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踩刹车时 ABS系统有什么用

字号+ 作者:网络 来源:中国汽修美容网 2016-10-31 我要评论

ABS是刹车防抱死系统,顾名思义就是急刹车时轮胎不会完全停转,作用就是急刹车后方向还可以控制、相信大部分车主都知道ABS系统这个作用,但是你真的知道踩刹车时,ABS系统有什么用?其实ABS系统作用不止如此,小编来为你揭开关于ABS系统汽车知识的神秘面纱吧!

  ABS是刹车防抱死系统,顾名思义就是急刹车时轮胎不会完全停转,作用就是急刹车后方向还可以控制、相信大部分车主都知道ABS系统这个作用,但是你真的知道踩刹车时,ABS系统有什么用?其实ABS系统作用不止如此,小编来为你揭开关于ABS系统汽车知识的神秘面纱吧!

  这项技术源于航空领域,初衷是改善飞机降落滑行时轮胎的制动效能,提升安全性,同时将飞机轮胎的寿命延长。上世纪70年代左右,ABS技术已经成熟,成本和体积重量也大幅降低,因此开始大量装备到家用汽车和商用车的刹车系统中。

  ABS不是帮你踩刹车,而是帮你松刹车

  ABS系统的出现让驾驶初学者,也能够做出媲美专业车手让车辆有稳健的刹车姿态,将汽车刹车系统的效能发挥到极致,仿佛有一双“神之脚”在帮助驾驶者刹车,这在过去是不可想象的。由于ABS能让车辆在紧急制动时,在各种附着力的路面下轮胎都保有趋于理想的抓地力,车辆因此在紧急制动时变得依然可控,不会像老式汽车那样车辆抱死后就开始侧滑和跑偏,并且能够让驾驶者可以在紧急制动的状态下将精力更多的投入到转向变线等避让动作,从而化解险情。而且,ABS系统是实现ESP等高阶主动安全配置的前提和基础。

  由于汽车在制动时轮胎从纯滚动(静摩擦)到锁死拖滑的过程是一个渐进的过程,经历了滚动、边滚边滑和滑动三个阶段。为了评价汽车车轮滑移成分所占比例的多少,常用滑移率s来表示,其定义如下:

  式中:u为车速; uw为车轮速度;ω为车轮滚动角速度;r为车轮半径。

  当车轮纯滚动时,uw = u ,s = 0;当车轮抱死纯滑动时, uw = 0 , s =100%;当车轮边滚边滑时,u>uw ,0

  前人根据试验中累积的经验,知晓了滑移率对汽车车轮制动附着系数和侧向附着系数影响极大,从而影响汽车的制动性能。

  工程师根据无数次的试验得出了轮胎的滑移率曲线,从中可以看出,当地面对车轮法向反作用力一定时,滑移率大约在20%左右时制动纵向附着系数最大,车轮与路面之间的附着力就最大,此时的地面制动力也就最大,制动效果最佳。

  当滑移率等于零时,侧向附着系数最大,汽车抗侧滑能力最强,制动时方向稳定性最好。侧向附着系数随着滑移率的增大而减小,当车轮完全抱死拖滑时侧向附着系数≈0 ,汽车制动稳定性最差。

  基于以上理论,ABS制动防抱死系统在车辆制动过程中会把车轮的滑移率控制在10%~30%的范围内(目前主流ABS泵生产厂商,比如博世ABS 8.0容许的滑移率为15%~20%),以保证车轮与路面有良好的纵向、侧向附着力,有效防止制动时汽车侧滑、甩尾、失去转向等现象发生,提高了汽车制动时的方向稳定性;制动时,ABS系统将制动力保持在最佳的范围内,缩短了制动距离。这样也减弱了轮胎与地面之间的剧烈摩擦,减轻了轮胎的磨损。

  ABS系统的核心原件ABS泵串接在制动真空助力泵(刹车总泵)与制动卡钳(制动分泵)之间,本质上是一套机电液压压力控制装置。日常驾驶中绝大部分制动过程轮胎和地面的滑移率都是零,所以ABS泵并没有起作用。

  但当紧急制动轮胎出现滑移时,理想的制动过程需要ABS泵的介入帮助,在深踩制动踏板的初期让滑移率上升迅速至20%,也就是缩短制动分泵建立最大压力的时间,以便获取最短的制动距离。而当滑动率上升至稍大于20%时,迅速降低制动卡钳中的液压,从而迅速降低刹车片对刹车盘的摩擦力,让车轮开始转动,让滑移率迅速下降到20%以内,并保持压力。而当滑移率下降至稍小于20%时,又迅速增大制动卡钳中的液压,迅速而增大制动压力,如此周而复始,达到了保证制动系统中的刹车油压力处于最优的区间。

  也就是说当ABS启动,车轮的转速呈现波浪式下降,而汽车相对地面的车速则是平稳下降。

  目前主流ABS泵的工作已经非常迅速,这一升降压力过程在一秒钟之内会被重复十次以上,直到车速降为零。这种精确而迅速的控制,让整个制动过程效率趋于完美,这是任何技术纯熟的车手都没有办法做到的事情,所以即使是F1赛场,赛制强制取消ABS系统之后的弯前重刹也常常出现青烟四起的情景。

  ABS系统是一个闭环控制系统,让驾驶员踩踏刹车踏板,制动总泵建立制动压力,同时轮速传感器获取车轮信号,交由ECU处理分析,再控制ABS泵(制动压力调节)调节制动总泵到制动分泵油路中的压力,并通过控制刹车分泵压力,控制刹车片对刹车盘的摩擦力,最终控制车轮的滑移率。

