lock Brake System),在 1950 年问 世,首先被应用在航空领域的飞机上,1968 年开始研究在汽车上应用。70 年代,由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器, 促使了 ABS 在汽车上的应用。1980 年后,电脑控制的 ABS 逐渐在欧洲、美 国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。到目前为止,一些中高级豪华轿车,如 西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列,英国的劳斯来斯、捷达、 路华、宾利等系列,意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列,法国 的波尔舍系列,美国福特的 TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪 客、男爵、道奇、顺风等系列,日本的思域,凌志、豪华本田、奔跃、俊 朗、淑女 300Z 等系列,均采用了先进的 ABS。到 1993 年,美国在轿车上安 装 ABS 已达 46%,现今在世界各国生产的轿车中有近 75%的轿车应用 ABS。 现今全世界已有本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦 汤姆、 本田、 日本无限等许多公司生产 ABS, 它们中又有整体和非整体之分。 预计随着轿车的迅速发展,将会有更多的厂家生产。 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。 “自动防抱死刹车”的原理并不难懂,在遭遇紧急情况时,未安装 ABS 系统的车辆来不及分段缓刹只能立刻踩死。由于车辆冲刺惯性,瞬间可能 发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况!而装有 ABS 系 统的车辆在车轮即将达到抱死临界点时, 刹车在一秒内可作用 60 至 120 次, 相当于不停地刹车、放松,即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可 避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑,同时加大轮胎摩擦力,使刹车效率 达到 90%以上。

从微观上分析,在轮胎从滚动变为滑动的临界点时轮胎与地面的摩擦 力达到最大。在汽车起步时可充分发挥引擎动力输出(缩短加速时间), 如果在刹车时则减速效果最大(刹车距离最短)。ABS 系统内控制器利用液 压装置控制刹车压力在轮胎发生滑动的临界点反复摆动,使在刹车盘不断 重复接触、离开的过程而保持轮胎抓地力最接近最大理论值,达到最佳刹 车效果。 ABS 的运作原理看来简单,但从无到有的过程却经历过不少挫折(中间 缺乏关键技术)!1908 年英国工程师 J. E. Francis 提出了“铁路车辆车 轮抱死滑动控制器”理论,但却无法将它实用化。接下来的 30 年中,包括 Karl Wessel 的“刹车力控制器”、Werner Möhl 的“液压刹车安全 装置”与 Richard Trappe 的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在 1941 年出版的《汽车科技手册》中写到:“到现在为止,任何通过机械装 置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功,当这项装置成功的那一天,即是 交通安全史上的一个重要里程碑”,可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟 还要再等 30 年之久。 当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么?首先该装置需要一套系 统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小,在那 个没有集成电路与计算机的年代,没有任何机械装置能够达成如此敏捷的 反应!等到 ABS 系统的诞生露出一线曙光时,已经是半导体技术有了初步 规模的 1960 年代早期。 精于汽车电子系统的德国公司 Bosch(博世)研发 ABS 系统的起源要追 溯到 1936 年, 当年 Bosch 申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。 1964 年(也是集成电路诞生的一年)Bosch 公司再度开始 ABS 的研发计划,最后 有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论,这是 ABS (Antilock Braking System)名词在历史上第一次出现!世界上第一具 ABS 原型机于 1966 年出现,向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任 务。因为投入的资金过于庞大,ABS 初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。 Teldix GmbH 公司从 1970 年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的 原型机——ABS 1, 该系统已具备量产基础,但可靠性不足,而且控制单 元内的组件超过 1000 个,不但成本过高也很容易发生故障。 1973 年 Bosch 公司购得 50%的 Teldix GmbH 公司股权及 ABS 领域的研 发成果,1975 年 AEG、Teldix 与 Bosch 达成协议,将 ABS 系统的开发计划 完全委托 Bosch 公司整合执行。 “ABS 2”在 3 年的努力后诞生! 有别于 ABS 1 采用模拟式电子组件, ABS 2 系统完全以数字式组件进行设计,不但控 制单元内组件数目从 1000 个锐减到 140 个,而且有造价降低、可靠性大幅 提升与运算速度明显加快的三大优势。两家德国车厂奔驰与宝马于 1978 年 底决定将 ABS 2 这项高科技系统装置在 S 级及 7 系列车款上。

