汽車制動ABS防抱死之技術(shù)

郝永平

摘 要：汽車制動車輪防抱死技術(shù)是一項比較成熟的技術(shù)。裝用車輪防抱死系統(tǒng)（ABS）的汽車在各種行駛條件下制動時，特別是緊急制動工況，不僅能較好利用輪胎與路面之間的潛在附著力，提高騎著抗滑的方向穩(wěn)定性，保持轉(zhuǎn)向操作性，而且能充分發(fā)揮制動效能，縮短制動距離，提高整車的安全性能。本文主要介紹防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的發(fā)展及分類，解釋了系統(tǒng)基本組成與其工作原理，并對博世ABS系統(tǒng)的控制過程作了詳細的闡述，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了檢修ABS的一些注意事項，最后選取了日常維修工作中比較典型的幾個故障案例進行評述。

關(guān)鍵詞：汽車制動;ABS

在汽車防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開環(huán)制動系統(tǒng)。其特點是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調(diào)節(jié)以及制動器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒有車輪運動狀態(tài)的反饋信號，無法測知制動過程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動壓力的大小。因此在緊急制動時，不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當車輪抱死時，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現(xiàn)方向失穩(wěn)問題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會更加嚴重。汽車防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System簡稱ABS）的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。它的基本功能就是通過傳感器感知車輪每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象，因而是一個閉環(huán)制動系統(tǒng)。

它是電子控制技術(shù)在汽車上最有成就的應(yīng)用項目之一，汽車制動防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效提高行車的安全性。

一、ABS的工作原理

汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零;當車輪抱死時其滑移率為100%。當滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過控制調(diào)節(jié)制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動效果。ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器）、電子控制裝置、制動壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標的自動控制系統(tǒng)。傳感器測量車輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太快和車輪即將抱死時，它就發(fā)出信號給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作，每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。

二、ABS技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

基于制動防抱理論的制動系統(tǒng)首先是應(yīng)用于火車和飛機上。1936年，德國博世公司（BOSCH）申請一項電液控制的ABS裝置專利，促進了ABS技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。汽車上開始使用ABS始于1950年代中期福特汽車公司，1954年福特汽車公司在林肯車上裝用法國航空公司的ABS裝置，這種ABS裝置控制部分采用機械式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能相對單一，只有在特定車輛和工況下防抱死才有效，因此制動效果并不理想。機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜使ABS裝置的可靠性差、控制精度低、價格偏高。ABS技術(shù)在汽車上的推廣應(yīng)用舉步艱難。直到70年代后期，由于電子技術(shù)迅猛發(fā)展，為ABS技術(shù)在汽車上應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。ABS控制部分采用了電子控制，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，制動效果也明顯改善，同時其體積逐步變小，質(zhì)量逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強，價格也逐漸降低。這段時期許多家公司都相繼研制了形式多樣的ABS裝置。

進入90年代后，ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善。現(xiàn)在發(fā)達國家已廣泛采用ABS技術(shù)，ABS裝置已成為汽車的必要裝備。北美和西歐的各類客車和輕型貨車ABS的裝備率已達90%以上，轎車ABS的裝備率在60%左右，運送危險品的貨車ABS的裝備率為100%。ABS裝置制造商主要有：德國博世公司（BOSCH），歐、美、日、韓國車采用最多;美國德科公司（DELCO），美國通用及韓國大宇汽車采用;美國本迪克斯公司（BENDIX），美國克萊斯勒汽車采用;還有德國戴維斯公司（TEVES）、德國瓦布科（WABCO）、美國凱爾西海斯公（KELSEYHAYES）等，這些公司的ABS產(chǎn)品都在廣泛地應(yīng)用，而且還在不斷發(fā)展、更新和換代。

近年來，ABS技術(shù)在我國也正在推廣和應(yīng)用，1999年我國制定的國家強制性標準GB12676-1999《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》中已把裝用ABS作為強制性法規(guī)。此后一汽大眾、二汽富康、上海大眾、重慶長安、上海通用等均開始采用ABS技術(shù)，但這些ABS裝置我國均沒有自主的知識產(chǎn)權(quán)。

國內(nèi)研究ABS主要有東風汽車公司、交通部重慶公路研究所、濟南捷特汽車電子研究所、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等單位，雖然起步較晚，也取得了一些成果。在氣壓ABS方面，國內(nèi)企業(yè)包括東風電子科技股份有限公司、重慶聚能、廣東科密等都已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。液壓ABS由于技術(shù)難度大，國外技術(shù)封鎖嚴密，國內(nèi)企業(yè)暫時不能獨立生產(chǎn)，但在液壓ABS方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國外跨國公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進展和突破。如清華大學(xué)和浙江亞太等承擔的汽車液壓防抱死制動系統(tǒng)（ABS）“九五”國家科技攻關(guān)課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā)ABS成功且進入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)階段。其試樣在南京IVECO輕型客車上匹配使用全面達到了國家標準GB12676-1999和歐洲法規(guī)EECR13的要求。這對振興我國汽車工業(yè)與汽車零部件業(yè)具有劃時代意義，標志著我國汽車液壓ABS國產(chǎn)化已邁出堅實的一步。同時合肥工業(yè)大學(xué)也研制出國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液壓制動電子防抱系統(tǒng)，率先在HF6700輕型汽車上匹配使用獲得成功。國內(nèi)液壓ABS技術(shù)含量與國外雖有一定的差距，但在政府的大力支持和國內(nèi)豐富的人力資源配合下，相信國內(nèi)可以在較短的時間內(nèi)在ABS技術(shù)某些領(lǐng)域領(lǐng)先。

（駐馬店幼兒師范高等?？茖W(xué)校 ?河南 ?駐馬店 ?463000）