浅谈汽车ABS

目录浅谈汽车防抱死制动系统…………………………………………………………（3）1.汽车ABS的发展历程…………………………………………………………（3）1.1ABS在国外的发展历程…………………………………………………（3）1.2ABS在国内发展情况………………………………………………………（7）2.ABS的结构与工作原理………………………………………………………(8)2.1ABS的控制方式………………………………………………………………(8)2.2ABS系统的基本组成………………………………………………………(12)3.ABS的维修………………………………………………………………………(20)3.1诊断与检查的基本内容…………………………………………………(20)3.2修理的基本内容……………………………………………………………(21)3.3ABS维修的注意事项……………………………………………………(21)4.ABS故障诊断排除案例…………………………………………………(27)参考文献…………………………………………………………………………………(27)浅谈汽车防抱死制动系统潘超摘要：ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文译为“防抱死刹车系统”。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。它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。关键词：ABS系统ABS原理1．汽车ABS的发展历程1.1ABS在国外的发展历程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。福特（FORD）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贷汽车上。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。1.2ABS在国内发展情况与国际市场相比，我国汽车ABS的研究和生产的起步比较晚，在十九世纪80年代初，我国才开始进行防抱死制动系统的前期研究。约从20世纪60年代开始，电子技术的进步成为汽车工业发展的最大动力。现代汽车的控制系统几乎全由电子控制装置实现，在提高经济性、动力性、可靠性、舒适性和排放控制系统方面起到明显的作用。因此，电子产品在汽车上的应用比例，已成为评价其品质、性能指标的重要依据。汽车防抱死制动系统(ABS)是国家十五规划中重点发展的汽车电子产品，它的主要作用就是在汽车紧急制动时，防止车轮抱死，提高汽车紧急制动的稳定性和方向可控性，缩短制动距离，延长轮胎的使用寿命。汽车防抱死制动系统(ABS)是一种非线性控制系统，这项技术的最大难点在于控制的非线性和参数难以准确测量的特点。由于飞机上安装了昂贵的测速装置，以及飞机在降落时机场路面的单一性，所以飞机上安装的防抱死制动系统的性能十分稳定；与此相反，汽车上只安装了测量轮速的传感器，没有安装测量车速的传感器，而汽车行驶的路面却复杂多变。所以，与飞机防抱死制动系统相比，汽车的防抱死控制的难度很大，不易达到理想的效果。2.ABS的结构与工作原理制动防抱死系统的主要作用就是把滑移率控制在10%到20%之间，此时轮胎与路面间具有较高的纵向与侧向附着系数，使汽车较高的制动效果，且保持对汽车方向的控制能力。汽车制动过程中，车速和轮速之间存在着速度差，也就是车轮与地面之间有滑移现象，滑移的程度用滑移率(驱动过程中称为滑转率，滑转率和滑移率统称为滑动率)表示:S=[(Vv-Vw)/Vv]×100%式中：S——滑移率；Vv——车速；Vw——轮速。滑移的程度与制动的距离、制动时的方向可控性和制动的平稳性密切相关。其原因在于滑移率与汽车和地面间的纵向附着系统μB和侧向附着系数μS的关系呈一定的非线性曲线关系。纵向附着系数μB的大小与制动距离的长短直接相关；侧向附着系数μS的大小直接决定汽车防侧滑的能力的大小。综合考虑纵向和侧向附着系数，最佳滑移率一般在20%左右。经实践证明，不同路况下，最佳滑移率是不同的，但相差不太远，最大不超过30%，最小不小于10%。要把滑移率控制在20%左右，主要有两大难点。其一，要知道制动过程中每时刻的轮速和车速，然而能精确测量具体车速的传感器如多普勒测速仪十分昂贵，一般车辆都只安装轮速传感器，测出轮速，再通过轮速估计出车速。这个估计出来的车速称为参考车速。这个估计的环节就增加了很大成分的不确定性。