在诞生的前 3 年中,ABS 系统都苦于成本过于高昂而无法开拓市场。从 1978 到 1980 年底,Bosch 公司总共才售出 24000 套 ABS 系统。所幸第二年 即成长到 76000 套。受到市场上的正面响应,Bosch 开始 TCS 循迹控制系统 的研发计划。1983 年推出的 ABS 2S 系统重量由 5.5 公斤减轻到 4.3 公斤, 控制组件也减少到 70 个。到了 1985 年代中期,全球新出厂车辆安装 ABS 系统的比例首次超过 1%, 通用车厂也决定把 ABS 列为旗下主力雪佛兰车系 的标准配备。 1986 年是另一个值得纪念的年份,除了 Bosch 公司庆祝售出第 100 万 套 ABS 系统外, 更重要的是 Bosch 推出史上第一具供民用车使用的 TCS/ ASR 循迹控制系统。TCS/ ASR 的作用是防止汽车起步与加速过程中发生驱动轮 打滑,特别是防止车辆过弯时的驱动轮空转,并将打滑控制在 10%到 20% 范围内。由于 ASR 是通过调整驱动轮的扭矩来控制,因而又叫驱动力控制 系统,在日本又称之为 TRC 或 TRAC。 ASR 和 ABS 的工作原理方面有许多共同之处, 两者合并使用可形成更佳 效果,构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制(ABS /ASR)系统。这套系 统主要由轮速传感器、ABS/ ASR ECU 控制器、ABS 驱动器、ASR 驱动器、副 节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及行 进过程中,引擎 ECU 根据轮速传感器输入的信号,当判定驱动轮的打滑现 象超过上限值时,就进入防空转程序。首先由引擎 ECU 降低副节气门以减 少进油量,使引擎动力输出扭矩减小。当 ECU 判定需要对驱动轮进行介入 时,会将信号传送到 ASR 驱动器对驱动轮(一般是前轮)进行控制,以防 止驱动轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。第一款搭载 ASR 系统 的新车型在 1987 年出现,奔驰 S 级再度成为历史的创造者。 随着 ABS 系统的单价逐渐降低,搭载 ABS 系统的新车数目于 1988 年突 破了爆炸性成长的临界点,开始飞快成长,当年 Bosch 的 ABS 系统年度销 售量首次突破 300 万套。技术上的突破让 Bosch 在 1989 年推出的 ABS 2E 系统首次将原先分离于引擎室(液压驱动组件)与中控台(电子控制组件) 内,必须依赖复杂线路连接的设计更改为“两组件整合为一”设计!ABS 2E 系统也是历史上第一个舍弃集成电路,改以一个 8 k 字节运算速度的微处 理器(CPU)负责所有控制工作的 ABS 系统,再度写下了新的里程碑。该年 保时捷车厂正式宣布全车系都已安装了 ABS,3 年后(1992 年)奔驰车厂也 决定紧跟保时捷的脚步。 1990 年代前半期 ABS 系统逐渐开始普及于量产车款。Bosch 在 1993 年 推出 ABS 2E 的改良版:ABS 5.0 系统,除了体积更小、重量更轻外,ABS 5.0 装置了运算速度加倍(16 k 字节)的处理器,该公司也在同年年中庆祝售 出第 1000 万套 ABS 系统。 ABS 与 ASR/ TCS 系统已受到全世界车主的认同,但 Bosch 的工程团队 却并不满足,反而向下一个更具挑战性的目标:ESP(Electronic Stabilty

