汽车防抱死制动系统的结构与控制原理分析

刘浪

摘要：汽车防抱死制动系统（ABS）是汽车启动系统中不可或缺的一个组成部分，通过在汽车中安装防抱死制动系统有利于实现对汽车车轮的自动调节，进而使得汽车车轮可以进行正常的制动，获得最佳的制动性能，最终实现系统开发的出发点和落脚点——尽可能地减少交通安全事故的发生，减小对车上人员的伤害。基于此，本文对汽车防抱死制动系统的结构和控制原理进行简要的研究和分析，介绍了其基本构成元件以及各元件的不同功能，指出其实现制动力增加、保持和降低的控制过程，以期带给系统开发人员和汽车车主一定的启发。

关键词：汽车防抱死制动系统；结构；控制

一、汽车防抱死制动系统的构成元素及其功能

汽车防抱死制动系统一般来说主要包括传感器、ECU以及执行器三大类，这三大类共同构成了汽车防抱死制动系统，它们在汽车防抱死制动系统中根据自身的设计原理发挥着不同的功效和作用，缺一不可。以下为这三个构成元件的简要介绍：

其一，汽车防抱死制动系统的传感器主要包括车速传感器、轮速传感器以及减速传感器三大类，检测人员通过汽车传感器检测人员可以检测出汽车行驶的准确速度，从而为ECU传递准确有效的汽车行驶速度的数据记录，促使汽车的滑移率被准确保持在科学合理的范围之内，最大程度地减少交通事故的发生。此外，通过传感器还可以测出汽车车轮的行驶速度，从而为ECU传递准确有效的车轮行驶速度的数据记录，进而实现控制车轮行驶速度的目标。具体的，车速传感器是用来检测汽车行驶速度，然后给ECU提供车速信号，它采用滑移率的控制方法。轮速传感器是通过检测车轮速度来为ECU提供轮速信号，它可以采用各种控制方法。而减速传感器顾名思义是用来有效控制汽车的减速度的，利用减速传感器来控制汽车车轮制动快慢，且值得一提的是，减速传感器一般适用于，也仅仅存在于四轮驱动控制系统。

其二，ECU是汽车防抱死制动系统中涉及面最多的中流砥柱，它活跃在汽车防抱死制动系统的各个元件之中，运作目的是通过接收来自四面八方的各种信号，对汽车的车轮行驶速度和汽车行驶的当前路面情况进行综合全面的分析研究，并对分析研究所得数据进行整合，然后把以上全部合理数据通过汽车部件发送出去，进而实现对汽车的有效控制。

其三，汽车防抱死制动系统的执行器主要包括液压泵、ABS警告灯以及制动压力调节器三大类。分别地，液压泵是在ECU的指示命令下进行运行操作的，ECU在液压泵中起着至关重要的控制作用，在ECU的有效控制下液压泵可以控制可变容积式制动压力调节器的控制油路，然后达成调控油压的最终目的。

而在利用循环式制动压力调节器调节压力时，能够科学有效地降低油压，且在此过程中要求使用轮缸中排放出来的制动液来调节ABS制动进度。其中制动液运作的理念是首先通过蓄能器泵，接着再转回到主缸之中，借助制动液的流动性和动态性来有效控制ABS的运作进度，预防ABS工作时制动踏板行程有非常规的变动出现。而执行器中的重要组成部分——制动压力调节器的运作目的是通过接收来自ECU的指示命令来实现对整个制动系统的压力的有效调节，它是通过电磁阀的动作实现制动系统压力的增加、保持和降低。最后，ABS警告灯的运行作用是当ABS出现异常时，ABS警告灯在ECU的控制下会持续闪烁显示故障码，从而引起汽车驾驶人员的注意，对驾驶员形成提醒和警告作用，促进驾驶员及时控制汽车的行驶，进而防止交通事故的发生。

二、汽车防抱死制动系统的控制原理

汽车在制动过程中，如果车轮抱死很有可能发生无法挽回的伤害，但如果可以将滑移率有效控制在20%左右时，车轮与路面之间的纵向附着系数达到最大，这时能够获取最大的地面制动力，从而将汽车的制动距离缩短到控制值范围的最小数据，与此同时车轮与路面之问的横向附着系数也会达到最大，促使汽车在制动过程中可以更好地维持方向稳定性和转向控制能力。

汽车在制动过程中，汽车防抱死制动系统可以自动地调节车轮制动力，从而将滑移率有效控制在20%左右，进而及时地防止车轮抱死，获得最优的制动性能。ECU会在接收到轮速传感器等元件输入的信号后，进行综合的分析和判断，然后输出控制指令，控制制动压力调节器来有效调节压力，最终实现增压、保压和减压控制过程。

（一）常规制动过程，见下图。

当电磁阀没有通电时，衔铁在上图位置。主缸和轮缸管路相通，主缸能够随时控制制动压力的增减。此时液压泵不工作。

{1一主缸；2、5、11-单向阀；3.液压泵和电动机总成；4-ECU；6-储液器；7-前轮轮速传感器；8-轮缸；9-回位弹簧；10-磁化线圈；12-三位电磁换向阀}

2）当ECU对电磁阀提供较大的电流时，柱塞移动到上端，主缸和轮缸的通路被阻断，轮缸和储液器相接通，轮缸中的制动液流入储液器之中，制动压力降低。而且在此时，电动机带动液压泵开始工作，将流回储液器的制动液进行加压之后再送回到主缸之中。

3）汽车在制动过程中，由于制动因素的作用，其管路的压力会出现增大或者是减小的现象，这种现象会对车速的变化产生极其严重的影响，导致车速有可能超过预指定的范围或者是低于预定值的范围，进而对汽车的正常行驶产生极大的不良影响。通过轮缸来调控压力，能够将这些管路的压力值有效控制在标准的范围之内，然后车速信号会借助传感器传送给E-CU，接着ECU会对接收到的信号进行分析后发出相应的指令，实现对磁化线圈电流量的有效控制，从而降低磁化线圈的磁力，然后这样就可以利用弹簧对转向阀进行合理有效的控制，这时阀芯也可以转向中心位置了。此时关闭B、C孔和单向阀能够有效预防轮缸中的流动液继续流动，进而促使管路内部的压力值有效控制在合理的范围之内。

（二）增压过程，见下图。

实践证明，只有将轮缸中的制动液压力提高时，才可以产生更大的制动力，进而能够快速及时地降低车速。ECU使磁化线圈断电，三位电磁换向阀被回位弹簧拉下，这时B孔打开，C孔关闭，主缸中的制动液经过B孔和A孔流动到车轮轮缸中，这一过程会使得轮缸中的制动液压力增高，制动力加大。当制动力一直加大，加大到一定程度时，汽车车轮就又会出现抱死的情况，此时又需要对轮缸进行降压，使得开始下一轮降低一保压升压的循环。汽车的制动防抱死装置是通过脉冲的方式来调节制动压力，将车轮的滑移率一直有效控制在10%-30%的合理范围之内，防止车轮抱死拖滑，尽可能地维持汽车制动过程中的汽车稳定性，将汽车的制动距离缩短到最小，減小对汽车驾驶员的伤害。

三、结束语

汽车防抱死制动系统的三个主要组成部分（传感器、ECU和执行器）相互结合，在汽车制动时发挥各自的优势，有效地防止汽车车轮抱死状况的出现，将汽车车轮的滑移率有效控制在合理范围之内，使得汽车获得最佳制动性能，减少轮胎磨损，减少交通事故的发生。