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1、单元十三 汽汽车防抱死制制动系统及驱驱动防滑控制制系统课题13.1 防抱死制制动系统(AABS)基础知识学习目标鉴定标准教学建议1. 了解车辆制动时时车轮的受力力情况2. 了解制动力与附附着系数的关关系3. 掌握滑移率的概概念及对附着系数的的影响应知：车辆制动动时车轮的受受力分析、制制动力与附着着系数的关系系、滑移义的的定义及与附附着系数的关关系建议：借助多媒媒体课件进行行理论教学为为主目前，ABS已已经成为轿车车及客车的标标准配置。那那么什么是AABS？ABBS是英文AAnti-llock BBrakinng Sysstem的缩缩写，汉语意意思为防抱死死制动系统。本本课题介绍AABS的基础础
2、知识。下面让我们先了了解一下车辆辆制动过程中中车轮抱死后后车辆的运动动情况。当对行驶中车辆辆进行适当制制动时，如果果制动力左右右对称产生，车车辆能够在行行驶方向上停停止下来。但但当左右制动动力不对称时时，就会发生生车辆绕重心心旋转的力矩矩。此时，如如果轮胎与地地面的侧向反反力能阻止旋旋转力矩的作作用，则车辆辆仍能保持直直线行驶，如如果轮胎与地地面的侧向反反力很小，则则车辆就有可可能出现如图图13-1所示的不规则运动动。图13-1 车轮抱死后后车辆的运动动情况a) 车辆直线线行驶车轮抱抱死时 b) 车辆弯弯道行驶仅前前轮抱死时 c) 车辆弯道行行驶仅后轮抱抱死时如图13-1aa)所示，当车辆直线
3、线行驶车轮抱抱死时，车辆出现现了制动跑偏偏或甩尾侧滑滑的现象。如如图13-1b)所示，当车辆弯道行驶仅前轮抱死时，车辆出现现了失去转向向能力的现象象。如图13-1c)所示，当车辆弯道行驶仅后轮抱死时，车辆出现现了甩尾侧滑滑的现象。想一想：制动时时车轮的抱死死引起了车辆辆不规则的运运动，而车轮轮是如何抱死死的？它与哪哪些因素有关关呢？一、制动时车轮轮的受力分析析1地面制动力力（FB）如图13-2所所示是汽车在在良好的路面面上制动时，车车轮的受力情情况。图中忽忽略了滚动阻阻力矩和减速速时的惯性力力矩。图13-2 制动时车轮轮受力分析T-制动中的的摩擦力矩 VF-汽车瞬时速速度 FB-地面制动力力
4、G-车轮垂直载载荷 GZ-地面对车轮轮的反作用力力 r-车轮的滚滚动半径 VR-车轮的圆周周速度 FFS-侧向力 -车轮的角速速度 -侧偏角汽车制动时，由由于制动鼓（盘盘）与制动蹄蹄摩擦片之间间的摩擦作用用，形成了摩摩擦力T，此力矩矩与车轮转动动方向相反。车车轮在T的作用下下给地面一个向前前的作用力，与与此同时地面面给车轮一个个与行驶方向向相反的切向向反作用力FFB，这个力就就是地面制动动力，它是迫迫使汽车减速速或停车的外外力。提示：地面制动动力的大小取取决于制动器器制动力的大大小和轮胎与与地面之间的的附着力。2制动器制动动力当汽车制动时，阻止车轮转转动的是制动动器摩擦力矩矩T。将制动动器的摩
5、擦力力矩T转化为车车轮周缘的一一个切向力，称其为制动器制动力F。提示：制动器制制动力是由制制动器的结构构参数决定的的，并与制动动踏板力成正正比。3地面制动力力、制动器制制动力和附着着力的关系如图13-3所所示为不考虑虑制动过程中中附着系数变变化的地面制制动力、制动动器制动力以以及附着力三三者的关系。在在制动过程中中，车轮的运运动只有减速速滚动和抱死死滑移两种状状态。当驾驶驶员踩制动踏踏板的力较小小，制动摩擦擦力矩较小时时，车轮只作作减速滚动，并并且随着摩擦擦力矩的增加加，制动器制制动力和地面面制动力也随随之增长，且且在车轮未抱抱死前地面制制动力始终等等于制动器的的制动力。此此时，制动器器的制动