Program,行车动态稳定系统)前进!有别于 ABS 与 TCS 仅能增加刹车与加 速时的稳定性, ESP 在行车过程中任何时刻都能维持车辆在最佳的动态平衡 与行车路线上。ESP 系统包括转向传感器(监测方向盘转动角度以确定汽车 行驶方向是否正确)、车轮传感器(监测每个车轮的速度以确定车轮是否 打滑)、摇摆速度传感器(记录汽车绕垂直轴线的运动以确定汽车是否失 去控制)与横向加速度传感器(测量过弯时的离心加速度以确定汽车是否 在过弯时失去抓地力),在此同时、控制单元通过这些传感器的数据对车 辆运行状态进行判断,进而指示一个或多个车轮刹车压力的建立或释放, 同时对引擎扭矩作最精准的调节,某些情况下甚至以每秒 150 次的频率进 行反应。整合 ABS、EBD、EDL、ASR 等系统的 ESP 让车主只要专注于行车, 让计算机轻松应付各种突发状况。 延续过去 ABS 与 ASR 诞生时的惯例,奔驰 S 级还是首先使用 ESP 系统 的车型(1995 年)。4 年后奔驰公司就正式宣布全车系都将 ESP 列为标准 配备。在此同时,Bosch 于 1998 及 2001 年推出的 ABS 5.7、ABS 8.0 系统 仍精益求精,整套系统总重由 2.5 公斤降至 1.6 公斤,处理器的运算速度 从 48 k 字节升级到 128 k 字节, 奔驰车厂主要竞争对手宝马与奥迪也于 2001 年也宣布全车系都将 ESP 列为标准配备。Bosch 车厂于 2003 年庆祝售出超 过一亿套 ABS 系统及 1000 万套 ESP 系统,根据 ACEA(欧洲车辆制造协会) 的调查,今天每一辆欧洲大陆境内所生产的新车都搭载了 ABS 系统,全世 界也有超过 60%的新车拥有此项装置。 “ABS 系统大幅度提升刹车稳定性同时缩短刹车所需距离”Robert Bosch GmbH(Bosch 公司的全名)董事会成员 Wolfgang Drees 说。不像安 全气囊与安全带(可以透过死亡数目除以车祸数目的比例来分析),属于 “防患于未然”的 ABS 系统较难以真实数据佐证它将多少人从鬼门关前抢 回?但据德国保险业协会、汽车安全学会分析了导致严重伤亡交通事故的 原因后的研究显示,60%的死亡交通事故是由于侧面撞车引起的,30%到 40% 是由于超速行驶、突然转向或操作不当引发的。我们有理由相信 ABS 及其 衍生的 ASR 与 ESP 系统大幅度降低紧急状况发生车辆失去控制的机率。 NHTSA(北美高速公路安全局)曾估计 ABS 系统拯救了 14563 名北美驾驶人 的性命! 从 ABS 到 ESP,汽车工程师在提升行车稳定性的努力似乎到了极限(民 用型 ESP 系统诞生至今已近 10 年),不过就算计算机再先进仍须要驾驶人 的适当操作才能发挥最大功效。 多数车主都没有遭遇过紧急状况(也希望永远不要),却不能不知道 面临关键时刻要如何应对?在紧急情况下踩下刹车时, ABS 系统制动分泵会 迅速作动,刹车踏板立刻产生异常震动与显著噪音(ABS 系统运作中的正常 现象),这时你应毫不犹豫地用力将刹车踩死(除非车上拥有 EBD 刹车力 辅助装置,否则大多数驾驶者的刹车力量都不足),另外 ABS 能防止紧急

刹车时的车轮抱死现象、所以前轮仍可控制车身方向。驾驶者应边刹车边 打方向进行紧急避险,以向左侧避让路中障碍物为例,应大力踏下刹车踏 板、迅速向左转动方向盘 90 度,向右回轮 180 度,最后再向左回 90 度。 最后要提的是 ABS 系统依赖精密的车轮速度传感器判断是否发生抱死情 况?平时要经常保持在各个车轮上的传感器的清洁,防止有泥污、油污特 别是磁铁性物质粘附在其表面,这些都可能导致传感器失效或输入错误信 号而影响 ABS 系统正常运作。行车前应经常注意仪表板上的 ABS 故障指示 灯,如发现闪烁或长亮,ABS 系统可能已经故障(尤其是早期系统),应该 尽快到维修厂排除故障。 要提醒的是,ABS/ ASR/ ESP 系统虽然是高科技的结晶,但并不是万能 的,也别因为有了这些行车主动安全系统就开快车。 ABS 这种最初被应用于飞机上的技术,现在已经十分普及,在十万元以 上级别的轿车上都可见到它的踪影,有些大客车上也装有 ABS。装有 ABS 的 车辆在遇到积雪、冰冻或雨天等打滑路面时,可放心的操纵方向盘,进行 制动。它不仅有效的防止了事故的发生,还能减少对轮胎的摩损,但它并 不能使汽车缩短制动距离,在某些情况下反而会有所增加

