淺析ABS系統(tǒng)

摘 要：介紹了防抱死制動系統(tǒng)ABS（Anti-lock Brake System）出現(xiàn)的根本原因及其分類，分析了ABS的工作原理，總結(jié)了正確使用ABS的方法與局限。

關(guān)鍵詞：ABS系統(tǒng)；輪胎抱死；ABS的控制

汽車是當前重要的交通工具，汽車的發(fā)明和汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員的流通。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，汽車的出行安全也越來越多的受到了人們的關(guān)注，近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將ABS列為標準配備。這種最初使用在飛機上的安全輔助系統(tǒng)大大的提高了汽車的安全性能。在汽車防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開環(huán)制動系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的制動器的制動力矩完全來自駕駛員踩踏制動踏板，由于駕駛員不可能完全掌控制動力的大小，因此經(jīng)常出現(xiàn)車輪抱死的情況，車輪抱死給我們帶來了嚴重的打擊，這也是ABS出現(xiàn)根本原因。雖然ABS已經(jīng)得到廣泛的使用，但是目前使用的ABS依然不夠完美，它依然存在著各種各樣的缺陷與局限，因此ABS以后的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向也備受關(guān)注，或許在不久后會有一種更加美好的ABS出現(xiàn)在汽車上，而它將給用戶帶來更多的安全保障。

1 ABS的組成及分類

（1）ABS的組成[1]

ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子控制裝置和ABS警示燈組成。

1）車輪轉(zhuǎn)速傳感器

為了檢測車輪的轉(zhuǎn)速，一般會在各車輪上都安裝一個輪速傳感器。而在前輪驅(qū)動的汽車上，可使用傳感器方式，即在前差速器前部安裝一個車輪轉(zhuǎn)傳感器，然后在左右后輪各安裝一個車輪轉(zhuǎn)速傳感器。齒輪脈沖信號發(fā)生器裝在車輪上，齒輪脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)和車輪的轉(zhuǎn)速成正比。以上傳感器信號都輸往電子控制裝置。

2）制動壓力調(diào)節(jié)裝置

大多數(shù)汽車的制動系統(tǒng)分為三個獨立的液壓系統(tǒng)，即左前輪、右前輪和左右后輪。制動壓力調(diào)節(jié)裝置按照電子控制裝置中電腦的指令，通過增壓、保持油壓、調(diào)壓來調(diào)節(jié)上述三個系統(tǒng)4個車輪的制動油壓。制動壓力調(diào)節(jié)裝置附有專用的電動泵，如果需要提高油壓，驅(qū)動電動機就提高油壓。

3）電子控制裝置

基于各車輪傳感器送來的信號，利用電子控制裝置的電腦，按預(yù)先確定好的判斷程序計算各車輪的制動力。根據(jù)計算結(jié)果，來調(diào)節(jié)制動力的大小，如果需要加大制動力，就打開進油電磁閥，如果需要解除制動就打開泄油電磁閥。

（2）ABS的分類

按控制通道分為以下四種：

①四通道式，其特點為：附著系數(shù)利用率高，制動時可以最大程度的利用每個車輪的附著力。但是如果汽車左右兩個車輪的附著系數(shù)相差較大（如路面部分積水或結(jié)冰），會影響汽車的制動方向穩(wěn)定性。

②三通道式，其特點是汽車在各種條件下制動時都具有良好的方向穩(wěn)定性。因此三通道式ABS在小轎車上被普遍采用。

③二通道式，其不足為： ABS難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制性和制動效能各方面得到兼顧，目前采用很少