6、力可可全部转化为为地面制动力力。但地面制制动力不可能能超过附着力力。图13-3 地面制动力力、制动器制制动力和附着着力的关系当制动系液压力力（制动踏板板力）增大到到某一值，地地面制动力达达到附着力，即即地面制动力力达到最大值值。此时，车车轮即开始抱抱死不转而出出现拖滑的现现象。当再加加大制动系液液压力时，制制动器制动力力随着制动器器摩擦力矩的的增长仍按直直线关系继续续上升，但是是，地面制动动力已不再随随制动器制动动力的增加而而增加。要想获得好的制制动效果，必必须同时具备备两个条件，即即汽车具有足足够的制动器器制动力，同同时又要有附附着系数较高高的路面提供供足够的地面面制动力。提示：影响附着着系
7、数的因素素很多，如路路面的状况、轮轮胎的花纹、车车辆的行驶速速度、轮胎与与路面的运动动状态等。在在诸因素中，车车轮相对于路路面的运动状状态对附着力力有着重要的的影响，特别别是在湿路面面上其影响更更为明显。二、滑移率1滑移率的定定义汽车匀速行驶时时，汽车的实实际车速与车车轮滚动的圆圆周速度（也也称车轮速度度）是相同的的。在驾驶员员踩制动踏板板使车轮的轮轮速降低时，车车轮滚动的圆圆周速度（轮轮胎胎面在路路面上移动的的速度）也随随之降低了，但但由于汽车自自身的惯性，汽汽车的实际车车速与车轮的的速度不再相相等，使车速速与轮速之间间产生一个速速度差。此时时，轮胎与路路面之间产生生相对滑移现现象，其滑移移
8、程度用滑称称率表示。滑移率是指车轮轮在制动过程程中滑移成分分在车轮纵向向运动中所占占的比例，用用“S”表示示。其定义表表达式为：S=（-rr）/v100%式中：S车轮轮的滑移率；r车轮的滚动动半径；车轮的转动动角速度；车轮中心的的纵向速度。由上式可知：当当汽车的实际际车速等于车车轮滚动时的的圆周速度时时，滑移率为为零，车轮为为纯滚动；当当汽车制动时，逐渐踩下制制动踏板，车车轮边滚动边滑动，滑移率在00%1000%之间；当当制动踏板完完全踩到底，车轮处于抱死状态，而车身又具有一定的速度时，车轮滚动圆周的速度为零，则滑移率为100%。2附着系数与与滑移率的关关系大量的实验证明明，在汽车的的制动过程
9、中中，附着系数数的大小随着着滑移率的变变化而变化。如图13-4所示为在干路面上时附着系数与滑移率的关系。对于纵向附着系数，随着滑移率的迅速增加，并在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，当S=100%，即车轮抱死时，纵向附着系数有所下降，制动距离会增加，制动效能下降。对于横向附着系数，S=0时，横向附着系数最大；然后随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐下降，并在S=100%，即车轮抱死时横向附着系数下降为零左右。此时车轮将完全丧失抵抗外界侧向力作用的能力。稍有侧向力干扰（如路面不平产生的侧向力、汽车重力的侧向分力、侧向风力等），汽车就会产生侧滑而失去稳定性。而转向轮抱死
10、后将失去转向能力。因此，车轮抱死将导致制动时汽车的方向稳定性变差。图13-4 附着系数与与滑移率的关关系曲线从以上分析可知知，制动时车车轮抱死，制制动效能和制制动方向稳定定性都将变坏坏。而如果制制动时将车轮轮的滑移率SS控制在155%30%左右，即即如图13-4所示的的Sopt处，此此时纵向附着着系数最大，可可得到最好的的制动效能；同时横向附附着系数也保保持较大值，使使汽车也具有有较好的制动动方向稳定性性。在汽车的制动过过程中，若能能将滑移率控控制在最大附附着系数所对对应的滑移率率范围，汽车车将处于最佳佳制动状态。但但如何才能控控制滑移率呢呢？要控制滑移率就就要对作用于于车轮上的力力矩进行瞬时
