浅谈ABS防抱死制动系统原理及作用

王粒同 杨鹏煜 陶尹昭 王鹏

摘 要：当车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果是前轮（转向轮）制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力（跑偏）。如果是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车将产生侧滑（甩尾）现象。这些都极易造成严重交通事故。

ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。本论文从ABS的工作原理、发展历程展开叙述，简要介绍了ABS的主要特点，对ABS的功用进行了较为详细的分析。

关键词：防抱死制动系统；电子控制系统；制动装置

1.引言

1.1 ABS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。

1.1.1 模拟电子控制阶段

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（CONTINENTALMKIII）轿车上。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。

1.1.2 电子控制制动阶段

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，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的控制效果已相当理想。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。

1.2 ABS的发展现状

ABS这种最初被应用于飞机上的技术，现在已经十分普及，在十万元以上级别的轿车上都可见到它的踪影，有些大客车上也装有ABS。装有ABS的车辆在遇到积雪、冰冻或雨天等打滑路面时，可放心的操纵方向盘，进行制动。[3]它不仅有效的防止了事故的发生，还能减少对轮胎的摩损，但它并不能使汽车缩短制动距离，在某些情况下反而会有所增加。

2.ABS的功用

制动性能是汽车主要性能之一，它关系到行车安全性。评价一辆汽车的制动性能最基本的指标是制动加速度、制动距离、制动时间及制动时方向的稳定性。制动时方向的稳定性，是指汽车制动时仍能按指定的方向的轨迹行驶。如果因为汽車的紧急制动（尤其是高速行驶时）而使车轮完全抱死，那是非常危险的。若前轮抱死，将使汽车失去转向能力；若后轮抱死，将会出现甩尾或调头（跑偏、侧滑）尤其在路面湿滑的情况下，对行车安全造成极大的危害。

汽车的制动力取决于制动器的摩擦力，但能使汽车制动减速的制动力，还受地面附着系数的制约。当制动器产生的制动力增大到一定值时，汽车轮胎将在地面上出现滑移。其滑移率：

δ=（Vt-Va）/Vt×100%

式中：δ--滑移率；

Vt--汽车的理论速度；

Va--汽车的实际速度。

据试验证实，当车轮滑移率δ=15%一20%时附着系数达到最大值，因此，为了取得最佳的制动效果，一定要控制其滑移率在15%～20%范围内。ABS的功能即在车轮将要抱死时，降低制动力，而当车轮不会抱死时又增加制动力，如此反复动作，使制动效果最佳。

3.ABS的工作原理

3.1 ABS的组成

ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能不尽相同。在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀、电动泵和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

3.2 ABS的常规制动

在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

4.结论

没有ABS的车，汽车在遇紧急情况采取紧急刹车时，容易出现轮胎暴死，也就是方向盘不能转动，这样危险系数就会随之增加，很容易造成严重后果。安装有 ABS系统的汽车就不会出现这种情况，它能有效控制车轮在转动状态而不会抱死，从而提高了刹车时汽车的稳定性及路面条件差的汽车制动性能。种种迹象表明，四轮驱动技术的前景是光明的，并且会在更多的场合得到应用。

参考文献

[1]陈家瑞.汽车构造[M].下册.北京：机械工业出版社，2005

[2]李春明.汽车底盘电控技术[M].北京：机械工业出版社，2004

[3]徐时安.汽车构造——底盘工程[M].北京：清华大学出版社，2008

（作者单位：四川省成都市西华大学电气与电子信息学院）