制动防抱死装置

四、制动防抱死装置

图5-16 车轮防抱死装置控制回路

1—制动压力调节阀 2—制动主缸 3—制动轮缸 4—电子控制器 5—轮速传感器

采用制动防抱死装置（ABS），可以控制制动强度，使滑移率控制在图5-3中阴影所示区域，制动过程中车轮边滚边滑。即可利用路面较大的纵向附着系数以增大制动力，又可得到较大的侧向附着系数，使汽车具有较强的抵抗侧向力的能力；既可避免制动侧滑，又能保持汽车制动时的转向能力。

制动时，汽车各车轮下支撑路面的状况不可能完全相同，可以是干燥的、潮湿的、冰面或压实雪地。甚至，同一个车轮所经历的路面也会发生变化。因此，制动防抱死装置还必须根据路面附着系数的不同快速匹配制动力。同时，制动防抱死装置的制动力矩控制幅度要比较小，以防止传动系统的振动。

车轮防抱死装置的控制回路如图5-16所示。其干扰包括：速度和载荷的变化引起的附着系数变化；轮胎和车桥振动；车轮制动鼓圆度和制动滞后；轮胎圆周长度的差异；踩制动踏板时，制动主缸压力输入的变化等。

制动防抱死装置的控制过程如图5-17所示。其控制调节参数是车轮的切向加速度（或减速度）和滑移率。根据轮速传感器传来的车轮位移信号，由电子控制器求出加速度（或减速度）信号；滑移率信号无法直接获得，先借助电子控制器的逻辑电路，由车轮切向速度构成一个基准速度，再通过比较车轮切向速度与基准速度得到滑移率信号。

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图5-17 制动防抱死装置的控制过程

车轮的角速度、角加速度、滑移率是表征制动过程中车轮运动状态的重要参数。制动防抱死装置的电子控制器的作用是根据轮速信息计算车轮的角加速度、参考速度和车轮滑移率。制动开始后，当车轮角减速度低于门限值-a时，则取此时车轮速度作为初始参考速度v_r0。此后，参考车速v_r=v_r0-a_bt。a_b为由车轮减速度计算得到的汽车减速度。根据v_r就可以计算出车轮滑移率。当车轮减速度达到-a，而滑移率s小于门限值s₁时，制动压力调节阀进入保持阶段，即阶段2。如果车轮进一步减速，达到了滑移率门限即s＞s₁后，制动压力调节阀切换到降压方式，使制动压力减小，即阶段3。这时车轮角速度开始减小，直到低于门限值-a后，制动压力又回到保压方式（阶段4）。由于这时保持的压力比阶段2的压力低了Δp_B，同时由于车轮的惯性，所以车轮切向加速度继续提高，越过零线，在达到门限值+A后，进入升压方式，制动压力再次提高，即阶段5。紧接着，车轮切向加速度又回到门限值+A，再次进入保压方式，即阶段6。这时的压力保持比较高，车轮切向加速度继续降低，直到低于相对较低的门限值+b，说明此时是在峰值附着系数附近，车轮进入附着率-滑移率曲线的稳定区域，而且制动力也降到了最优值以下。然后，通过升压方式和保压方式的脉动切换，使制动压力进入缓慢升压阶段，即阶段7。车轮角减速度继续降低，直到达到门限值-a。控制过程进入下一个循环。从图5-17中，可以看到第一个循环比后续的循环多了一小段保压过程（即阶段2），以滤除干扰。

在某些情况下，在车轮切向加速度还没有降到-a门限值时，车轮切向速度就先达到了门限λ。这种情况下应把滑移率作为主要调节参数。

为了保证制动防抱死装置的控制质量，调节参数的精度很重要。车轮切向加速度的精度取决于轮速传感器的精度。而滑移率的计算要先构成一个基准速度。针对不同的附着系数，基准速度的构成是有区别的，否则，就会影响控制质量。同时，控制过程中设置的门限值-a、+b、+A以及λ也都要因不同附着系数而有所差异。因此，制动防抱死装置中的路面（附着系数）识别是技术关键之一。

图5-18 横摆延时装置原理

1—制动主缸压力 2—不带延时装置的高附着系数车轮制动压力 3—响应较慢的汽车用延时装置时，高附着车轮制动压力 4—有较大横摆倾向的汽车用延时装置时，高附着车轮制动压力 5—低附着车轮制动压力 6—不带延时装置的转向角 7—带延时装置的转向角

在汽车行驶中，还会遇到左右车轮驶过的路面附着系数有很大差别的情况，称为非对称附着路面。比如，左侧车轮下路面已经干燥，而右侧车轮下的路面仍有积水，甚至积雪，这样，左侧附着系数高达0.7～0.8，而右侧甚至只有0.1～0.2，两侧极不对称。在非对称路面上，左右车轮上制动力的差异可能导致汽车产生横摆，即绕垂直轴的转动。为此，在制动防抱死系统中附加了前轴横摆延时装置，作用原理如图5-18所示。

横摆延时装置延迟了高附着系数一侧制动压力的建立，使高附着的车轮制动柔和。曲线1表示制动主缸压力。在没有延时装置时，位于高附着系数路面上的车轮制动轮缸压力很快达到最大值（曲线2）；而位于低附着系数路面上的车轮制动轮缸压力很低（曲线5），差值很大，因而导致很大的转向角（曲线6）。横摆响应较慢的汽车可以采用曲线3所示的延时装置，这时虽然与曲线5的差值仍相当大，但因为紧急制动时，横摆发生得较慢，驾驶人有时间修正方向。不致因为高附着车轮开始时制动不足而过多地延长制动距离。而如果容易发生横摆的汽车，则必须采用曲线4所示的延时装置，确保转向角的控制，而不计制动距离的增加。有了延时装置后，转向角大幅降低，见曲线7。