ABS 的工作原理
ABS 通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和 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、电动泵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,右前出液电磁阀仍未通电而处于关闭 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,而其它未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。

ABS 的功用
制动性能是汽车主要性能之一,它关系到行车安全性。评价一辆汽车 的制动性能最基本的指标是制动加速度、制动距离、制动时间及制动时方 向的稳定性。 制动时方向的稳定性,是指汽车制动时仍能按指定的方向的轨迹行驶。 如果因为汽车的紧急制动(尤其是高速行驶时)而使车轮完全抱死,那是 非常危险的。若前轮抱死,将使汽车失去转向能力;若后轮抱死,将会出 现甩尾或调头(跑偏、侧滑)尤其在路面湿滑的情况下,对行车安全造成 极大的危害。 汽车的制动力取决于制动器的摩擦力,但能使汽车制动减速的制动力, 还受地面附着系数的制约。当制动器产生的制动力增大到一定值时,汽车 轮胎将在地面上出现滑移。其滑移率 δ=(Vt-Va)/Vt×100% 式中:δ--滑移率;

Vt--汽车的理论速度; Va--汽车的实际速度。 据试验证实,当车轮滑移率 δ=15%一 20%时附着系数达到最大值, 因此,为了取得最佳的制动效果,一定要控制其滑移率在 15%~20%范围 内。 ABS 的功能即在车轮将要抱死时,降低制动力,而当车轮不会抱死时又 增加制动力,如此反复动作,使制动效果最佳。

ABS 的两种控制方式
1、双参数控制 双参数控制的 ABS,由车速传感器(测速雷达)、轮速传感器、控制装置 (电脑)和执行机构组成。 其工作原理是车速传感器和轮速传感器,分别将车速和轮速信号输入 电脑,由电脑计算出实际滑移率,并与理想滑移率 15%一 20%作比较,再 通过电磁阀增减制动器的制动力。 这种曳速传感器常用多普勒测速雷达。当汽车行驶时,多普勒雷达天 线以一定频率不断向地面发射电磁波,同时又接收反射回来的电磁波,测 量汽车雷达发射与接收的差值,便可以准确计算出汽车车速。而轮速传感 器装在变速器外壳,由变速器输出轴驱动,它是一个脉冲电机,所产生的 频率与轮速成正比。 执行机构由电磁阀及继电器等组成。电磁阀调整制动力,以便保持理 想的滑移率。 这种 ABS 可保证滑移率的理想控制,防抱制动性能好,但由于增加了 一个测速雷达,因此结构较复杂,成本也较高。例如 汽车杂志社沈树盛审报的专利(专利号 92221809.9)。 2、单参数控制 它以控制车轮的角减速度为对象,控制车轮的制动力,实现防抱死制 动,其结构主要由轮速传感器、控制器(电脑)及电磁阀组成。为了准确无 误地测量轮速,传感头与车轮齿圈间应留有 1mm 间隙。为避免水、泥、灰 尘对传感器的影响,安装前应将传感器加注黄油。 电磁阀用于车轮制动器的压力调节。对于四通道制动系统,一个车轮 圈有一个电磁阀;三通道制动系统,每个前轮拥有一个,两个后轮共用一 个。电磁阀有三个液压孔,分别与制动主缸与车轮制动分缸相连,并能实 现压力升高、压力保持、压力降低的调压功能。工作原理如下。 1)升压在电磁阀不工作时,制动主缸接口和各制动分缸接口直通。由 于主弹簧强度大,使进油阀开启,制动器压力增加。 2)压力保持当车轮的制动分缸中的压力增长到一定值时,进油阀切断 关闭。支架就保持在中间状态,三个孔间相互密封,保持制动压力。

