制动学习资料

制动系统使汽车的行驶速度可以强制降低的一系列专门装置。制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器4部分组成。制动系统的主要功用是使行驶中的汽车减速甚至停车、使下坡行驶的汽车速度保持稳定、使已停驶的汽车保持不动。防抱死制动系统ABS通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环(每秒可达5~10次)，始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。ABS系统的布置形式如果对某车轮的制动压力可以进行单独调节，称这种控制方式为独立控制；如果对两个(或两以上)车轮的制动压力一同进行调节，则称这种控制方式为一同控制。在两个车轮的制动压力进行一同控制时，如果以保证附着力较大的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，称这种控制方式为按高选原则一同控制；如果以保证附着力较小的车轮不发生制动抱死为原则进行制动压力调节，则称这种控制方式为按低选原则一同控制。按照控制通道数目的不同，ABS系统分为四通道、三通道、双通道和单通道四种形式，而其布置形式却多种多样。(1)四通道ABS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，见下图。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)。由于四通道ABS可以最大程度地利用每个车轮的附着力进行制动，因此汽车的制动效能最好。但在附着系数分离(两侧车轮的附着系数不相等)的路面上制动时，由于同一轴上的制动力不相等，使得汽车产生较大的偏转力矩而产生制动跑偏。因此，ABS通常不对四个车轮进行独立的制动压力调节。(2)三通道ABS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，其布置形式见下图(c)、(d)、(e)。图(c)所示的按对角布置的双管路制动系统中，虽然在通往四个制动轮缸的制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，但两个后制动压力调节分装置却是由电子控制装置一同控制的，实际上仍是三通道ABS。由于三通道ABS对两后轮进行一同控制，对于后轮驱动的汽车可以在变速器或主减速器中只设置一个转速传感器来检测两后轮的平均转速。汽车紧急制动时，会发生很大的轴荷转移(前轴荷增加，后轴荷减小)，使得前轮的附着力比后轮的附着力大很多(前置前驱动汽车的前轮附着力约占汽车总附着力的70%—80%)。对前轮制动压力进行独立控制，可充分利用两前轮的附着力对汽车进行制动，有利于缩短制动距离，并且汽车的方向稳定性却得到很大改善。(3)双通道ABS图(f)所示的双通道ABS在按前后布置的双管路制动系统的前后制动管路中各设置一个制动压力调节分装置，分别对两前轮和两后轮进行一同控制。两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换，两后轮则按低选原则一同控制。对于后轮驱动的汽车，可以在两前轮和传动系中各安装一个转速传感器。当在附着系数分离的路面上进行紧急制动时，两前轮的制动力相差很大，为保持汽车的行驶方向，驾驶员会通过转动转向盘使前轮偏转，以求用转向轮产生的横向力与不平衡的制动力相抗衡，保持汽车行驶方向的稳定性。但是在两前轮从附着系数分离路面驶入附着系数均匀路面的瞬间，以前处于低附着系数路面而抱死的前轮的制动力因附着力突然增大而增大，由于驾驶员无法在瞬间将转向轮回正，转向轮上仍然存在的横向力将会使汽车向转向轮偏转方向行驶，这在高速行驶时是一种无法控制的危险状态。图(g)所示的双通道ABS多用于制动管路对角布置的汽车上，两前轮独立控制，制动液通过比例阀(P阀)按一定比例减压后传给对角后轮。对于采用此控制方式的前轮驱动汽车，如果在紧急制动时离合器没有及时分离，前轮在制动压力较小时就趋于抱死，而此时后轮的制动力还远未达到其附着力的水平，汽车的制动力会显著减小。而对于采用此控制方式的后轮驱动汽车，如果将比例阀调整到正常制动情况下前轮趋于抱死时，后轮的制动力接近其附着力，则紧急制动时由于离合器往往难以及时分离，导致后轮抱死，使汽车丧失方向稳定性。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，因此目前很少被采用。