  现在的主流ABS系统都是四路独立控制,也就是每个轮胎的控制都是独立不受牵连的,如果只有一个轮胎抱死,ABS系统也只会有一路介入工作,去控制某一个抱死的车轮,这就是所谓的EBD制动力分配系统,所以多路ABS系统,全称应该为ABS EBD。这样各车轮都能够具有理想的制动力分配,因此能够进一步缩短汽车紧急制动时的制动距离和提高制动稳定性。

  判断轮胎是否锁死依靠轮速传感器,就像上图所示,每个轮胎一个,目前多采用霍尔传感器。

  霍尔元件是一种神奇的半导体材料,它对磁场方向非常敏感,两端的电势会随着磁偏角的不同而发生变化。霍尔元件在汽车上也是多处运用,除了轮速传感器,检测发动机凸轮轴相位,以获取点火喷油时机的凸轮轴相位传感器也是霍尔元件。相信理工科的同学对它很熟悉,车技君在这里就不再多言。

  ECU只能识别数字信号,来自霍尔元件的模拟电平信号并不能被ECU直接处理,所以霍尔元件和ECU中的处理器直接还需要有一个ADC过程(Analog to Digital Converter模拟到数字转换),如上图。

  ABS泵可以发动机舱靠近防火墙制动总泵附近找到。外观如上图这样。虽然原理简单,但对可靠性要求高,目前绝大部分市场依然被国外巨头所垄断,如TRW天合,BOSCH博世,VALEO法雷奥,DENSO电装,Continental大陆,ATE等等。

  ABS泵内部长什么样子?它是如何工作的?

  圆柱形的鼓包内部是一台有刷直流电机,为什么会有电动机?

  这台直流电机其实是凸轮式液压泵的驱动电机,凸轮和活塞(红框内)在它的驱动下把减压过程中的轮缸流回的制动液压送回高压端,也就是把制动液加压后输送到回总泵,为下一个制动周期作好准备。

  因此,在ABS工作过程中(减压过程),这个电机必须一直保持旋转,久而久之就会造成电动机碳刷的磨损,当电动机碳刷耗尽,ABS泵也就无法正常工作了。

  当ABS液压泵工作时,高压制动液从分泵返回主缸时,以及制动液从主缸流回分泵时,制动分泵的高速收放动作会使高压的制动液被频繁挤压,伴随着制动踏板行程发生往复变化,也就是大家都会遇到的刹车踏板抖动顶脚现象。

  上图就是ABS泵内部的多组电磁阀体,图中这个博世ESP8.0泵一共有12组电磁阀,也就是6个进油阀,6个出油阀。如果刹车油长时间不更换,不但会吸水造成沸点下降,还会因为变脏而让这些精密的阀体密封性下降,甚至堵塞无法正常开闭,这样车辆的刹车也会失效。

  一组进出油阀分别连接刹车总泵和刹车分泵卡钳,通过控制进出油阀的开闭,即可控制液压油压力升降,当进油阀开,出油阀关时,刹车液压处于升压状态,进油阀关,出油阀开,此时处于减压状态。当进油阀,出油阀同时关闭,则维持制动液压压力。

  ABS泵的电磁阀和电动机通过一块控制板进行控制。红色框是接口部分,来自轮速传感器的信号经过ECU处理电平讯号通过这里传递给ABS泵内部控制电路,同时ABS泵的电机及电磁阀所需的12V电源也通过该接口提供。绿色部分就是ABS泵的控制电路版,主要是DSP数字信号处理,负责将来自ECU的指令变为控制ABS泵内部的电动机启动,停止,各路电磁阀们的通断信号。蓝色部分为开关二极管组,核心就是肖特基二极管,从而实现控制电磁阀,电动机等大功率器件的动作,让刹车防抱死功能得以实现。

  如今几乎已经买不到不配备ABS系统的乘用车了,在科技的带动下,如今十万级别的轿车的刹车性能已经超过了几十年前没有配备ABS系统的运动跑车的刹车性能。

  最后给大家两个温馨提示:

  一. 请不要乱改车辆刹车系统,也就是胡乱加大刹车分泵。在总泵工作容积没有变化的前提下加大刹车分泵的容积,也就破坏了两者的正常行程比,分泵需要更长的时间才能建立或降低到标定的刹车压力,势必会造成ABS泵的升压降压控制过程变慢,反而拉长了升降液压压力的周期,这样就发挥不出ABS泵的最大效能了,改装后车辆的真实刹车效能很可能还不如原厂刹车时的效能。

  一台买菜车去改一套前六后四的刹车分泵卡钳,但不相应的升级刹车总泵和ABS泵性能,并做好数据匹配,除了视觉上的好看和烧钱,没有任何意义,笑到最后的只有那些所谓的改装店。

  二.ABS系统虽然可以傻瓜式的让车辆的刹车性能达到理想状态,让普通驾驶者也能够发挥出刹车系统的性能极限,但刹车性能的好坏的先决条件依然是轮胎的抓地力。因此在日常用车中要注意轮胎的胎况,在轮胎橡胶老化,胎纹磨损严重的情况下,再好的ABS防抱死系统加持,也无法让车辆达到应有的最短刹车距离。同理,提升车辆刹车性能有简便有效的方式,就是换一套抓地性能更好的轮胎。

  以上就是小编为你分享的踩刹车时,ABS系统有什么用的所有内容了哦,现在车友们对ABS系统有了更深的了解了,赶紧去告诉你的小伙伴这个汽车知识吧。

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