汽车ABS综述论文Word下载.docx

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汽车制动与转向特性简介

1.1汽车制动与侧滑

1.1.1汽车制动性能的评价指标

1.1.2车轮制动时受力分析

1.2驱动与侧滑

第二章：

防抱死制动系统概述

2.1ABS系统的基本功能

2.2ABS系统的种类

2.3abs的控制方案与布置形式

2.3.1四通道制动防抱死系统

2.3.2三通道制动防抱死系统

2.3.3双通道制动防抱死系统

2.3.4单通道制动防抱死系统

第三章：

三通道制动防抱死系统的结构与工作原理

3.1控制方法

3.2控制过程

3.3ABS系统的结构

3.3.1车轮转速传感器

3.3.2汽车制动防抱死系统的ECU

3.3.2执行器

一、制动压力调节器

1.结构形式

2.调压方式

3.工作过程

常规制动阶段

制动压力降低阶段

制动压力保持阶段

制动压力升高阶段

3.3电控单元

3.4ABS系统的其他相关元件

第四章：

“防抱死刹车系统”英文译为“ABS”（Anti-lockedBrakingSystem），它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。

ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。

　　现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

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。

当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时会造成汽车急转甩尾。

ABS

制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。

制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。

2.汽车制动时车轮受力分析

（1）制动器制动力

◆制动蹄与制动鼓（盘）压紧时形成的摩擦力矩Mμ通过车轮作用于地面的切向力——Fμ

（2）地面制动力

◆制动时地面对车轮的切向反作用力——FX

（3）附着力

地面对轮胎切向反作用力的极限值Fφ。

•

地面制动力Fμ、制动器制动力FX及附着力Fφ之间的关系

附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。

地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系

汽车的制动性

汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车的制动性。

评价制动性能的指标主要有：

（1）制动效能——汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。

即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的：

★制动距离

★制动时间

★制动减速度

（2）制动时的方向稳定性——汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性

3.硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系

（1）制动过程中车轮的三种运动状态

第一阶段：

纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致车速V=轮速Vω

第二阶段：

边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。

车速V＞轮速Vω

第三阶段：

抱死拖滑，路面印痕粗黑。

轮速Vω=0

若需增大Fx，必须增大FF。

FF取决于附着系数φ，φ又受滑移率S的影响。

（2）滑移率S

定义：

S=[（V－Vω）/V]×

100%

=[（V－rω）/V]×

100%

（3）附着系数φ与滑移率s的关系

分析结论：

S＜20%为制动稳定区域；

S＞20%为制动非稳定区域；

将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。

4.理想的制动控制过程

（1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。

（２）制动过程中：

当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%；

当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%。

三、ABS控制参数

1.以车轮滑移率为控制参数

根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率作为控制制动力的依据。

S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并通过制动压力调节器减小制动压力；

S低于设定值时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动压力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的范围内。

已有用多普勒雷达测量车速的ABS。

2.以车轮角加速度为控制参数

　　　ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮的角加速度作为控制制动力的依据。

　ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限值。

　　　制动时，当车轮角减速度达到门限值时，ECU输出减小制动力信号；

当车轮转速升高至角加速度门限值，ECU输出增加制动力信号。

ABS的工作原理

汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；

当车轮抱死时其滑移率为100％。

当滑移率在8％～35％之间时，能传递最大的制动力。

制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。

ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。

传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。

在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。

如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。

这一动作，每秒钟能出现10次以上。

遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可此专心地处理紧急状况

汽车在制动时，车速与轮速之间产生速度差，车轮发生滑动现象。

在非制动状态（滑动率为0）下，制动附着系数等于0；

在制动状态下，滑动率达到最优滑动率时，制动附着系数最大，在此之前的区域为稳定区域；

之后，随着滑动率的增大制动附着系数反而减少，侧向附着系数也下降很快，汽车进入不稳定区域，特别是当滑动率为100%时，侧向附着系数接近于0，也就是汽车不能承受侧向力，这是很危险的。

所以应将制动滑动率控制在稳定区域内。

附着系数的大小取决于道路的材料、状况以及轮胎的结构、胎面花纹和车速等因素。

汽车的制动过程

在制动时车轮由于制动力矩的作用，地面给车轮一个制动力。

随着制动力矩的增大，制动压力增大，车轮速度开始降低，滑动率和车轮转矩增大。

可以认为在最优滑动率之前，车轮转矩和制动力矩同步增长，这就是说，在该阶段车轮减速度和制动力矩增大速度成正比且在该区域制动主要是滑转。

但是，继续增大制动力矩，滑动率超过最优滑动率后进入不稳定区域，车轮的滑转程度不断增加，制动附着系数将减少，侧向附着系数将迅速降低。

最终使车轮速度大幅度减少直至车轮抱死，这期间的车轮减速度非常大。

轮胎印迹的变化经历了车轮自由滚动、制动和抱死三个过程。

制动防抱死系统（ABS）的类型及布置形式

1按生产厂家分类：

德国的波许（Bosch）ABS系统和坦孚（Teves）ABS系统。

目前欧、美、日、韩等国汽车采用最多；

美国的达科（Delco）ABS系统；

美国的本迪克斯（Bendix）ABS系统

2按汽车制动系统分类

（1）液压制动系统ABS；

（2）气压制动系统ABS；

（3）气顶液制动系统ABS。

3按ABS中控制管路（通道）数和传感器数量，又可分为以下6种布置形式

ABS系统中，能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。

　　如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节，这种控制方式称为独立控制；

如果对两个（或两个以上）车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制。

在两个车轮的制动压力进行一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为按高选原则一同控制；

如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为按低选原则一同控制。

　　按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式，而其布置形式却多种多样。

四通道ABS

　　对应于双制动管路的H型（前后）或X型（对角）两种布置形式，四通道ABS也有两种布置形式。

为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置（通道）。

　由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽车的制动效能最好。

但在附着系数分离（两侧车轮的附着系数不相等）的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。

因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。

三通道ABS

　　四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同控制。

按对角布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的，实际上仍是三通道ABS。

由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。

　　汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移（前轴荷增加，后轴荷减小），使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多