机械控制工程基础论文

机械控制工程基础论文

——汽车防抱死系统

0802020324

王道畅

汽车防抱死系统

汽车的电子化、智能化、网络化是现代汽车发展的重要标志，随着消费者对汽车功能和性能要求的日益提高，汽车正在逐渐由机械系统向电子系统转换，目前全球汽车电子产业面临着高速增长的机遇。在国外，电子系统已占到一辆普通轿车总成本的30%，在高级轿车上比例更高，在国内，中高级轿车电子装置的配置已经接近或达到了国外汽车工业发达国家水平。但我国汽车电子业总体上还与国外有很大差距，需要加大研究投入的力度。汽车电子技术经过两个阶段的发展，现正处在第三个阶段。第一阶段的汽车电子设备主要采用分立电子元件组成电子控制器，并开始由分立电子元件产品向集成电路产品过渡；第二阶段则主要采用集成电路和8位微处理器开发汽车专用的独立控制系统；第三阶段开始于20世纪90年代，汽车电子设备广泛采用16位或32位微处理器进行控制，控制技术向智能化、网络化方向发展。在该阶段出现了很多新的技术研究领域和研究热点。

防抱死制动系统ABS

ABS能根据路面状况，控制车轮的滑移率在某一范围内工作.在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮的制动抱死。即使在非常恶劣的路面条件下，也能够保证车辆：

(1)在制动时方向的稳定性，(2)在制动时的转向操纵能力，(3)获得较短的制动距离，(4)无需点制动ABS与普通制动系统相比，他优于普通制动系统，建立在普通制动系统正常工作的基础上，并且只有超过一定的速度值ABS才开始工作，只有抱死时才能够调节。 ABS的组成及结构原理

无论是气压制动系统还是液压制动系统，其ABS的主要组成部分均包括轮速传感器、电子控制器和压力调节器三大部分。其基本工作原理：汽车在制动过程中，轮速传感器不断把轮速信号传送给ECU，这些信号被ECU进行逻辑判断和分析，并加以计算，一且识别到某一或几个车轮有抱死倾向时，ECU就发出指令，并送至液压或气压调节器中，通过调节器中电磁阀“升压”、“保压”、“降压”3种不同工作状态，及时调节车轮制动缸(气室)中的压力，以防止车轮制动抱死。 制动防抱死系统的工作过程可以分为常规制动、制动压力降

低、制动压力保持和制动压力升高四个阶段：1 常规制动阶段：在常规制动过程中，制动防抱死系统不起作用，制动防抱装置的ECU不向磁化线圈传送电流。2 制动压力降低阶段：随着压力的升高，车轮即将抱死，这时车速传感器把该信号传给ECU，ECU给执行其器磁化线圈输入电流，从而产生强大的磁力使三位电磁阀阀芯移动到上端。制动压力保压阶段：当制动分泵中的制动管路压力降低，使车速达到预定值时，车速传感器给ECU传送相应信号，ECU就给磁化线圈提供电流，磁化线圈产生的磁力将相应减小，三位电磁换向阀阀芯在回位弹簧的作用下移至中间位置。4 制动压力升高阶段：只有制动分泵中的制动液压力升高时，才能产生更大的制动力，从而使车速尽快将低，为此ECU停止向磁化线圈提供电流，三位电磁换向阀被回位弹簧拉下。

一般驾驶在遭遇紧急情况时，通常会因紧张使劲的踩死煞车，如果没有ABS控制刹车动作，轮胎通常会因为刹车制动力道过大而抱死、打滑。一般驾驶的反应能力通常来不及正确掌控刹车的力道或进行人工ABS（点放刹车），但ABS却有能力调控每个车轮的刹车动作，使其接近理想化。ABS不是仅仅为了缩短车辆的刹车距离，有些情况下刹车距离甚至会增加，它的主要目的在于使行驶中之车辆在刹车过程中完全处于受控制的状态，而不至因为轮胎抱死而使车辆失去控制。 在普通沥青路面上，特别是在路面湿滑的情况下，ABS能够明显改善车辆的刹车动作，缩短刹车距离。在松软的路面上，比如沙地、雪地，ABS会明显增加刹车距离。因为在这种情况下锁紧的车轮会挤压路面而形成隆起，进而陷入土堆，而使用ABS的车辆则能轻易越过跟减少这样的隆起。这使ABS控制的车辆在野外或雪地能更快速的移动。ABS能够加强车辆在各种情况下的操纵性，一般的驾驶在急刹车过程中仍然能够绕过障碍物，这在没有ABS的状况一般驾驶是几乎是完全不可能办到的，从而可以大大提升驾驶安全性。不过在大部分国际赛车活动中（如LeMan24小时耐力赛），所使用的赛车是不使用ABS的。

