大型汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的研究文獻(xiàn)綜述

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流大型汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的研究文獻(xiàn)綜述.精品文檔.吉林化工學(xué)院文 獻(xiàn) 綜 述大型汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的研究Large automotive anti-lock braking system research性 質(zhì): þ畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文教 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院系 別：機(jī)械電子工程系學(xué)生學(xué)號(hào)：11410228學(xué)生姓名：林永成專業(yè)班級：機(jī)自1102指導(dǎo)教師：關(guān)會(huì)英職 稱：講師起止日期：2015.3.12015.3.28吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology大型汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的

2、研究摘 要：本文介紹了汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的組成、工作原理、設(shè)計(jì)原則、主要類型以及它的發(fā)展歷史和未來趨勢，并總結(jié)了其存在的主要問題。關(guān)鍵詞：汽車防抱死系統(tǒng)；剎車系統(tǒng)；傳感器1.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)組成ABS（Anti-lock Braking System）防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，如圖1所示主要由傳感器、電子控制單元(ECU)和電磁閥三部分組成。傳感器一般安裝在車輪上以測量車輪的轉(zhuǎn)速，傳感器一般為磁電感應(yīng)式。ABS工作時(shí)ECU接收傳感器送來的車輪信號(hào)，一般為符合ECU電壓要求的矩形電壓波，然后固化在ECU中的程序根據(jù)各個(gè)車輪的速度來決定對各個(gè)車輪的制動(dòng)液壓力如何調(diào)節(jié)，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給

3、各個(gè)車輪的液壓控制單元。液壓控制單元接收到信號(hào)后對車輪分泵的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器的作用是為ECU提供車輪的運(yùn)動(dòng)情況，ECU是ABS系統(tǒng)的控制中心，ECU中固化的程序?qū)嶋H上是ABS的控制方法，而液壓控制單元是ABS控制方法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)1。圖1-1 汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)組成圖2.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)工作原理在制動(dòng)時(shí)，ABS根據(jù)每個(gè)車輪速度傳感器傳來的速度信號(hào)，可迅速判斷處車輪的抱死狀態(tài)，關(guān)閉開始抱死車輪上面的常開輸入電磁閥，讓制動(dòng)力不變，如果車輪繼續(xù)抱死，則打開常閉輸出電磁閥，這個(gè)車輪上的制動(dòng)壓力由于出現(xiàn)直通制動(dòng)液貯油箱的管路而迅速下移，防止了因制動(dòng)力過大而將車輪完全抱死。在此同時(shí)，主控制閥

4、通電開啟，動(dòng)態(tài)壓力的制動(dòng)液可進(jìn)入制動(dòng)閥，動(dòng)態(tài)壓力的制動(dòng)液從動(dòng)態(tài)助力管路通過主控制閥、制動(dòng)總泵密封墊外緣到達(dá)前輪輸入管路如此反復(fù)地工作（工作頻率312次/秒），讓制動(dòng)狀態(tài)始終處于最佳點(diǎn)（滑移率S為20%），制動(dòng)效果達(dá)到最好，行車最安全。在制動(dòng)總泵前面腔內(nèi)地制動(dòng)液是動(dòng)態(tài)壓力制動(dòng)液，它推動(dòng)反應(yīng)套筒向右移動(dòng)，反應(yīng)套筒又推動(dòng)助力活塞從而使制動(dòng)踏板推桿向右移。因此，在ABS工作地時(shí)候，駕駛員可以感覺到腳上踏板地顫動(dòng)，聽到一些噪音。如圖2所示汽車減速后，一旦ABS電腦檢測到車輪抱死狀態(tài)消失，它就會(huì)讓主控制閥關(guān)閉，從而使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入普通地制動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行工作。如果蓄壓器地壓力下降到安全極限以下，紅色制動(dòng)故障指示燈和