11、时的自适应调调节。防抱死死制动系统就就是通过电子子控制单元、车轮转转速传感器和和制动压力调调节器，对作用于制制动轮缸内的的制动液压力力进行瞬时的的自动控制（每每秒约10次次），从而控控制制动车轮轮上的制动器器压力，使制制动车轮尽可可能保持在最最佳的滑移率率范围内运动动，从而使汽汽车的实际制制动过程接近近于最佳制动动状态成为可可能。测试题：1说说明滑移率的的定义及对附附着系数的影影响。课题13.2 ABS的的基本组成和和工作原理学习目标鉴定标准教学建议1. 了解ABS的基基本组成、工作原原理及分类应知：ABS的的基本组成、工作原理及分类应会：ABS各各组成部件的名名称。建议：结合多媒媒体课件和实
12、实物讲解ABS的基本组成和和工作原理一、ABS的基基本组成和工工作原理如图13-5所所示，ABSS通常由轮速速传感器、制制动压力调节节器、电子控控制单元（EECU）和ABS警示装装置等组成。图13-5 ABS的基基本组成1-轮速传感器器 2-右前前轮制动器 3-制动动主缸 4-储液液罐 5-真真空助力器 6-电子子控制单元 7-右后后轮制动器 8-左后后轮制动器 9-比例例阀 10-AABS警告灯灯 11-储储液器 12-调调压电磁阀总总成 13-电电动泵总成 14-左左前轮制动器器每个车轮上安置置一个轮速传感器，它它们将各车轮轮的转速信号号及时的输入入电子控制单单元（ECUU）；电子控控制单
13、元（EECU）是AABS的控制制中心，它根根据各个车轮轮轮速传感器输输入的信号对对各个车轮的的运动状态进进行监测和判判定，并形成成响应的控制制指令，再适适时发出控制制指令给制动动压力调节器器；制动压力力调节器是AABS中的执执行器，它是由调压电磁磁阀总成、电电动泵总成和和储液器等组组成的一个独立整整体，并通过制动管管路与制动主主缸和各制动动轮缸相连，制制动压力调节节器受电子控控制单元（EECU）的控控制，对各制制动轮缸的制制动压力进行行调节；警示示装置包括仪仪表板上的制制动警告灯和和ABS警告告灯。制动警警告灯为红色色，通常用“BRAKEE”作标识，由由制动液面开开关、手制动动开关及制动动液压
14、力开关关并联控制；ABS警告告灯为黄色，由由ABS电子子控制单元控制，通通常用“ABS或AANTILOOCK”作标识。AABS具有失失效保护和自自诊断功能，当当电子控制单单元（ECUU）监测到系系统出现故障障时，将自动动关闭ABSS，仅保留常规制制动系；同时存贮故障障信息，并将将ABS警告告灯点亮，提提示驾驶员尽尽快进行修理理。提示：为掌握AABS系统的的组成，此处处可结合实物物进行讲解。二、ABS的分分类1按控制方式式分类ABS按控制方方式可分预测测控制方式和和模仿控制方方式两种。1) 预测控制制方式预测控制方式是是预先规定控控制参数和设设定值等条件件，然后根据据检测的实际际参数与设定定值进
15、行比较较，对制动过过程进行控制制。控制参数有车轮轮减速度、车车轮加速度及及车轮滑移率率。根据控制制参数不同，预预测控制可分分为以车轮减减速度为控制参数的控控制方式、以以车轮滑移率率为控制参数的控控制方式、以以车轮减速度度和车轮加速速度为控制参数的控控制方式、以以车轮减速度度、加速度以以及滑移率为为控制参数的控控制方式。2) 模仿控制制方式模仿控制方式是是在控制过程程中，记录前前一控制周期期的各种参数数，再按照这这些参数值规规定出下一个个控制周期的的控制条件。此此类控制方式式在控制时需需要准确和实实时测定汽车车瞬时速度，其其成本较高，技技术复杂，已已较少使用。2按控制通道道及传感器数数目分类根据控制通道数数可分为四通通道、三通道道、二通道和和一通道四种种；根据传感感器数主要可分为四四传感器和三三传感器两种种。控制通道道是指能够独立立进行制动压压力调节的制制动管路。如如果一个车轮轮的制动压力力占用一个控控制通道，可可以进行单独独调节，称为为独立控制；如果两个车车轮的制动压压力是一同调调节的，称为为一同控制；两个车轮一一同控制时有有两种方式：如果以保证证附着系数较较小车轮不发发生抱死为原原则进行制动动压力调节，则则称这两个车车轮按低选原原则一同控制制；如果以保保证附着系数数较大车轮不不发生抱
