第4章汽车制动稳定性控制系统分析

单通道控制方式
4.1.2防抱死制动系统的组成
图4-9 典型的汽车ABS系统组成 1-前轮转速ຫໍສະໝຸດ Baidu感器；2-制动压力调节器；3-ABS电控单元；4-ABS警告灯；5-后轮转速传感器； 6-制动灯开关；7-制动主缸；8-比例分配阀；9-制动轮缸；10-蓄电池；11-点火开关
1.车轮转速传感器 1）电磁式车轮转速传感器 目前大多数车轮转速传感器都采用电磁式转速传感器。 车轮转速传感器由电磁感应传感头和信号转子两部分组成。
轮胎滑移的程度用滑移率S来表示。车轮滑移率是指实际 车速v与车轮速度vw之差同实际车速v的比值，其表达式为
v vw vw r 100% 1 100% 1 100% S = v v v
式中，S为车轮滑移率；v为车速(车轮中心纵向速度，m/s)；vw为车 轮速度(车轮瞬时圆周速度，vw = rw，m/s)；r为车轮半径(m)；w为车轮 转动角速度(rad/s)。
如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向 外力的能力很弱，后轮稍有外力(如侧向风力或地面障碍物阻 力)作用就会发生侧滑(甩尾)，甚至出现调头(即突然出现 180°转弯)等危险现象，如图4-3（b）所示。
（a）前轮防滑控制 （b）后轮防滑控制 有无ABS的比较（蓝车无ABS，灰车有ABS）
综上所述，为了获得最佳制动效能和制动时的方向稳定 性，应将车轮滑移率控制在最佳滑移率范围（20%左右）内。 因此，通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的 制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向 稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。
第4章 汽车制动稳定性控制系统
教学提示：防抱死制动系统和牵引力控制系统能很 好地提高汽车制动性能，已逐渐成为汽车的标准配 置。融合ABS、TRC和EBD技术于一身的电子稳定 程序——ESP技术的应用日益广泛。
教学要求：本章主要介绍以ABS、TRC、ESP为代 表的汽车制动稳定性控制系统。要求学生了解汽车 制动稳定性控制系统在汽车上的应用情况和发展趋 势，熟悉其基本组成和工作原理。
（b）四传感器前后布置
（c）三传感器前后布置
图4-6 三通道控制方式
3）双通道控制方式
（a）前后布置 （b）对角线布置 图4-7 双通道控制方式
由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制 动距离等方面得到兼顾，所以目前很少被采用。 4）单通道控制方式 单通道ABS一般对两后轮 按低选原则一同控制，其主要 作用是提高汽车制动时的方向 稳定性。单通道ABS具有结构 简单、成本低的优点，因此在 轻型货车上得到广泛应用。
图4-2 干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系
φB—纵向附着系数；φS—横向附着系数； S—滑移率
横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一。 横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控 制的能力越强。 当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增 加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数 接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害 极大。
如果前轮抱死，虽然汽车 能沿直线向前行驶，但是失去 转向控制能力。由于前轮维持 转弯运动能力的横向附着力丧 失，因此，汽车仍将按原行驶 方向滑行，可能冲入其他车道 与车辆相撞或冲出路面与障碍 物相撞而发生恶性交通事故。
（a）前轮防滑控制 （b）后轮防滑控制 有无ABS的比较（蓝车无ABS，灰车有ABS）
2.防抱死制动系统的作用 防抱死制动系统能防止汽车在常规制动过程中由于车轮 完全抱死而出现的后轴侧滑、前轮丧失转向能力等现象，从 而充分发挥轮胎与路面间的潜在附着力，最大限度地改善汽 车的制动性能，以提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转 向操纵能力，从而满足行车安全的需要。
ABS的作用
目前欧、美、日、韩等国家和地区的汽车使用最多的ABS 的品牌有德国的博世（Bosch）、德国戴维斯公司的坦孚 （TEVES），另外还有美国德尔科公司（Delco）、美国本 迪克斯公司（BENDIX）等。
4.1 汽车防抱死制动系统
在车辆制动时如果车轮抱死滑移，则车轮与路面间的侧向 附着能力将完全丧失。防抱死制动系统（Anti-1ock Braking System，ABS）的设计目的，就是在汽车制动过程中，不论 道路情况如何，始终将车轮滑移率控制在20％左右，从而保 证车辆能获得最佳的制动性能和转向操纵性能。 4.1.1防抱死制动系统的功能和分类 1.汽车制动时的车轮运动分析 汽车在制动过程中，当制动器制动力大于轮胎-道路附着 力时，车轮就会抱死滑移。只有汽车具有足够的制动器制动 力，同时地面又能提供较大的附着力时，汽车才能获得良好 的制动效果。
当v = vw时，滑移率S = 0，车轮自由滚动； 当vw = 0时，滑移率S = 100%，车轮完全抱死滑移； 当v ＞ vw时，滑移率0 ＜ S ＜ 100%，车轮既滚动又滑移。 滑移率越大，车轮滑移程度越大。
图4-1 附着系数与滑移率的关系 (虚线与实线标注的上下顺序一一对应)
φB—纵向附着系数；φS—横向附着系数； S—滑移率
（a）前后布置 （b）对角线布置 图4-5 四通道控制方式
2）三通道控制方式 四轮ABS大多为三通 道系统，而三通道系统都 是对两前轮的制动压力进 行单独控制，对两后轮的 制动压力按低选原则一同 控制。使用三通道控制方 式的常见车型有：桑塔纳 2000GSi、北京切诺基等。
（a）四传感器对角线布置
3.ABS的控制方式分类 1）四通道控制方式 为了对四个车轮的制动压力进行独立控制，在每个车轮 上各安装一个转速传感器，并在通往各制动轮缸的制动管路 中各设置一个制动压力调节分装置（通道）。 对应于双制动管路的H型（前后）或X型（对角）两种布 置形式，四通道ABS也有两种布置形式，如图4-5所示。使 用四通道控制方式的常见车型有：奥迪（前轮驱动）、红旗 轿车、广州本田（X型）。