制動(dòng)性能是汽車主要性能之一,它關(guān)系到行車安全性。評(píng)價(jià)一輛汽車的制動(dòng)性能最基本的指標(biāo)是制動(dòng)加速度、制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間及制動(dòng)時(shí)方向的穩(wěn)定性。
中文名稱 | 防抱死裝置 | 外文名稱 | ABS |
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發(fā)明時(shí)間 | 1950 年 | 全????稱 | Anti-lock Brake System |
制動(dòng)時(shí)方向的穩(wěn)定性,是指汽車制動(dòng)時(shí)仍能按指定的方向的軌跡行駛。如果因?yàn)槠嚨木o急制動(dòng)(尤其是高速行駛時(shí))而使車輪完全抱死,那是非常危險(xiǎn)的。若前輪抱死,將使汽車失去轉(zhuǎn)向能力;若后輪抱死,將會(huì)出現(xiàn)甩尾或調(diào)頭(跑偏、側(cè)滑)尤其在路面濕滑的情況下,對(duì)行車安全造成極大的危害。
汽車的制動(dòng)力取決于制動(dòng)器的摩擦力,但能使汽車制動(dòng)減速的制動(dòng)力,還受地面附著系數(shù)的制約。當(dāng)制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力增大到一定值時(shí),汽車輪胎將在地面上出現(xiàn)滑移。其滑移率
δ= (V t -V a )/V t × 100 %
式中:δ--滑移率;
V t-- 汽車的理論速度;
V a --汽車的實(shí)際速度。
據(jù)試驗(yàn)證實(shí),當(dāng)車輪滑移率δ= 15 %一 20 %時(shí)附著系數(shù)達(dá)到最大值,因此,為了取得最佳的制動(dòng)效果,一定要控制其滑移率在 15 %一 20 %范圍內(nèi)。
ABS 的功能即在車輪將要抱死時(shí),降低制動(dòng)力,而當(dāng)車輪不會(huì)抱死時(shí)又增加制動(dòng)力,如此反復(fù)動(dòng)作,使制動(dòng)效果最佳。
( 1 )更換制動(dòng)器或更換液壓制動(dòng)系部件后,應(yīng)排凈制動(dòng)管路中的空氣,以免影響制動(dòng)系統(tǒng)的正常工作。
( 2 )裝有 ABS 的汽車,每年應(yīng)更換一次制動(dòng)液。否則,制動(dòng)液吸濕性很強(qiáng),含水后不僅會(huì)降低沸點(diǎn),產(chǎn)生腐蝕,而且還會(huì)造成制動(dòng)效能衰退。
( 3 )檢查 ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)前應(yīng)先拔去電源.
世界上第一臺(tái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS(Anti-lock Brake System), 在 1950 年問(wèn)世,首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機(jī)上, 1968 年開始研究在汽車上應(yīng)用。 70 年代,由于歐美七國(guó)生產(chǎn)的新型轎車的前輪或前后輪開始采用盤式制動(dòng)器,促使了 ABS 在汽車上的應(yīng)用。 1980 年后,電腦控制的 ABS 逐漸在歐洲、美國(guó)及亞洲日本的汽車上迅速擴(kuò)大。到目前為止,一些中高級(jí)豪華轎車,如西德的奔馳、寶馬、雅迪、保時(shí)捷、歐寶等系列,英國(guó)的勞斯來(lái)斯、捷達(dá)、路華、賓利等系列,意大利的法拉利、的愛(ài)快、領(lǐng)先、快意等系列,法國(guó)的波爾舍系列,美國(guó)福特的 TX3 、 30X 、紅慧星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風(fēng)等系列,日本的思域,凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女 300Z 等系列,均采用了先進(jìn)的 ABS 。到 1993 年,美國(guó)在轎車上安裝 ABS 已達(dá) 46% ,現(xiàn)今在世界各國(guó)生產(chǎn)的轎車中有近 75% 的轎車應(yīng)用 ABS 。
現(xiàn)今全世界已有本迪克斯、本迪克斯、波許、摩根 . 戴維斯、海斯 . 凱爾西、蘇麥湯姆、本田、日本無(wú)限等許多公司生產(chǎn) ABS ,它們中又有整體和非整體之分。預(yù)計(jì)隨著轎車的迅速發(fā)展,將會(huì)有更多的廠家生產(chǎn)。
車輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的結(jié)構(gòu)、工作原理及分析
ABS防抱死是最近兩年新興的安全制動(dòng)裝置,在國(guó)外應(yīng)用已相當(dāng)普遍。目前,許多朋友的車上安裝有這一裝置,但對(duì)其了解卻并不多。 ABS可安裝在任何帶液壓剎車的汽車上。它是利用閥體內(nèi)的一個(gè)橡膠氣囊,在踩下剎車...