5、琥珀色ABS故障指示燈亮。在這種情況下，駕駛員要用較大地力進(jìn)行深踩踏板地制動(dòng)地方式才能對前后輪進(jìn)行有效地制動(dòng)2。圖2-1 ABS系統(tǒng)工作原理示意圖3.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)的設(shè)計(jì)原則沒有安裝ABS的汽車，在行駛中如果用力踩下制動(dòng)踏板，車輪轉(zhuǎn)速會(huì)急速降低，當(dāng)制動(dòng)力超過車輪與地面的摩擦力時(shí)，車輪就會(huì)被抱死，完全抱死的車輪會(huì)使輪胎與地面的摩擦力下降，如果前輪被抱死，駕駛員就無法控制車輛的行駛方向，如果后輪被抱死，就極容易出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)時(shí)要保證幾個(gè)條件：1：保證高制動(dòng)過程中汽車行駛的方向穩(wěn)定性；2：保證駕駛員在制動(dòng)過程中仍能控制轉(zhuǎn)向盤，從而避開障礙物；3：縮短制動(dòng)

6、距離保證行駛方向3。4.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)的主要類型防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS裝置的控制通道分為四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。(1)四通道式 四通道ABS有四個(gè)輪速傳感器，在通往四個(gè)車輪制動(dòng)分泵的管路中，各設(shè)一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器裝置，進(jìn)行獨(dú)立控制，構(gòu)成四通道控制形式。但是如果汽車左右兩個(gè)車輪的附著系數(shù)相差較大(如路面部分積水或結(jié)冰).制動(dòng)時(shí)兩個(gè)車輪的地面制動(dòng)力就相差較大，因此會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩，使車身向制動(dòng)力較大的一側(cè)跑偏，不能保持汽車按預(yù)定方向行駛，會(huì)影響汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性。因此,駕駛員在部分結(jié)冰或積水等濕滑的路面行車時(shí)，應(yīng)降低車速，不可盲目迷信ABS裝置4。(2)三通道式 三通道AB

7、S是對兩前輪進(jìn)行獨(dú)立控制，兩后輪按低選原則進(jìn)行一同控制(即兩個(gè)車輪由一個(gè)通道控制,以保證附著力較小的車輪不抱死為原則)，也稱混合控制。桑塔納2000GSi既是用的這種ABS裝置。性能特點(diǎn)：兩后輪按低選原則進(jìn)行一同控制時(shí)，可以保證汽車在各種條件下左右兩后輪的制動(dòng)力相等，即使兩側(cè)車輪的附著系數(shù)相差較大，兩個(gè)車輪的制動(dòng)力都限制在附著力較小的水平，使兩個(gè)后輪的制動(dòng)力始終保持平衡，保證汽車在各種條件下制動(dòng)時(shí)都具有良好的方向穩(wěn)定性。在對桑塔納2000進(jìn)行的60 km/h緊急制動(dòng)對比試驗(yàn)中，有ABS的車型比無ABS車型的制動(dòng)距離只短1米，但是有ABS的車型始終都有方向，不會(huì)失去對方向的控制。對兩前輪進(jìn)行獨(dú)立

8、控制，主要考慮小轎車，特別是前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，前輪的制動(dòng)力在汽車總制動(dòng)中所占的比例較大(可達(dá)70%左右)，可以充分利用兩前輪的附著力。但由于兩前輪制動(dòng)力不平衡對汽車行駛方向穩(wěn)定性影響相對較小，而且可以通過駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱對由此產(chǎn)生的影響進(jìn)行修正。因此，三通道ABS在小轎車上被普遍采用。(3)二通道式 二通道式ABS難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制性和制動(dòng)效能各方面得到兼顧，目前采用很少。(4)一通道式 一通道式ABS常叫單通道ABS，它是在后輪制動(dòng)器總管中設(shè)置一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，在后橋主減速器上安裝一個(gè)輪速傳感器(也有在后輪上各安裝一個(gè))。5.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)的歷史發(fā)展概況5.1國內(nèi)汽車防抱死

9、系統(tǒng)(ABS)的發(fā)展我國ABS 的研究開始于80年代初。從事ABS研制工作的單位和企業(yè)很多,諸如東風(fēng)汽車公司、重慶公路研究所、西安公路學(xué)院、清華大學(xué)、吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海汽車制動(dòng)有限公司和山東重汽集團(tuán)等。具有代表性的有以下幾個(gè)5。華南理工交通學(xué)院汽車系以吳浩佳教授為代表從事汽車安全與電子技術(shù)及汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的研究,在ABS技術(shù)方面有獨(dú)到之處,能夠建立制動(dòng)壓力函數(shù),通過車輪地面制動(dòng)力和整車動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算出汽車制動(dòng)的平均減速度和車速;還可以通過輪缸等效壓力函數(shù)計(jì)算防抱死制動(dòng)時(shí)的滑移率。另外,在滑移率和附著系數(shù)之間的關(guān)系、汽車整車技術(shù)條件和試驗(yàn)方法方面也有獨(dú)到見解。濟(jì)南程軍電子科技公司以A

