司机应该掌握的汽车理论基础知识（四）-ABS防抱死装置

1 ABS 防抱死装置

1.1 滑动率与制动力系数的关系

高速行驶时，踩住刹车后，车轮被摩擦片摩擦，轮胎被地面摩擦，如果刹车踩的过重，轮胎会相对地面滑动，如图4-5滑动率在15%-20%时制动力系数最大，这时候车辆能获得的制动减速度最大。但是如果滑动率继续增大，制动力反而会减少。我们开车的人想要的结果是既要刹得住也要能转向。如图4-6为侧向力系数与滑动率的关系，同一侧偏角下，滑动率越小，侧向力系数越大，侧向力也就越大，侧向稳定性也就更好。

ABS能让滑移率保持在一个较好的范围：15%-20%;这时的制动力系数和侧向力系数都比较大；制动效能和方向稳定性都比较好。这时汽车不容易发生侧滑，不容易失去转向能力（侧向力影响）。

1.2 ABS的定义

凡驾驶过汽车的人都有一些这样的体验：在被雨淋湿而带有泥土的沥青路上或在积雪道路上紧急制动时，汽车会发生侧滑甚至调头旋转；左、右两侧车轮如果行驶在不同的路面上，如一侧车轮在积雪路面上，另一侧车轮在显露出来的沥青路面上，紧急制动时，汽车就会失去方向控制；高速行驶在弯道上进行紧急制动，有可能从路边滑出或闯入对面的车道；在直道上紧急制动可能无法躲避障碍物等危险情况。

防抱制动装置（Anilock Braking System，ABS)就是为了防止这些危险状况的发生而研制的。它是在制动过程中防止车轮被制动抱死，提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离的安全装置。除ABS外,还有驱动过程中防止驱动车轮发生滑转的控制系统（Acceleration Slip Regulation，ASR)，因其是通过牵引力控制来实现驱动车轮滑转控制，又称为牵引力控制系统（Traction Control System，TCS)。现代高级轿车中，一般把ABS和TCS结合为一体，组成汽车统一的防滑控制系统。

1976年ABS由博世公司发布，1978年TCS发布。ABS、TCS、VDC是汽车制动领域的三大里程碑。

1.3 ABS系统组成

如图所示为典型的ABS，它具有三个独立进行压力调节的管路，所以称为三通道系统。轮速传感器将车轮旋转的信号传给计算机控制单元ECU，ECU经过对轮速信号的处理判断，发出指令送到液压调节器（增压减压保压），使之调节制动管路的压力，保证车轮不抱死。现代轿车多采用四通道的ABS系统。

1.4 ABS系统控制策略

1.5 ABS控制参数

1.6 ABS参考车速

1.7 高附时ABS作动过程

最上面分别是车轮实际轮速、参考车速、滑移率门限；当角减速度到一定值时，滑移率增加，有抱死趋势，这时候保压；但是滑移率继续增加，有打滑趋势，开始降压，当角减速度回到-a后再开始保压，观察角加速度开始增加，超过+a后继续增加就能判断是高附着。后开始阶梯式增压。

1.8 低附时ABS作动过程

处理低附大多是减压、保压的过程。

1.9 实际减速时车轮的轮速和轮加速曲线

通过分析可以看出：车轮的轮速、角速度、角加速度、滑动率是表明车轮状态运动的重要参数；ECU对轮速信息的处理就是计算车轮的角加速度值、车辆的参考车速、车辆减速度、以及车轮的滑动率。

2 汽车制动性的实验

2.1 汽车转弯制动实验

制动的初始条件：转弯半径为40m或50m，侧向加速度为（5±0.5）m/s2，车速为51km/h或57km/h或转弯半径为100m，侧向加速度为（4±0.4）m/s2，车速为72km/h。

• 保持转向盘转角不变动，关节气门，迅速踩制动踏板，离合器可脱开或不脱开，使汽车以不同的等减速度制动。
• 记录制动减速度、汽车横摆角速度、汽车航向角的变化量、制动时侧向路径偏离量等参数。
• 绘制最大横摆角速度、汽车航向角变动量、制动时侧向路径偏离量等参数与制动减速度的关系曲线。

对一辆国产中型货车装用不同花纹轮胎在不同前、后制动气室气压比时进行转弯制动试验，绘制其最大横摆角速度与制动减速度的关系曲线，如图4-47所示。试验是用空载货车在湿路面上进行的。起始制动车速为32km/h，转弯半径为40m，相应的侧向加速度为0.22g。由试验结果可以看出，原车装用烟斗花纹轮胎时的方向稳定性较差，最大横摆角速度为起始横摆角速度的两倍多；当汽车的前制动气室气压比后制动气室气压大时，即i>1时，最大横摆角速度减小；当采用连烟斗花纹轮胎（没有改变前、后制动气室气压比，即（i=1)，汽车空载时的转弯制动方向稳定性也有大幅度的改善。对于采用防抱制动装置的汽车，试验时应测量附着系数利用率。

2.2 装有ABS装置的轿车做的制动性实验

• 试验时测量附着系数利用率。
• 附着系数利用率是防抱制动装置工作时的最大制动强度与附着系数的比值。
• 附着系数利用率ε应在小于0.3和大于0.8的两种路面上测量，且ε>=0.75 。
• 同时还应保证在对接路面和对开路面上，以50km/h起始制动车速制动，车轮不能抱死。

在汽车道路制动试验中，关键是要测准制动距离、制动减速度和车辆的侧向路径偏移量。