壓縮機(jī)是電冰箱重要組成部件之一,一但發(fā)生故 障就嚴(yán)重影響制冷效果,給用戶帶來(lái)不便。電冰箱壓縮 機(jī)一般都是小型、全封閉、往復(fù)活塞式。當(dāng)電冰箱制冷 &nbs...
應(yīng)該有點(diǎn)像等電位的作用吧,保證電位相等
雙參數(shù)控制的 ABS ,由車速傳感器 ( 測(cè)速雷達(dá) ) 、輪速傳感器、控制裝置 ( 電腦 ) 和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。
其工作原理是車速傳感器和輪速傳感器,分別將車速和輪速信號(hào)輸入電腦,由電腦計(jì)算出實(shí)際滑移率,并與理想滑移率 15 %一 20 %作比較,再通過(guò)電磁閥增減制動(dòng)器的制動(dòng)力。
這種曳速傳感器常用多普勒測(cè)速雷達(dá)。當(dāng)汽車行駛時(shí),多普勒雷達(dá)天線以一定頻率不斷向地面發(fā)射電磁波,同時(shí)又接收反射回來(lái)的電磁波,測(cè)量汽車?yán)走_(dá)發(fā)射與接收的差值,便可以準(zhǔn)確計(jì)算出汽車車速。而輪速傳感器裝在變速器外殼,由變速器輸出軸驅(qū)動(dòng),它是一個(gè)脈沖電機(jī),所產(chǎn)生的頻率與輪速成正比。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電磁閥及繼電器等組成。電磁閥調(diào)整制動(dòng)力,以便保持理想的滑移率。
這種 ABS 可保證滑移率的理想控制,防抱制動(dòng)性能好,但由于增加了一個(gè)測(cè)速雷達(dá),因此結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本也較高。例如
汽車雜志社沈樹盛審報(bào)的專利 ( 專利號(hào) 92221809 . 9) 。
它以控制車輪的角減速度為對(duì)象,控制車輪的制動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng),其結(jié)構(gòu)主要由輪速傳感器、控制器 ( 電腦 ) 及電磁閥組成。
輪速傳感器由傳感器和齒圈鋼環(huán)組成
2.為了準(zhǔn)確無(wú)誤地測(cè)量輪速,傳感頭與車輪齒圈間應(yīng)留有 1mm 間隙。為避免水、泥、灰塵對(duì)傳感器的影響,安裝前應(yīng)將傳感器加注黃油。
電磁閥用于車輪制動(dòng)器的壓力調(diào)節(jié)。對(duì)于四通道制動(dòng)系統(tǒng),一個(gè)車輪圈有一個(gè)電磁閥;三通道制動(dòng)系統(tǒng),每個(gè)前輪擁有一個(gè),兩個(gè)后輪共用一個(gè)。電磁閥有三個(gè)液壓孔,分別與制動(dòng)主缸與車輪制動(dòng)分缸相連,并能實(shí)現(xiàn)壓力升高、壓力保持、壓力降低的調(diào)壓功能。工作原理如下。
1) 升壓 在電磁閥不工作時(shí),制動(dòng)主缸接口和各制動(dòng)分缸接口直通。由于主彈簧強(qiáng)度大,使進(jìn)油閥開啟,制動(dòng)器壓力增加。
2) 壓力保持 當(dāng)車輪的制動(dòng)分缸中的壓力增長(zhǎng)到一定值時(shí),進(jìn)油閥切斷關(guān)閉。支架就保持在中間狀態(tài),三個(gè)孔間相互密封,保持制動(dòng)壓力。
3) 降壓 當(dāng)電磁閥工作時(shí),支架克服兩個(gè)彈簧的彈力,打開卸荷肉使制動(dòng)分缸壓力降低。壓力一旦降低,電磁閥就轉(zhuǎn)換到壓力保持狀態(tài),或升壓的準(zhǔn)備狀態(tài)。
控制裝置 ECU 的主要任務(wù)是把各車輪的傳感器傳回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、分析、放大和判別,再由輸出級(jí)將指令信號(hào)輸出到電磁閥,去執(zhí)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)任務(wù)。電子控制裝置,由四大部分組成,輸入級(jí) A 、控制器 B 、輸出級(jí) C ,穩(wěn)壓與保護(hù)裝置 D 。
電子控制器以 4 一 101tz 的頻率驅(qū)動(dòng)電磁閥,這是駕駛員無(wú)法做到的。
這種單參數(shù)控制方式的 ABS ,由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,故目前使用較廣。
在美國(guó)克萊斯勒型高級(jí)轎車中大多配備了這種單參數(shù)控制方式的 ABS 。它在轎車的四個(gè)輪上都裝有輪速傳感器。結(jié)構(gòu)如圖 4 。
分配閥是一個(gè)三通道的分配閥,它位于制動(dòng)油泵總成的下方。
在車輪軸上安裝有 45 齒或 100 齒的齒圈,輪速傳感器的傳感頭裝在齒圈的頂上。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),使傳感器不斷產(chǎn)生電壓信號(hào),并輸入電腦,與 RoM 中理想速度比較,算出車輪的增速或減速,向電磁閥發(fā)出升壓或卸壓的指令,以控制制動(dòng)分缸制動(dòng)力。
