汽車制動過程的控制原理分析

鹽城工業職業技術學院 湯寶 徐同華

汽車制動過程的控制原理分析

鹽城工業職業技術學院 湯寶 徐同華

汽車的制動安全一直是人們關注的重點，要提高制動效果及安全性能，首先需要了解制動過程，并清楚制動過程控制的基本原理。

制動；控制原理；ABS

引言

汽車的舒適性、安全性、動力性等都是人們關注的重點，其中最重要的就是安全性，在安全性當中就有一部分是制動安全性，這要求車輛既能夠有很好的制動效果，又能兼具安全性。要實現制動安全，就需要對制動過程進行控制，本文將對汽車制動過程中的控制原理進行介紹與分析。

1 制動受力情況分析

在汽車制動過程中，車輪的受力情況如圖1 所示，其中，最主要的兩個力為：Fx，地面作用力：Tb，液壓制動力矩。在制動力矩 Tb 的作用下，地面會給車輪一個作用力 Fx來制動車輪，達到減速或者停車的目的。其中，真正使得車輛減速停車的作用力就是 Fx。然而，并不是液壓制動力越大，車輛獲得的地面作用力 Fx 就越大，Fx有一個極限值 F，當達到這個極限值后，再增加液壓制動力，車輪就會出現滑動，導致不穩定。這個極限值 F與路面、輪胎等情況相關。

圖1 車輪受力圖

在制動過程中，由于制動力過大，車輪出現滑動，造成制動不穩定的情況，采用較多的解決辦法是汽車制動防抱死系統（Antilock Braking System,ABS），下面將對防抱死制動原理進行相關的介紹。

2 防抱死制動

2.1 滑移率

車輪正常的運動狀態是滾動，當出現滑動情況后，就會導致不穩定，滑動程度越高，不穩定情況越嚴重。滑動運動在車輪運動過程中所占的比例一般用滑移率來表示，符號為λ。計算公式為：

其中，v 為車輪的輪心速度，rω 為車輪的滾動速度。

可以看出，當車輪純滾動時，v=rω，滑移率 λ=0，當車輪抱死，即純滑動時，ω=0，滑移率 λ=1。所以，λ的范圍為 0～1。一般情況下，滑移率在 0.1～0.2 時，變滾邊滑，制動效果最好，超過 0.2 后滑移率會快速下降，車輪很快抱死，所以 ABS就開始起作用。

ABS的功能即在車輪將要抱死時，降低制動力，而當車輪不會抱死時又增加制動力，如此反復動作，使制動效果最佳。其一般的控制效果是將每個車輪的滑移率控制在 0.1～0.2 之間。

2.2 ABS的工作過程

防抱死制動系統一般由轉速傳感器、電子控制單元、壓力調節裝置等組成。每個車輪上的轉速傳感器，負責向電子控制單元傳遞每個車輪的轉速信號，電子控制單元對接收的信號進行處理，一旦發現某個車輪有抱死的趨勢，即通過壓力調節裝置控制對應的液壓管路的壓力進行調節控制。

下面以循環式的壓力調節裝置為例對液壓力的調節過程進行說明。

圖2 循環式液壓調節器

如圖2中左圖所示，控制動主缸6與制動輪缸2相連，進行增壓過程；當給電磁閥 5 通部分電，閥芯 10上移一小段，如圖2右上所示，輪缸不與任何部分相連，進行保壓過程；當給電磁閥 5 通足電，閥芯 10 上移一大段，如圖2 右下所示，輪缸與儲油罐相連，進行卸壓，也就是減壓過程。

3 結語

本文對汽車的制動過程進行了分析，對其制動過程中的控制原理也進行了介紹，主要詳細地介紹了ABS的控制過程。對于制動過程的控制方法還有很多，但控制原理都是一樣的，基于控制原理，再結合先進的控制方法，就可以對車輛進行制動控制，從而提高安全性能及制動效果。

[1]陳家瑞.汽車構造[M].北京：機械工業出版社, 2013.

[2]嚴銳,魏明銳.淺談 ABS 防抱死制動系統[J].科教文匯,2010：64-66.

[3]杜春臣,周孫鋒,孫浩.基于 MATLAB 的 ABS 不同控制方式的仿真[J].汽車實用技術,2011(9)：34-38.

湯寶，女，1990 年出生，碩士，教師，助教。