10、BS專家程軍為代表的濟(jì)南程軍電子科技公司對ABS控制算法研究頗深,著有汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐等專著幾本,專門講述ABS 控制算法,是國內(nèi)ABS 開發(fā)人員的必備資料之一。重慶聚能公司產(chǎn)品包括汽車、摩托車系列JN111FB氣制動(dòng)電子式單通道、JN144FB氣制動(dòng)電子式四通道和JN244FB液壓電子式四通道等類型ABS裝置及其相關(guān)零部件30多個(gè)品種,其ABS產(chǎn)品已通過國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心和國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的認(rèn)定,獲得國家實(shí)用新技術(shù)專利,并正式被列為國家火炬項(xiàng)目計(jì)劃。西安博華公司主要產(chǎn)品是適用于大中型客車和貨車的氣壓四通道ABS 和適用中型面包車的液壓三通道ABS 及其相關(guān)零部件。

11、其中BH1203-FB 型ABS和BH1101-FB型ABS已通過陜西省科委科技成果鑒定和陜西省機(jī)械工業(yè)局新產(chǎn)品鑒定,認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。重慶公路研究所研制的適用于中型汽車的氣制動(dòng)FKX-ACI型ABS裝置已通過國家級技術(shù)鑒定,但各種制動(dòng)情況的適應(yīng)性還有待提高。清華大學(xué)研制的適用于中型客車的氣制動(dòng)ABS由于資源價(jià)格和性能上的優(yōu)勢,陶瓷材料的應(yīng)用將迅速擴(kuò)展;金剛石和CBN 超硬材料的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大;新刀具材料的研制周期會(huì)越來越短,新品種新牌號(hào)的推出也將越來越快。人們所希望的既有高速鋼、硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性,又有超硬材料的硬度和耐磨性的新刀具材料也完全有可能出現(xiàn)。5.2國外汽車防抱死

12、系統(tǒng)(ABS)的發(fā)展早在1928年制動(dòng)防抱理論就被提出，在30年代機(jī)械式制動(dòng)防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機(jī)上獲得應(yīng)用，博世（BOSCH）公司在1936年第一個(gè)獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動(dòng)防抱系統(tǒng)的專利權(quán)。1954年福特（FORD）公司將飛機(jī)的制動(dòng)防抱系統(tǒng)移置在林肯（LINCOIN）轎車上。1957年凱爾塞（KELSEHAYES）公司對稱為“AUTOMATIC”的制動(dòng)防抱死剎車系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明制動(dòng)防抱系統(tǒng)確實(shí)可以在制動(dòng)過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動(dòng)距離，如圖3所示。在60年代后期和70年代初期，一些電子控制的制動(dòng)防抱系統(tǒng)開始進(jìn)入產(chǎn)品化階段。1968年凱

13、爾塞·海伊斯公司研制生產(chǎn)了稱為“SURETRACK”兩輪制動(dòng)防抱系統(tǒng)。1971年別克（BUICK）公司研制了由電子控制裝置自動(dòng)中斷發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動(dòng)車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)防抱轉(zhuǎn)系統(tǒng).瓦布科（WABCO）公司與奔馳（BENZ）公司合作，在1975年首次將制動(dòng)防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動(dòng)的載貸汽車上。1980年后，電腦控制的ABS逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴(kuò)大。到1993年，美國在轎車上安裝ABS已達(dá)46%，現(xiàn)今在世界各國生產(chǎn)的轎車中有近75%的轎車應(yīng)用ABS，ABS防抱死剎車在日常生活中發(fā)揮著重要的作用6。圖5-1 ABS防抱死剎車系統(tǒng)6.汽車防抱死系統(tǒng)(AB