3)降压当电磁阀工作时,支架克服两个弹簧的弹力,打开卸荷肉使制 动分缸压力降低。压力一旦降低,电磁阀就转换到压力保持状态,或升压 的准备状态。 控制装置 ECU 的主要任务是把各车轮的传感器传回来的信号进行计算、 分析、放大和判别,再由输出级将指令信号输出到电磁阀,去执行制动压 力调节任务。电子控制装置,由四大部分组成,输入级 A、控制器 B、输出 级 C,稳压与保护装置 D。 电子控制器以 4 一 101tz 的频率驱动电磁阀,这是驾驶员无法做到的。 这种单参数控制方式的 ABS, 由于结构简单、 成本低, 故目前使用较广。 在美国克莱斯勒型高级轿车中大多配备了这种单参数控制方式的 ABS。 它在轿车的四个轮上都装有轮速传感器。 在车轮轴上安装有 45 齿或 100 齿的齿圈,轮速传感器的传感头装在齿 圈的顶上。当车轮转动时,使传感器不断产生电压信号,并输入电脑,与 RoM 中理想速度比较,算出车轮的增速或减速,向电磁阀发出升压或卸压的 指令,以控制制动分缸制动力。

ABS 使用中注意的问题
(1)更换制动器或更换液压制动系部件后,应排净制动管路中的空气, 以免影响制动系统的正常工作。 (2)装有 ABS 的汽车,每年应更换一次制动液。否则,制动液吸湿性 很强,含水后不仅会降低沸点,产生腐蚀,而且还会造成制动效能衰退。 (3)检查 ABS 防抱死制动系统前应先拔去电源。 【规定客货车型须强制安装 ABS 】 规定客货车型须强制安装 ABS】 《机动车运行安全技术条件》(国家标准)规定:“从 2004 年 10 月 1 日起,总质量大于 12000kg 的长途客车和旅游客车、总质量大于 16000kg 允许挂接总质量大于 10000kg 的挂车的货车及总质量大于 10000kg 的挂车 必须安装符合 GB/T13594 规定的 ABS。” 国家颁布 ABS 标准并强制大型客车和重型货车安装 ABS,势必会导致 ABS 的市场需求量迅猛增加。 广州科密汽车制动技术开发公司有限公司总工 程师汪德舟在接受采访时表示,目前国内客车和货车装备的 ABS 只有 2 万 套左右,一旦 ABS 标准强制实施,那么明年将约有 40 万辆汽车需装配 ABS, 市场需求将扩大 20 倍。 诱人的蛋糕肯定迎来越来越多的 ABS 供应商抢占这个市场。有业内人 士提醒,ABS 是个特殊的产品。作为机动车主动安全系统的重要组成部分, ABS 对技术的要求很严格。中国的道路状况复杂、气候多样、汽车负载率普 遍偏高,对 ABS 的技术要求尤其严格。 【三大误区应注意 】 三大误区应注意】 三大误区应注意

其实,由于很多人对 ABS 缺少正确认识,使用时难免会产生一些错误 观念,直到酿成祸事也不知道原因究竟何在。广州科密汽车制动技术开发 公司有限公司总工程师汪德舟表示,使用 ABS,需要避重就轻,消除一些错 误的使用观念,充分发挥其安全保障作用。 误区一: 的车, 的车大大地缩短。 误区一 : 装有 ABS 的车 , 制动距离会较没有装 ABS 的车大大地缩短 。 产生这种错误说法的原因,是因为 ABS 往往是在较紧急的制动动作下 发挥作用的,所以会给人以 ABS 起作用后制动距离缩短的印象。其实制动 距离的长短与路面的摩擦系数以及轮胎有更直接的关系,在某些情况下, 有 ABS 的制动距离较没有 ABS 的短,但在其他不同条件下,情况会恰好相 反。因为在正常情况下,滚动摩擦系数要小于滑动摩擦系数。 误区二: 的车不会出现甩尾侧滑现象。 误区二 : 有 ABS 的车不会出现甩尾侧滑现象 。 实际上,ABS 的作用只发生在制动车轮抱死的情况下,它与电子行驶稳 定系统的作用有本质上的不同。 误区三: 的汽车制动稳定性提高了, 开车就可以更大胆。 误区三 : 有 ABS 的汽车制动稳定性提高了 , 开车就可以更大胆 ABS 只是制动的辅助系统,可以在制动时帮助驾驶者控制车辆状态,防 止车辆在制动中失去转向能力,但其中主要操控仍是驾驶者,所以超速驾 驶仍会引发事故。

