电控防抱死制动系统

2、/h到0），发现车辆会发生明显的制动跑偏。,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,当驾驶有ABS的轿车(或微型车)在笔直的道路上紧急制动时(车速从60 km/h到0)，发现车辆不会制动跑偏。当驾驶无ABS的轿车在弯道上紧急制动时(车速从60 km/h到0)，发现车辆失去转向能力或出现了甩尾侧滑的现象。当驾驶有ABS的轿车在弯道上进行紧急制动时(车速从60 km/h到0)，发现车辆不会出现这种现象或有很轻微的这种现象。通过前面的体验我们可以得出这样一些的简单结论: 无ABS的轿车(或微型车)在道路上紧急制动时，会发生明显的制动跑偏、车辆失去转向能力的现象或出现甩尾侧滑的

3、现象。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,有ABS的轿车(或微型车)在道路上紧急制动时，不会发生明显的制动跑偏、车辆失去转向能力或出现甩尾侧滑的现象。防抱死制动系统可提高制动减速度、缩短制动距离，能有效地提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力，保证汽车的行驶安全。ABS系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,2. ABS系统发展历史 20世纪50年代福特公司首次使用AB队同时，凯尔塞一海伊斯公司开始研制ABS 。 20世纪60年代

4、福特公司开始生产凯尔塞一海伊斯的后轮ABS。 20世纪70年代克莱斯勒开始生产Bend-iX的“Sure-brake”;同时，Jonsonmotors公司开始生产带ABS的四轮驱动;Bosch公司开始批量生产数字电路的ABS. 20世纪80年代TPVPs推出使用微处理器的整体式ABS系统;同时，Lucao Girling生产机械式ABS凯尔塞一海伊斯将后轮ABS引入到轻型卡车上。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,20世纪90年代德科推出ABS ，同时Bosch推出ABS 5. 3采用微型混合电路。 3.对实验进行分析当对行驶中车辆进行适当制动时，如果制动力

5、左右对称，车辆能够在行驶方向上停止下来。但当左右制动力不对称时，就会发生车辆绕重心旋转的力矩。此时，如果轮胎与地面的侧向反力能阻止旋转力矩的作用，则车辆仍能保持直线行驶，如果轮胎与地面的侧向反力很小，则车辆就有可能出现如图3-1所示的不规则运动。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,当车辆直线行驶车轮抱死时，车辆出现了制动跑偏或甩尾侧滑的现象，如图3-1(a)所示。当车辆弯道行驶仅前轮抱死时，车辆出现了失去转向能力的现象，如图3-1(b)所示。当车辆弯道行驶仅后轮抱死时，车辆出现了甩尾侧滑的现象，如图3-1 (c)所示。想一想:制动时车轮的抱死引起了车辆不规则

6、的运动，而车轮是如何抱死的?它与哪些因素有关呢?,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,3.1.2 ABS的理论基础 1.汽车的制动性汽车在行驶过程中，强制地减速以至停车且维持行驶方向稳定的能力称为汽车的制动性。评价制动性能的指标主要有: 制动效能。汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能，即汽车以一定的初速度从制动到停车所产生的制动距离、制动时间、制动减速度。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,制动时的方向稳定性。汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性。 2.汽

7、车制动时车轮受力分析如图3-2所示是汽车在良好的路面上制动时，车轮的受力情况分析。 (1)制动器制动力如果将汽车架离地面，踩下制动踏板，搬动车轮直至车轮按转动方向转动，这时作用于轮缘的切向力称为制动器制动力F。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,提示:制动器制动力是由制动器的结构参数决定的，并与制动踏板力成正比。 (2)地面制动力制动时地面对车轮的切向反作用力 Fx 如图3-3所示，即汽车制动时，由于制动鼓(盘)与制动蹄摩擦片之间的摩擦作用，形成了摩擦力矩 M ，此力矩与车轮转动方向相反。车轮在 M 的作用下给地面一个向前的作用力，与此同时地面给车轮一个

8、与行驶方向相反的切向反作用力Fx ，这个力就是地面制动力，它是迫使汽车减速或停车的外力。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,提示:地面制动力的大小取决于制动器制动力的大小和轮胎与地面之间的附着力。附着力地面对轮胎切向反作用力的极限值 F。附着力取决于轮胎与路面之间的滚动摩擦作用及路面的抗剪强度。小知识:汽车行驶的基本原理汽车行驶的讨程中，路面情况干弯万化，非常曹杂。可以从车辆受力情况来分析其行驶基本原理。汽车存行驶时，会受到各种不同的阻力，这些阻力主要有：,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识, 滚动阻力( Ff )：指车轮

9、滚动时轮胎与路面之间的滚动摩擦阻力。只要汽车在运动，就存存滚动阻力，其数值与汽车的总质量、轮胎的结构和气压以及路面状况有关。空气阻力( Fw )：汽车行驶时，汽车前部受到空气流压力后部因空气涡流产牛护力、空气与车身表面产牛的摩擦力，这些力总称空气阻力。空气阻力丰要与车凉、汽车的形状、汽车的正面投影面积有关。上坡阻力( Fi )：指汽车下坡时，其重力沿路面方向形成一个与汽车行驶方向相反的阻力。其数值取决于汽车的总质量和道路的纵向坡度。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,加速阻力( Fj )：指汽车存加速时，因汽车惯件所产生阻力。欲使汽车行驶，必须对汽车施加