14、S)存在的問題ABS系統(tǒng)本身也有局限性，它仍然擺脫不了一定的物理規(guī)律。在兩種情況下，ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動(dòng)距離。一種是在平滑的干路上，由有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員直接進(jìn)行制動(dòng)。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(dòng)。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(jìn)行制動(dòng)。盡管四輪防抱制動(dòng)系統(tǒng)能使汽車在盡可能短的距離內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)，但如果制動(dòng)進(jìn)行得太遲，使之在與障礙物碰撞前不能完全停下來，仍不能阻止事故的發(fā)生7。7.汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)的未來趨勢根據(jù)國內(nèi)外一些研究動(dòng)態(tài)和高檔轎車的實(shí)際應(yīng)用表明，ABS 技術(shù)

15、將向幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展。（1）ABS和驅(qū)動(dòng)防滑控制裝置ASR一體化。ABS以防止車輪抱死為目的，ASR是防止車輪過分滑轉(zhuǎn)；ABS是為了緩解制動(dòng)，ASR是為了施加制動(dòng)。（2）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)VDC或電子穩(wěn)定控制ESP。VDC主要在ABS/ASR基礎(chǔ)上解決汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性問題。ABS與電子全控式（或半控式）懸架、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn)向、電子控制自動(dòng)變速器等控制系統(tǒng)在功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合起來，保證汽車在各種惡劣情況下行駛時(shí)，都具有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。（3）ABS/ASR與自動(dòng)巡航系統(tǒng)CCS集成。由于ABS/ASR和CCS都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力

16、矩調(diào)節(jié)裝置，因此ABS/ASR/CCS集成化系統(tǒng)，不僅可以大大降低成本，而且可以提高汽車的整體安全性能。（4）減小體積，降低重量。汽車的重量增加，對燃料經(jīng)濟(jì)性不利。另外，不論是大型車還是小型車，發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝空間都是非常緊湊的，因此，也要求ABS控制器的體積盡可能的小一些。（5）更快的響應(yīng)速度，更好的控制效果隨著ABS與新一代制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合，如電子液壓制動(dòng)EHB、電子機(jī)械制動(dòng)EMB、ABS有了更快的響應(yīng)速度，更好的控制效果，而且更容易與其他電子系統(tǒng)集成。ABS將成為集成化汽車底盤系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。（6）在ABS系統(tǒng)中嵌入電子制動(dòng)力分配裝置EBD構(gòu)成ABS+EBD系統(tǒng)。EBD的功能就是在汽

17、車ABS開始制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)之前，高速計(jì)算出汽車四個(gè)輪胎與路面間的附著力大小，然后調(diào)節(jié)車輪與附著力的區(qū)配，進(jìn)一步提高車輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能地縮短制動(dòng)距離。（7）在ABS系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展車速記錄儀VSRVSR 又稱汽車黑匣子。該裝置通過實(shí)時(shí)采集的四個(gè)車輪輪速信號(hào)，再現(xiàn)交通事故發(fā)生過程中汽車的實(shí)際運(yùn)行軌跡以及駕駛員對車輛的操作情況，便于公安交通管理部門能準(zhǔn)確判斷事故的責(zé)任8。參考文獻(xiàn)：1李朝祿，趙峰.汽車制動(dòng)防抱死控制原理M.山東:山東大學(xué)出版社,2008.2馬勇智.現(xiàn)代汽車 ABSM.工業(yè)出版社，2002.3候貽棟.汽車防抱死系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理D.長安大學(xué)出版社，2002.4馮金芝，喻凡，李君.

18、車輛防抱制動(dòng)系統(tǒng)與主動(dòng)懸架聯(lián)合控制J.城市車輛，2002（2）:7-10.5蔣克榮,王治森.汽車ABS技術(shù)及其發(fā)展趨勢J.汽車電器，2006（1):12-14.6劉朝紅,韓進(jìn).國內(nèi)外汽車發(fā)展歷史綜述（一)J.公路交通科技，2001(2):35-37.7金華明.汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的研究M.內(nèi)蒙古科技大學(xué)出版社,2010.8鄭家杰,孟春玲,張力.汽車防抱死技術(shù)及未來發(fā)展趨勢M北京工商大學(xué)出版社，2005.9Kirk,John."Antilock Brake Systems."Home Mechanix,March J1993,pp.16-18.10Murray,C.Making a Comeback in the Big Rigs (ABS)." Popular Science,July1993.11Hac，T.Osinsk.Finite Element Formulation of Rigid Body Motion in DynamicAnalysis of Mechanisms.Computer & Structure,J1995,15(2):54-57.AbstractAutomotive anti-lock braking system (