ABS的发展

ABS是德国BOSCH公司的专利，美国西屋公司将其用在火车和飞机上直到20世纪50年代开始用于汽车上。60年代开始电磁传感器探测车轮车速，集成电路应用于ABS中。目前ABS控制器已普遍采用16位单片机为CPU。我国对ABS的研究开始于80年代初，现在刚刚进八产品试制和在车辆上试装的阶段。目前，我国已着手制定车辆安全性方面的法规，其草案已经制定出，并决定首先在重型车和大客车上安装ABS。

发展中的关键问题目前应用的ABS产品基本都是基于车轮加、减速门限值及参考滑移率方法设计的。以下几个方面有待改进：（1）门限值的设置与很多因素有关，不同的车辆需要不同的匹配技术，需要较多的道路试验加以验证；（2）从理论上讲，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，而是在它的附近波动，并未达到最佳的制动效果； （3）不具备很强的自适应性，难以适应各种制动工况。

汽车电控制动系统EBS

汽车电控制动系统EBS是在ABS的基础上，用电子控制取代传统的机械传动来控制制动系统，以达到良好的制动效果，增加汽车制动安全性。汽车制动时，车轮的制动力与地面附着系数有关，当车轮处于半滑动半滚动状态时，地面附着系数可以达到最大，即制动力可以达到较大，此时的侧向稳定性也较好。当车轮完全抱死无滚动时，地面附着力有所下降，而侧向稳定性为零。极易出现侧滑和甩尾现象,容易造成事故。ABS防抱死制动系统就是在汽车制动时，使车轮始终处于即将抱死又未能完全抱死的状态。即保证汽车获得最大的附着力，同时又能保持相应的侧向稳定性，彻底解决常规系统中，要么车轮未抱死制动力不够，

要么完全抱死，使汽车失去横向稳定性的问题。汽车制动时，ABS系统不断检测车轮的转动情况。

当车轮将要抱死时，ABS系统发一信号给压力调节器，以控制制动器的制动力，使制动力停止增加。这时制动器中的制动液少量回流减压，然后又增压，制动力增长，如此连续几次达到最佳的制动效果，可以达到10～20次/秒。EBS系统比ABS系统增加了各种传感器，包括三维力传感器、制动器摩擦片磨损传感器等。制动时，制动踏板位置信号传给电控单元，同时各力传感器把载荷、地面附着力和制动气压信号传给电控单元，由电控单元自动调节制动压力，形成闭环控制。该系统用电子控制取代机械传动，减少制动系统机械传动的滞后时，缩短制动距离，在低强度时，使摩擦片磨损最小；中等强度时，利用ABS达到最佳的道路附着系数利用率；高强度时，施加最大的制动压力，从而获得最佳的控制制动力。摩擦磨损传感器可以监测得各制动片的摩擦情况，控制各制动器压力分配延长使用寿命。EBS系统可以与其它电子控制系统一起由一个电控单元进行集中统一控制。实现各种不同要求的控制功能。

参考文献：

（1）.邹长庚.现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（下）.北京理工大学出版社，2006

（2）.齐晓杰.防抱死制动和牵引力控制系统.化学工业出版社，2005

（3）.周志立、徐斌、卫尧.汽车ABS原理与结构.机械工业出版社，2006

（4）.刘振楼.汽车行驶与安全系统维修专门化.人民交通出版社，2003

（5）.李东江、张大成.国产轿车ABS系统检修手册.机械工业出版社，2003