10、一个推动力以克服上述各种阻力，这个推动力称为汽车驱动力，也称牵引力。驱动力产牛的原碑如图3-4所示。Mt 为汽车作用存驱动轮上的转矩; r 为车轮滚动半径; Fo 为驱动轮对路面作用力; Ft 为路面对车轮的反作用力。 Fo = Mt / r | Ft | = | Fo |,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,驱动轮旋转对路面产牛一个切向力 Fo ，按牛顿定律，路面对车轮有一个反作用力 Ft ，这就是推动汽车行驶的外力，即驱动力。当汽车存纵向坡道上加速行驶时有方程Ft = Ff + Fw + Fi + Fj 当汽车存纵向坡道上等速行驶时有方程Ft = Ff

11、+ Fw + Fi,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,当汽车存水平路面上等凉行驶时有方程Ft = Ff + Fw 附着力 F 即路面阻止车轮滑转的阻力。它与轮胎性质、路面状况，作用在驱动轮上的的压力有关。附着力对驱动力起着制约的作用，即驱动力的大小不仅仅取决于 Mt 的大小，还受到附着力 F 的限制。F = N N 作用存驱动轮上的法向反力; 附着系数，其数值随轮胎和路面的性质面异，一般由试验测定。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,在水平路上，作用在驱动轮上的法向反力等于汽车所受的重力，因此F = N = G （G为车辆质量

12、）要是车轮不产生打滑，附着力 F 必须大于或等于驱动力 Ft即Ft = F = G ,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,综上所述，要保证汽车正常行驶必须满足两个条件，意识发动机有足够的功率；意识驱动轮与路面见要有足够的附着力。（3）地面制动力 Fx、制动器制动力 F 和附着力 F 的关系图3-5所示为不考虑制动过程中的附着系数产生变化的地面制动力，制动器制动力以及附着力三者的关系。在制动过程中，车轮的运动只有减速滚动和抱死滑移两种状态。当驾驶员踩制动踏板的力较小，制动摩擦力矩较小时，车轮只做减速滚动，并且随着摩擦力矩的增加，制动器制动力和地面制动力也随之

13、增长，且在车轮未抱死前地面制动力始终等于制动器的制动力。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,此时，制动器的制动力可全部转化为地面制动力。但地面制动力不可能超过附着力。当制动系液压力(制动踏板力)增大到某一值，地面制动力达到附着力，即地面制动力达到最大值。此时，车轮即开始抱死不转而出现拖滑的现象。当再加大制动系液压力时，制动器制动力随着制动器摩擦力矩的增长仍按直线关系继续上升，但是，地面制动力已不再随制动器制动力的增加而增加。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,要想获得好的制动效果，必须同时具备两个条件，即汽车具有足够的制动器

14、制动力，同时又要有附着系数较高的路面提供足够的地面制动力。提示:影响附着系数的因素很多，如路面的状况、轮胎的花纹、车辆的行驶速度、轮胎与路面的运动状态等。在诸因素中，车轮相对于路面的运动状态对附着力有着重要的影响，特别是在湿路面上其影响更为明显。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,(4)硬路面上附着系数小与滑移率与 s 的关系 1)滑移率的定义汽车匀速行驶时，汽车的实际车速与车轮滚动的圆周速度(也称车轮速度)是基本相同的。在驾驶员踩制动踏板使车轮的轮速降低时，车轮滚动的圆周速度也随之降低了，但由于汽车自身的惯性，汽车的实际车速与车轮的速度不再相等，使车速

15、与轮速之间产生一个速度差。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,此时，轮胎与路面之间产生相对滑移现象，其滑移程度用滑移率表示。滑移率是指车轮在制动过程中滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例，用“ S ”表示。其定义表达式为S = ( v - r ) / v100% 式中 S 车轮的滑移率; r 车轮的滚动半径;,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识, 车轮的转动角速度; v 车轮中心的纵向速度由上式可知汽车制动过程中车轮的三个运动阶段。第一阶段:当 v = r ，v 不等于0时，滑移率为零，车轮为纯滚动;路面印痕与胎面花纹基本一

16、致。如图3-6所示。第二阶段:当汽车制动时，逐渐踩下制动踏板，车轮边滚动边滑动，即v r ，v 不等于0时，滑移率在0%100%;边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。如图3-7所示。,上一页,返回,下一页,3. 1 防抱死制动系统(ABS )基础知识,第三阶段:当制动踏板完全踩到底，车轮处于抱死状态，而车身又具有一定的速度时，即 v 不等于 0; r = 0 时，则滑移率为100%。抱死拖滑，路面印痕粗黑。如图3-8所示。 2)附着系数与滑移率的关系大量的实验证明，在汽车的制动过程中，附着系数的大小随着滑移率的变化而变化。图3-9所示为在干燥路面上附着系数与滑移率的关系。纵向附着系数随着滑移率的增大迅速增加，在 S = 20% 左右时，纵向附着系数最大;然后随着滑移率的进一步增加，直至 S = 100%，即车轮抱死时，纵向附着系数逐渐有所下降，此时制动距离会增加，制动效能下降。,上一页,返回,

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