浅谈汽车ABS防抱死系统

钟军华

摘 要：汽车电子控制防抱死制动系统，是汽车上的一种主动安全装置。其作用是在汽车制动时，防止车轮把死拖滑，以提高汽单制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，使汽车制动更为安全有效。

关键词：汽车制动；ABS；防抱死系统

1 附着系数与车轮滑移率

1.1 车轮滑移率

汽车正常行驶时，车速（即车轮中心的纵向速度）与车轮速度相同，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，由于地面制动力的作用，使车轮速度减小，车轮处在滚动及滑动的状态，实际车速与车轮速度不再相等，人们将车速棚车轮速度之间出现的差异称为滑移。随着制动系压力的增加，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，车轮已不再转动，而是在地面上作完全滑动。

1.2 附着系数与滑移率的关系

车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大影响。通常，当滑移率增大时，纵向附着系数迅速增大。当滑移率处于10%-30%的范围时，附着系数有最大值。该最大值称为峰值附着系数，此时与其相对应的车辆滑移率称为峰值附着系数滑移率。当滑移率继续增大时，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，一般称为滑动附着系数。车轮抱死时的滑动附着系数一般总是小于峰值附着系数。

当地面对车轮法向反作用力一定时，滑移率大约在20%左右时具有最大附着力，因而也只有此时车轮与路面之间才能获得最大地面制动力，具有最佳制动效果。通常，称纵向附着系数最大时的滑移率，为理想滑移率，也有的叫最优滑移率。如果滑移率超过理想滑移率时，附着力和地面制动力反而逐渐减小，使制动效能变差、制动距离增长，因此一般称从理想滑移率到车轮抱死完全滑动阶段为非稳定区。横向附着系数越大，汽车制动时方向稳定性和保持转向控制能力越强。当滑移率5：0时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数越来越小；当车轮抱死时，横向附着系数几乎为零，此时导致横向附着力几乎为零，其危害是很大，主要体现为以下两方面：（1）方向稳定性。由于横向附着力很小，汽车失去抵抗横向外力的能力，后轮很容易产生横向滑移和使汽车发生地层、调头等危害，使汽车失去方向稳定性。（2）失去转向控制能力。在汽车转向行驶时，尽管驾驶员此时操纵转向盘，但由于轮维持汽车转弯运动能力的横向附着力已丧失，汽车仍将按原来惯性方向滑动，汽车就可能冲出路面，汽车不能按驾驶员的意愿行驶，使汽车失去转向控制能力。

2 ABS的优缺点

2.1 ABS的优点是

（1）制动时保持方向稳定性；（2）制动时保持转向控制能力；（3）缩短制动距离，在冰雪路面上，可以缩短制动距离10%；（4）减少轮胎磨损，提高轮胎的使用寿命6%-10%；（5）减少驾驶员紧张情绪；（6）提高汽车行驶的平均速度大约15%。

2.2 ABS的缺点是

（1）不能提供超越车轮路面所能承受的制动效果；（2）其性能的好坏受整车制动系统状况的影响；（3）不能取代驾驶员的制动，只能在驾驶员制动时，帮助其达到制动效果；（4）在平滑的路面上制动，熟练驾驶员制动距离可能比ABS工作时制动距离要短，这主要是由于ABS允许滑移率降低到10%左右；（5）在松散的砂土和积雪较深的路面制动，车轮抱死制动要比ABS工作时的制动距离短。因为在这些路面上车轮制动抱死时，其表面物质如积污会被铲起并堆在车轮前面，形成一种阻力，使制动距离变短，由于车轮不会抱死，反而没有这种效果，所以在装备ABS的汽车上一般在仪表盘上装有一个开关，以便在这种路面上关闭ABS，使其不起作用。

3 ABS系统的结构与工作原理

3.1 ABS系统的结构

无论是液压制动系统还是气压制动系统，控制制动防抱死系统均由传感器电控单元和执行器三部分组成。下面以一汽红旗CA7220型轿车装用的ABS系统为例说明其工作原理。该系统主要由前、后车轮转速化感器和液压调节器、电子液压控制单元和ABS警报灯等组成。ABS系统采用美国凯尔塞一海斯公司生产的EBC430型电子液压控制单元（简称EHCU），它将液压调节器和电控单元组合在一起，形成一个总成。

3.2 ABS系统工作原理

车轮转速传感器信号传给电控单元后，电控单元通过运算，计算出车轮的速度、滑移率、汽车减速度，并根据不同车轮的不同工作状态，通过分祈、比较和判定，对液压调节器发出控制指令、控制制动力的大小，使滑移率保持在规定的范围内。ABS系统的工作过程可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力上升阶段。下面分别进行说明。

3.2.1 常规制功阶段

ABS不进行压力控制，液压调节器各阻断阀处于开启状态，各减压阀（常闭阀）处于关闭状态，液压调节器的管路是畅通的，各轮缸制动压力随制动主缸的压力输出而变化；制动液通过常开的阻断阀芯中心，流到阻断阀芯四周，进入制动轮缸。这时电动泵不工作，蓄能器和衰减器是空的，虽然常规制动时ABS不工作，但ECU，持续监视车轮俏号的输入，判断是否有必要进入ABS状态。如果ABS由于出现了某种故障被切断工作。驾驶员还可以进行常规制动。

3.2.2 制动压力保持阶段

如果驾驶员踩制动踏板过重，会造成制动器制动力大干车轮与路面之间的附着力，使汽车制动减速度很大。这时，车轮速度传感器把车轮将抱死的信号传给ECU，ECU控制ABS处于触发状态，使制动轮缸的制动压力进入保压状态，ECU首先给阻断阀通电，使电枢向下移动，关闭阻断阀，制动轮缸压力和制动主缸压力隔绝，防止制动轮缸的压力继续增加。

3.2.3 制动压力下降阶段

在制动轮缸内制动压力被隔绝后，车轮滑移率逐步增加，将要超出ABS工作范围（一般滑移率在8%-35%之间），这时需要降低制动轮缸内的压力，使车轮滑移率减小。它是通过在制动轮缸中泄出-部分制动液到低压蓄能器而实现的。在这一过程中，ECU使减压阀线圈通电，打开减压阀，允许制动液从制动轮缸进入蓄能器。这个过程是由一组极短的通电脉冲信号控制的，每个脉冲作用于减压阀，使减压阀打开马上又关闭，这样制动轮缸中的压力被逐步的降低，使车轮滚动成分增加。另外，从制动轮缸中泄出的制动液推动蓄能器的弹簧回缩，并储存在蓄能器中。当蓄能器中的制动液达到一定量时，ECU起动回流泵把蓄能器中的制动液泵回制动主缸。

參考文献：

[1]曹薇华.汽车制动防抱死系统故障诊断技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[2]蔡国锐，张雷.汽车故障自诊断及故障诊断技术[J].机械研究与应用，2005，4.