淺談汽車ABS防抱死系統

鐘軍華

摘 要：汽車電子控制防抱死制動系統，是汽車上的一種主動安全裝置。其作用是在汽車制動時，防止車輪把死拖滑，以提高汽單制動過程中的方向穩定性、轉向控制能力和縮短制動距離，使汽車制動更為安全有效。

關鍵詞：汽車制動；ABS；防抱死系統

1 附著系數與車輪滑移率

1.1 車輪滑移率

汽車正常行駛時，車速（即車輪中心的縱向速度）與車輪速度相同，可以認為車輪在路面上作純滾動。當駕駛員踏下制動踏板時，由于地面制動力的作用，使車輪速度減小，車輪處在滾動及滑動的狀態，實際車速與車輪速度不再相等，人們將車速棚車輪速度之間出現的差異稱為滑移。隨著制動系壓力的增加，車輪滾動成分越來越小，滑移成分越來越大。當車輪制動器抱死時，車輪已不再轉動，而是在地面上作完全滑動。

1.2 附著系數與滑移率的關系

車輪滑移率的大小對車輪與地面間附著系數有很大影響。通常，當滑移率增大時，縱向附著系數迅速增大。當滑移率處于10%-30%的范圍時，附著系數有最大值。該最大值稱為峰值附著系數，此時與其相對應的車輛滑移率稱為峰值附著系數滑移率。當滑移率繼續增大時，附著系數逐漸減小。當車輪抱死時，即完全滑動時的附著系數，一般稱為滑動附著系數。車輪抱死時的滑動附著系數一般總是小于峰值附著系數。

當地面對車輪法向反作用力一定時，滑移率大約在20%左右時具有最大附著力，因而也只有此時車輪與路面之間才能獲得最大地面制動力，具有最佳制動效果。通常，稱縱向附著系數最大時的滑移率，為理想滑移率，也有的叫最優滑移率。如果滑移率超過理想滑移率時，附著力和地面制動力反而逐漸減小，使制動效能變差、制動距離增長，因此一般稱從理想滑移率到車輪抱死完全滑動階段為非穩定區。橫向附著系數越大，汽車制動時方向穩定性和保持轉向控制能力越強。當滑移率5：0時，橫向附著系數最大；隨著滑移率的增加，橫向附著系數越來越小；當車輪抱死時，橫向附著系數幾乎為零，此時導致橫向附著力幾乎為零，其危害是很大，主要體現為以下兩方面：（1）方向穩定性。由于橫向附著力很小，汽車失去抵抗橫向外力的能力，后輪很容易產生橫向滑移和使汽車發生地層、調頭等危害，使汽車失去方向穩定性。（2）失去轉向控制能力。在汽車轉向行駛時，盡管駕駛員此時操縱轉向盤，但由于輪維持汽車轉彎運動能力的橫向附著力已喪失，汽車仍將按原來慣性方向滑動，汽車就可能沖出路面，汽車不能按駕駛員的意愿行駛，使汽車失去轉向控制能力。

2 ABS的優缺點

2.1 ABS的優點是

（1）制動時保持方向穩定性；（2）制動時保持轉向控制能力；（3）縮短制動距離，在冰雪路面上，可以縮短制動距離10%；（4）減少輪胎磨損，提高輪胎的使用壽命6%-10%；（5）減少駕駛員緊張情緒；（6）提高汽車行駛的平均速度大約15%。

2.2 ABS的缺點是

（1）不能提供超越車輪路面所能承受的制動效果；（2）其性能的好壞受整車制動系統狀況的影響；（3）不能取代駕駛員的制動，只能在駕駛員制動時，幫助其達到制動效果；（4）在平滑的路面上制動，熟練駕駛員制動距離可能比ABS工作時制動距離要短，這主要是由于ABS允許滑移率降低到10%左右；（5）在松散的砂土和積雪較深的路面制動，車輪抱死制動要比ABS工作時的制動距離短。因為在這些路面上車輪制動抱死時，其表面物質如積污會被鏟起并堆在車輪前面，形成一種阻力，使制動距離變短，由于車輪不會抱死，反而沒有這種效果，所以在裝備ABS的汽車上一般在儀表盤上裝有一個開關，以便在這種路面上關閉ABS，使其不起作用。

3 ABS系統的結構與工作原理

3.1 ABS系統的結構

無論是液壓制動系統還是氣壓制動系統，控制制動防抱死系統均由傳感器電控單元和執行器三部分組成。下面以一汽紅旗CA7220型轎車裝用的ABS系統為例說明其工作原理。該系統主要由前、后車輪轉速化感器和液壓調節器、電子液壓控制單元和ABS警報燈等組成。ABS系統采用美國凱爾塞一海斯公司生產的EBC430型電子液壓控制單元（簡稱EHCU），它將液壓調節器和電控單元組合在一起，形成一個總成。

3.2 ABS系統工作原理

車輪轉速傳感器信號傳給電控單元后，電控單元通過運算，計算出車輪的速度、滑移率、汽車減速度，并根據不同車輪的不同工作狀態，通過分祈、比較和判定，對液壓調節器發出控制指令、控制制動力的大小，使滑移率保持在規定的范圍內。ABS系統的工作過程可以分為常規制動、制動壓力保持、制動壓力減小和制動壓力上升階段。下面分別進行說明。

3.2.1 常規制功階段

ABS不進行壓力控制，液壓調節器各阻斷閥處于開啟狀態，各減壓閥（常閉閥）處于關閉狀態，液壓調節器的管路是暢通的，各輪缸制動壓力隨制動主缸的壓力輸出而變化；制動液通過常開的阻斷閥芯中心，流到阻斷閥芯四周，進入制動輪缸。這時電動泵不工作，蓄能器和衰減器是空的，雖然常規制動時ABS不工作，但ECU，持續監視車輪俏號的輸入，判斷是否有必要進入ABS狀態。如果ABS由于出現了某種故障被切斷工作。駕駛員還可以進行常規制動。

3.2.2 制動壓力保持階段

如果駕駛員踩制動踏板過重，會造成制動器制動力大干車輪與路面之間的附著力，使汽車制動減速度很大。這時，車輪速度傳感器把車輪將抱死的信號傳給ECU，ECU控制ABS處于觸發狀態，使制動輪缸的制動壓力進入保壓狀態，ECU首先給阻斷閥通電，使電樞向下移動，關閉阻斷閥，制動輪缸壓力和制動主缸壓力隔絕，防止制動輪缸的壓力繼續增加。

3.2.3 制動壓力下降階段

在制動輪缸內制動壓力被隔絕后，車輪滑移率逐步增加，將要超出ABS工作范圍（一般滑移率在8%-35%之間），這時需要降低制動輪缸內的壓力，使車輪滑移率減小。它是通過在制動輪缸中泄出-部分制動液到低壓蓄能器而實現的。在這一過程中，ECU使減壓閥線圈通電，打開減壓閥，允許制動液從制動輪缸進入蓄能器。這個過程是由一組極短的通電脈沖信號控制的，每個脈沖作用于減壓閥，使減壓閥打開馬上又關閉，這樣制動輪缸中的壓力被逐步的降低，使車輪滾動成分增加。另外，從制動輪缸中泄出的制動液推動蓄能器的彈簧回縮，并儲存在蓄能器中。當蓄能器中的制動液達到一定量時，ECU起動回流泵把蓄能器中的制動液泵回制動主缸。

參考文獻：

[1]曹薇華.汽車制動防抱死系統故障診斷技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

[2]蔡國銳，張雷.汽車故障自診斷及故障診斷技術[J].機械研究與應用，2005，4.