ABS 安装的四要四不要
ABS(防抱死制动系统)作为一种主动安全装置,在现代汽车上运用已 经很广泛了。由于其在制动过程中的控制方式及工作过程与以往普通的制 动系统有所区别,因此在使用保养方面也与传统的制动系统有所不同,否 则会引发 ABS 系统故障。 总结多年的维修经验,笔者认为车主在使用装有 ABS 系统的汽车时要 做到“四要”、“四不要”。 四要 (1)要始终将脚踩住制动踏板不放松。这样才能保证足够和连续的制动 力,使 ABS 有效地发挥作用 (2)要保持足够的制动距离。当在良好路面上行驶时,至少要保证离前 面的车辆有 3s 的制动时间;在不好的路面上行驶,要留给制动更长一些的 时间。 (3)要事先练习使用 ABS,这样才能使自己对 ABS 工作时的制动踏板振 颤有准备和适应能力。 (4)要事先阅读汽车驾驶员手册。这样才能进一步理解各种操作。 四不要 (1)不要在驾驶装有 ABS 的汽车时比没有装 ABS 的汽车更随意。有些车 主认为汽车装有 ABS 后,安全性加大,因此在驾驶中思想就会放松,为事 故埋下隐患。

(2)不要反复踩制动踏板。在驾驶有 ABS 的车时,反复踩制动踏板会使 ABS 的工作时断时续,导致制动效能降低和制动距离增加。实际上,ABS 本 身会以更高速率自动增减制动力,并提供有效的方向控制能力。 (3)不要忘记控制转向盘。在制动时,ABS 系统为驾驶者提供了可靠的 方向控制能力,但它本身并不能自动完成汽车的转向操作。在出现意外状 况时,还得需要人来完成转向控制。 (4)不要在制动过程中,被 ABS 的正常液压工作噪声和制动踏板振颤吓 住。这种声音和振颤都是正常的,且可让驾驶者由此而感知 ABS 在工作。

ABS 四大优点
1、加强对车辆的控制。装备有 ABS 的汽车,驾驶员在紧急制动过程中 仍能保持着很大程度的操控性,可以及时调整方向,对前面的障碍或险情 做出及时、必要的躲避。而未配备 ABS 的车辆紧急制动时容易产生侧滑、 甩尾等意外情况,使驾驶员失去对车辆的控制,增加危险性。 2、减少浮滑现象。没有配备 ABS 的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制 动,车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而 ABS 由于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的机会。 3、有效缩短制动距离。在紧急制动状态下,ABS 能使车轮处于既滚动 又拖动的状况,拖动的比例占 20%左右,这时轮胎与地面的摩擦力最大, 即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。 4、减轻了轮胎的磨损。使用 ABS 消除了在紧急制动过程中抱死的车轮 使轮胎遭受不能修复的损伤,即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心 就会发现,在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备 ABS 的车辆,而装备了 ABS 的车辆,只会留下轻微的刹车痕迹,并且是一小段一小段的,明显减少 了轮胎和地面的磨损程度。

制动距离
制动距离(StoppingDistance,mm):制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性 参数之一,它的意思就人们在车辆处于某一时速的情况下,从开始制动到汽车完 全静止时,车辆所开过的路程。是汽车在一定的初速度下,从驾驶员急踩制动踏 板开始, 到汽车完全停住为止所驶过的距离。 包括反应距离和制动距离两个部分。 制动距离越小,汽车的制动性能就越好。由于它比较直观,因此成为广泛采用的 评价制动效能的指标。 正确掌握汽车制动距离对保障行车安全起着十分重要的作 用。 目录 国家标准 制动距离要求 影响因素 检查 防止事故方法

国家标准
按国家标准进行了测试。蒙迪欧就有不错的测试结果:50 千米/小时至 0 的制动距离 12.4 米,比国家标准短 6.6 米。在实际驾驶中,这几米也许 就是生死门。

汽车在行驶中,当驾驶员发现紧急情况直至踩下制动踏板发生制动作用之 前的这段时间称为反应时间,反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离。 此距离的长短,取决于行驶速度和反应时间,行驶速度越高或反应时间越 长,反应距离就越长。反应时间又与驾驶员的灵敏程度、技术熟练状况有 直接关系。通常的反应时间为 0.75 至 1 秒,假如车速为 30 公里/小时, 反应时间为一秒,反应距离则为 8.33 米。 制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时,轮胎 在路面上出现明显的拖印的距离。制动距离的长短与行驶的速度、制动力、