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汽車電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng),是汽車上的一種主動(dòng)安全裝置。其作用是汽車制動(dòng)時(shí)防止車輪抱死拓華,以提高汽車制動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動(dòng)距離,充分發(fā)揮汽車的制動(dòng)效能,使汽車制動(dòng)更為安全有效。
目前有三種常用的ABS控制策略用于控制車輪制動(dòng)壓力,分別是單輪控制、低選控制和高選控制。具體介紹如下。
要使車輛實(shí)現(xiàn)最大的制動(dòng)強(qiáng)度,首先需保證每個(gè)車輪都最大程度地利用了可用的附著系數(shù)。針對(duì)每個(gè)車輪的獨(dú)立控制策略可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。為此,每個(gè)車輪都有一套傳感器用于信號(hào)測(cè)量及其參數(shù)計(jì)算,都有各自的制動(dòng)管路以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)車輪制動(dòng)壓力的獨(dú)立控制,而與其他車輪的工作情況無(wú)關(guān)。
缺點(diǎn):在左右車輪附著系數(shù)岸不同的路面上,如單側(cè)光滑的路面,由于左右制動(dòng)力差別較大,會(huì)產(chǎn)生很大的橫擺力矩,使車輛運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定,一定程度上使得單輪獨(dú)立控制可獲得最大制動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)被削減。
所謂低選控制就是對(duì)同一車軸兩側(cè)車輪同時(shí)施加制動(dòng)壓力控制,大小由附著系數(shù)低的那側(cè)車輪來(lái)決定。
這種控制策略可以通過(guò)安裝于每個(gè)車輪上的傳感器或安裝于差速器驅(qū)動(dòng)齒輪上的傳感器完成。
采用低選控制策略,雖不能充分發(fā)揮行駛于高附著系數(shù)路面上的那側(cè)車輪的附著能力,但卻能獲得較大的轉(zhuǎn)彎側(cè)向力。并且由于左右車輪的制動(dòng)力相差不多,車輛不會(huì)產(chǎn)生橫擺,保證了車輛的穩(wěn)定性。由于上述優(yōu)點(diǎn),低選控制廣泛適用于后軸車輪的制動(dòng)控制。
高選控制是由高附著系數(shù)路面上的那側(cè)車輪來(lái)決定車橋兩側(cè)車輪的制動(dòng)壓力,因此每個(gè)車輪上均需分別安裝傳感器。
優(yōu)點(diǎn):與低選控制相比,高選控制可獲得更高的制動(dòng)強(qiáng)度。
缺點(diǎn):低附著路面上的那個(gè)車輪可能會(huì)抱死,因而導(dǎo)致車輛喪失轉(zhuǎn)向能力。由于作用于兩側(cè)的制動(dòng)力不等,還會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩。但因高選控制能獲得較高的制動(dòng)強(qiáng)度,這種控制方式通常用于前軸車輪的制動(dòng)控制。
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是在制動(dòng)過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力,是作用于車輪的制動(dòng)力矩受到控制,而將車輪的滑移率控制在較為理想的范圍內(nèi),防止車輪被制動(dòng)抱死避免車輪在路面上進(jìn)行純滑移,縮短制動(dòng)距離,提高汽車在制動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力,所以被稱為制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的控制方法有多種,比如PID控制方法、最優(yōu)控制方法、滑模變結(jié)構(gòu)控制方法、模糊控制方法、魯棒控制方法等。
有文獻(xiàn)研究了其中的4中控制方法,對(duì)比發(fā)現(xiàn)單一的控制系統(tǒng)很難兼顧魯棒性和控制精度,同時(shí)從實(shí)施的角度,難易也各不相同。模糊控制可實(shí)施性好,魯棒性強(qiáng),但控制精度略差?;W兘Y(jié)構(gòu)與模糊控制相類似,精度有所提高,但是以系統(tǒng)的高速切換為代價(jià),對(duì)作動(dòng)系統(tǒng)的要求較高。PID簡(jiǎn)單實(shí)用,精度較好,但魯棒性要差些,實(shí)施成本也高些。傳統(tǒng)邏輯門限控制需要較多的經(jīng)驗(yàn)摸索,算法實(shí)施復(fù)雜,但硬件成本低。
所以適當(dāng)結(jié)合不同的控制方法應(yīng)該可以得到比較好的控制效果,如模糊 PID,結(jié)合模糊的魯棒性和PID的控制精度等。