④一通道式，其特點為：結(jié)構(gòu)簡單，成本低等，在輕型載貨車上廣泛應(yīng)用。

各種ABS在以下幾個方面都是相同的：ABS只是汽車的速度超過一定以后，才會對制動過程中趨于抱死的車輪進行防抱死制動壓力調(diào)節(jié)。在制動過程中，只有當被控制車輪趨于抱死臨界點時，ABS才會對趨于抱死車輪的制動壓力進行防抱死調(diào)節(jié)；在被控制車輪還沒有趨于抱死時，制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同。ABS都具有自診斷功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)的工作情況進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)存在影響系統(tǒng)正常工作的故障時ABS將自動地關(guān)閉，并將ABS警示燈點亮，向駕駛發(fā)出警示信號，汽車的制動系統(tǒng)仍然可以像常規(guī)制動系統(tǒng)一樣進行制動。

2 工作原理

在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子不盡相同。

在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。

ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動、制動壓力保持、制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同[2]。

在制動過程中，電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而控制車輪的滑動率，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達3～20HZ。在ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。

盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。

3 ABS的正確使用與局限

（1）ABS行駛提示

在大部份情況下防抱死制動系統(tǒng)能提高車輛穩(wěn)定性以及制動性能。此系統(tǒng)在緊急制動時會自動地“脈動式踩放”制動以避免車輪抱死。車速超過11公里/小時時，可能會聽見細微的咔嗒聲和一些馬達的噪音。這些噪音是系統(tǒng)在作周期自檢的表現(xiàn)，用來確定ABS是否正常的工作。每次車輛起動和加速超過11公里/小時會進行這項自檢的工作。

特定的路況或制動情況下，車輛在制動期間會起動防抱死制動系統(tǒng)。防抱死制動系統(tǒng)可以在包括結(jié)冰、下雪，碎石、顛簸、鐵路軌道、松散巖層等路況或緊急制動時起動。

（2）ABS安全提示防抱死系統(tǒng)（ABS）不能夠阻止物理學(xué)自然定律對汽車發(fā)生作用，它對制動或轉(zhuǎn)向效率上的提高也不會超越汽車本身的制動力、輪胎或牽引力所提供的條件。

（3）ABS的局限

ABS發(fā)展到今天已經(jīng)取得了不小的成就，ABS也在研究人員的共同努力下變得相對實用，功能也的到進一步的完善，安全性能也得意飛躍，但是ABS依然有它的局限性。在兩種情況下，ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動距離：一種是在平滑的干路上，由有經(jīng)驗的駕駛員直接進行制動。另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動。另外，通常在干路面上，最新的ABS系統(tǒng)能將滑移率控制在5%-20%的范圍內(nèi)，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度來進行制動（或放棄制動）[3]。

4 結(jié)論

ABS的出現(xiàn)，大大的提高了汽車的安全性能，在出現(xiàn)的幾十年之中可以說挽救了無數(shù)人的生命，同時ABS的出現(xiàn)也掀起了一波汽車安全方面的革命，在提高汽車安全性能方面，ABS的出現(xiàn)有著不可磨滅的功勞。同時隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的改善，汽車成為當今最受人們喜愛的的交通工具，在社會的刺激下汽車工業(yè)不斷的發(fā)展與進步，人們對汽車的性能要求也隨之變高，而在所有的要求中汽車的安全性能也受到人們的關(guān)注，ABS的出現(xiàn)大大降低了汽車在緊急情況下車輪抱死的情況，成為了汽車上面最重要的安全系統(tǒng)之一。隨著汽車工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展，我們有理由相信下一代的能夠更好的控制滑移率，更好的縮小他的體積，更好的與數(shù)據(jù)總線相結(jié)合，能夠更好的保護我們的安全。

參考文獻

[1]郝希香，彭少成. ABS系統(tǒng)的基本組成和工作原理. 山東交通科技：1999（3）：.48-50

[2]王金艷. ABS系統(tǒng)工作原理及重要性. 品牌與標準化，2010（14）：17.

[3]雷敬川. 對汽車ABS系統(tǒng)的淺析.科技信息，2010（27）：I0020.

作者簡介

陳小娟（1981-），女，江蘇大豐，碩士，講師，主要從事機械及其自動化的教學(xué)與科研工作，所在單位：重慶電子工程職業(yè)學(xué)院。