附着系数有关。行驶速度越高,制动距离越长,行驶速度与制动距离的平 方成正比。制动力是指驾驶员踩下制动踏板后,阻碍并促使车轮停止转动 的力。制动力的大小,除与踩下制动踏板的行程有关外,还取决于车轮与 地面的附着系数,道路越光滑(如结冰路面),附着系数越小,制动距离 越长。实验证明,机动车以同样的速度,在不同的道路上行驶,制动距离 是不一样的。 如以 30 公里/小时的速度行驶在柏油路面上的制动距离为 5. 9 米, 在浮雪路面上的制动距离为 17. 米, 7 在结冰路面上的制动距离为 35. 4 米。

制动距离要求
各国的制动法规,都规定了各种车型在规定初速下的制动距离。超过 这个距离的车辆,就是不合格车辆,不能在道路上行驶.交通管理部门在进 行车辆检验时,最重要的指标之一就是制动距离。我国对汽车(空载时) 制动距离的要求是: 不超过九座的载客汽车初速度 50Km/h 时,不超过 19m; 其它总质量不超过 4.5t 的汽车初速度 50Km/h 是时,不超过 21m; 其它汽车,汽车列车初速度 30Km/h 时,不超过 9m。 制动距离应由专业人员使用专门仪器进行测量.过去那种踩刹车,拖轮 胎印的办法,既不科学,又不准确。制动距离达不到要求时,应及时对制 动系统进行检修,以防事故发生。

影响因素
制动距离的长短是判断这部车子制动系统工作是否正常的重要因素。 一般来说,车子越重,惯性也就越大,它所配备的制动系统也要更为强劲 一些,当然由于一些超级跑车的动力异常澎湃,所以制动系统也是一流的。 家用轿车从 100 公里的时速到静止,时间一般在 3 秒左右,但是距离却长 达 40 米。经过测试得知,市场上销售的汽车中,宝马 530i的制动距离最 为突出,达到了 37.8 米。而有些轿车从 100 公里/小时-0 竟需 46 米, 虽然符合国家的安全标准,但是不要小看这 8 米多的差距,在危急时刻, 一部制动距离出色的汽车可以挽救你的财产乃至生命。

检查
影响制动距离的因素有很多,比如制动盘(毂)、蹄片、轮胎花纹、 制动液的消耗程度、频繁制动引起的制动热衰减、车子的载重情况等等。 制动盘(毂)是有使用寿命的,当它们磨损到一定程度时必须更换,一般 城市行车中的正常使用,它们的寿命大约是 5 万公里,制动蹄片的寿命在 3

万公里左右,但是具体情况还要看车主的使用情况,最好是每 1 万公里检 查一次。 轮胎对于制动距离的影响是相当大的,现在的每条轮胎上,都有一个 磨损标记,当露出这个标记时,必须更换,此外,轮胎的寿命只有 3 年, 即使是新轮胎,放置 3 年后,也必须换掉。

防止事故方法
在盘山公路上行车时,不能挂空挡溜车频繁制动,必须挂低档滑行, 利用发动机的牵引力辅助制动,否则会使制动盘片过热导致制动失效,京 昌高速公路尾段海拔下降很快,很多大车为了省油采取空档溜车并频繁制 动,最后制动失效而翻入山谷,“死亡谷”就是因此而得名。再就是切记 不能熄火滑行,缺少了发动机的真空助力,制动系统就等于“残废”。 许多有车族们都喜欢在周末开车郊游,在这之前,为了保证长距离的 行车安全,一定要将自己的爱车彻底检查一遍,尤其是制动系统的工作状 况。很多年轻的朋友选择了租车郊游,租赁公司的车的情况不是您所了解 的,彻底的全车检查更有必要,不然到了郊外车子出了问题,找不到修理 厂还是次要的,关键是花了钱却没有得到享受呀。 刚买了新车的朋友也不是什么事都没有,新车的前 1000 公里很关键, 制动系统也是需要磨合的,最好不要有紧急制动的情况发生。为了磨合顺 利, 踩制动前要先将离合器踩下, 但这只是非常时期的权宜之计, 过了 1000 公里之后,为了延长离合器的寿命,还是要“先刹后离”。

制动时间
一般指行驶中的汽车从开始刹车到汽车完全停下来所用的时间。 影响制动时间的因素有很多,例如车速、轮胎的磨损程度、路面的粗 糙程度等。


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