这个估计的环节也是汽车防抱死制动系统(ABS)设计开发的最大难点之一。目前国内开发ABS常用的估计参考车速的方法有最大轮速法、斜率法和季节调整法。最大轮速法就是在防抱死制动每一循环测到的几个轮速中选轮速最大值作为参考车速；斜率法就是假设车速按一定斜率下降，哪一点最大轮速大于假设车速时，就用它作为参考车速，否则，就用假设车速作为参考车速；季节调整法就是运用经济学中的季节调整法从轮速数据中提取参考车速。参考车速估计的准确与否就一定程度上决定了控制结果的优劣。其二，要把滑移率控制在20%左右，就要把轮速控制在一定范围内，就必须通过ECU反复调节制动压力。如何合理地增压(包括快增和慢增)、保压和减压(包括快减和慢减)，才能使滑移率更稳定地保持在20%左右。其中保压很重要，因为保压多，会使制动更平稳。对气压制动来说，保压尤其重要，因为增减压用得太频繁会使储气囊中储存的气压下降非常快，不利于长距离制动，比如在高车速下制动或在低附着系数路面制动。这个控制压力的环节也是汽车防抱死制动系统(ABS)设计开发的最大难点之一。近几年，针对汽车防抱死制动系统(ABS)，国际上流行的控制方法有逻辑门限值控制、PID控制、滑模变结构控制、最优控制、模糊控制和神经网络控制等控制方法。目前国内开发ABS用的控制方法还主要是最基本的逻辑门限值控制方法。2.1ABS的控制方式汽车电子防抱死制动系统(ABS)是在常规制动系统的基础上新安装的一种主动安全装置。起作用是在汽车制动时，防止车轮抱死在路面上滑行，以提高汽车制动过程中的方向稳定性，转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更安全有效。2.1.1附着系数与车轮滑移率在传统的制动系统制动时，使车轮抱死与地面拖滑，从而达到制动停车的效果。经过多次实验证实，车轮在不抱死的状态下，制动距离是最短。接下来让我们做一个附着系数与车轮滑移率的关系。(1)车轮滑移率汽车正常行使时，车速v(即车轮中心的纵向速度)与车轮速度(即车轮圆周速度)V相同，可以认为车轮在路面上作纯滚动。当驾驶员踏下制动踏板时，由于地面制动的作用，使车轮速度减小，车轮处在既滚动又滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。随着制动系统压力的增加，车轮滚动成分越来越小，滑移成分越来越大。当车轮制动器抱死时，很明显地看出，车轮已不转动，汽车车轮在地面上作完全滑动。为了表征滑移成分所占的比例的多少，常用滑移率S表示。移率的定义如下式所示：式中S—车轮滑移率；v—车速(车轮中心纵向速度)，m/s；Vw—车轮速度(车轮)r—车轮半径，m;w－车轮转动角速度rad/s车轮在地面上纯滚动时V=Vw,车轮滑移率S=0，车轮抱死时地面上纯滚动时，Vw=0车轮滑移率S=100%；车轮在地面上边滚动边滑动时V＞Vw，则车轮的滑移率0＜S＜100%。车轮滑移率越大，说明车轮在运动中滑动的成分所占的比例越大。(2)附着系数与车轮滑移率的关系车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大的影响。通过试验，附着系数和滑移率有以下关系。附着系数随路面性质不同呈大幅度的变化。一般来说，干燥路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小。在各种路面上附着系数随车轮滑移的变化而变化。各曲线的趋势大致相同，只有积雪路面车轮滑移率在靠近100%时会上升。通常，当车轮滑移率S由0～10%增大时，纵向附着系数ψy迅速增大，当车轮滑移率处于15%～25%的范围时，附着系数有最大值，该最大值称为峰值附着系数，用ψy表示，此时与其相对应的车轮滑移率称为峰值滑移率时的车轮滑移率，用Sp表示。由图中可以看出，当车轮滑移率继续增大时，附着系数逐渐减小，当车轮抱死时，即完全滑动时的附着系数ψs，一般称为滑动附着系数，车轮抱死时的滑动附着系数一般都是小于峰值附着系数，通常干燥硬实路面上ψs比ψp要小10%～20%，在潮湿的硬实路面上，ψs比ψp要小20%～30%。根椐附着力F1与附着系数ψ的关系F1=Fzψ，当地面对车轮法向反作用力Fz一定时，则车轮滑移率S大约在20%左右时出现最大的附着力，因而也只有在此时车轮与地面之间才能获得最大的地面制动力，具有最佳制动效果。通常，称纵向附着系数最大叶的车轮滑移率Sp为理想滑移率，也有的叫最优滑移率，如果车轮滑移率超过理想滑移率时，附着力和地面制动力逐渐减小，使制动效能变差，制动距离磁长，因此，一般称理想滑移率到车