(3)单通道ABS所有单通道ABS都是在前后布置的双管路制动系统的后制动管路中设置一个制动压力调节装置，对于后轮驱动的汽车只需在传动系中安装一个转速传感器，如下图。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。在附着系数分离的路面上进行制动时，两后轮的制动力都被限制在处于低附着系数路面上的后轮的附着力水平，制动距离会有所增加。由于前制动轮缸的制动压力未被控制，前轮仍然可能发生制动抱死，所以汽车制动时的转向操作能力得不到保障。ABS/ESP泵内部结构ABS增压过程：当驾驶员踩下制动踏板，根据驾驶员作用在踏板上力度的大小和速度的快慢制动主缸压力开始上升，此时ESC液压控制单元对各电磁阀不进行控制，保持初始状态不变，制动液在主缸压力的作用下通过限压阀、增压阀迅速进入制动轮缸，产生制动压力。在进入ABS系统时，为了保证车轮获得最大的制动力，在进行滑移率和轮减速度调节时改变增压速率，改变ABS的增压速率主要通过控制增压阀开启关闭时间调节，根据输入指令的高低占空比和调节频率改变增压速率。ABS保压过程：ABS系统工作过程中限压阀和吸入阀处于初始状态，不需要发送控制指令进行控制，在进行ABS保压时只需将相应的增压阀发送控制指令使其通电关闭。由于与制动轮缸连通的减压阀属于常闭阀，在不控制时一直处于关闭状态，所以制动轮缸内没有通向其他位置的液压回路，压力保持不变。制动主缸中高压液体也不能在增压阀关闭的状态下再次进入制动轮缸，制动轮缸中的制动液既不能流入也不能流出，达到ABS控制保压的目的。ABS减压过程：当制动轮缸中的制动压力大于地面能够提供的作用力时，车轮趋于抱死，ABS系统将对车轮轮缸进行减压控制。ABS减压过程中，需要切断制动主缸与制动轮缸相连的制动回路，所以需要控制增压阀，使其通电关闭，避免高压制动液进入制动轮缸。在切断制动液进入的同时，将减压阀通电打开，使制动轮缸中的制动液通过减压阀进入低压蓄能器，蓄能器内压力基本为0，可使制动轮缸中的制动液迅速排除，降低制动轮缸的制动压力。流入蓄能器的制动液需要控制电机带动柱塞泵将制动液泵回压力较高的制动主缸。在这一过程中，减压的过程为：制动轮缸——减压阀——低压蓄能器——单向阀——柱塞泵——阻尼器——限压阀——制动主缸。刹车防抱死系统的优点：ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。它既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。轮胎的受力：滑移率滑移率是在车轮运动中滑动成分所占的比例,用S表示。S=(v—wr)/v×100%式中v——车轮中心的速度(m/s)r——车轮滚动半径(m)]w——车轮角速度(rad/s)车轮纯滚动时,S=0；纯滑动时,S=100%。ABS在控制过程中的基本识别逻辑高附着路面上ABS基本控制循环如图所示。为方便叙述，特作如下约定：“xx信号出现”指轮加减速度值或参考滑移率超过设定的xx门限（绝对值）；“xx信号消失”指轮加减速度值或参考滑移率恢复到设定的xx门限以内（绝对值）。在制动初始阶段，随着制动压力P的增大，车轮滑移率逐渐增大，同时轮减速度也逐渐增大。当-a信号出现时，比较参考滑移率和设定的滑移率门限λ1，若λ1信号已经出现，则直接转入减压阶段（阶段2），否则为了充分利用路面附着力并且确保车轮进入滑移率非稳态区域，先进入高压保持阶段（阶段1），等待λ1信号出现后再进入减压阶段（阶段2）。在减压阶段中，随着制动压力的减小，制动器制动力矩和地面制动力矩的差距缩小，轮减速度逐渐减小。当-a信号消失时，进入限定时间长度的低压保压阶段（阶段3），在限定的时间长度内，如果+a信号不能出现，则判断路面为低附着，否则如果在限定时间内，+a信号能及时出现，则判断路面为高附着。识别出路面为高附着后，继续进行低压保压（第4、6阶段）等待+a信号消失，使车轮充分恢复滚动。由于各方面因素，在减压阶段（阶段2）有可能过度减压造成制动压力过低，在低压保压状态中，为提高制动效能，如果出现+A信号，就立即进行补偿升压弥补制动压力的不足（阶段5）。当+a信号消失，车轮已经进入滑移率稳定区域，则结束低压保压状态，进入缓升压阶段（阶段7），逐步升高制动压力，使车轮再次进入滑移率非稳定区域。当-a信号出现时，进入减压阶段（阶段8）降低制动压力，等待-a信号消失，再进入后续的低压保压阶段使车轮充分脱离滑移率非稳态区。就这样按“缓升压－减压－低保压－缓升压－”如此循环，直至强制动信号消失为止。