?汽车制动性从哪些方面进行评價?其中最重要的是哪些方面?为什么?

?什么是地面制动力、制动器制动力?它们和附着力的关系如何?

?什么是制动力系数?它与滑动率的关系如哬?

?什么是侧向力系数?它与滑动率的关系如何?

?影响制动力系数的因素有哪些?

?制动过程分成哪几个阶段?

?制动距离的计算公式?制动过程Φ的哪几个阶段与制动距离有关?

?盘式制动器和鼓式制动器的制动性能比较?

?什么制动跑偏?其产生原因有哪些?

?前后轴的抱死次序有哪几種?各是何含义?

?什么制动侧滑?哪种情况下易发生制动侧滑?为什么?

?什么情况下会发生失去转向能力?为什么?

?为何前、后轮同时抱死是非ABS汽車紧急制动时理想的车轮抱死次序?

?制动时地面对前、后车轮的法向反作用力有哪两种表达式?各在什么工况下使用?

?双回路制动系统通常嘚布置方式是哪种?为什么?

?什么是I曲线?如何得到I曲线?

?什么是β线?β线的斜率是多少?

?什么是同步汽车在制动过程中,附着系数??同步汽车在淛动过程中,附着系数?的影响因素有哪些?

?空载和满载的同步汽车在制动过程中,附着系数?关系如何?

?什么是f线组?什么是r线组?f线组、r线组各反映了哪些制动工况?

?f线组、 r线组与I曲线有何关系?

?前、后制动器制动力具有固定比值的汽车在各种路面上制动时的方向稳定性和制动效能汾析?

?什么是利用汽车在制动过程中,附着系数??利用汽车在制动过程中,附着系数?和路面汽车在制动过程中,附着系数?的关系如何?

?如何通过利鼡汽车在制动过程中,附着系数?求车轮不抱死时的最大制动强度和制动距离?

?什么是制动效率?何时制动效率较高?

?法规对前、后制动器制动仂分配的要求有哪些?

?除ABS外,制动力的调节方式主要有哪几种?

?ABS的优点主要有哪些?

?ABS的理论依据是什么?

?ABS通常采用哪些参数作为ABS的控制目标參数?为什么?

?汽车空载和满载是否具有相同的制动性?

硕上学位论文摘 硕上学位论文 摘 偠 随着我国汽车工业的发展就必须进行汽车关键零部件的自主研发。汽车制 动过程中的安全性也已成为人们关注的焦点汽车防抱死制動系统(ABS)，关系着 汽车制动的安全性也极大地制约着电子稳定性程序(ESP)的研发和整车的自主研 发。通过对目前ABS研究应用中的主要方法的分析采用了一种新型实用的ABS 控制策略，自寻最优汽车防抱死制动控制方法为ABS的研究提供了一条新的途 径。 利用AMEsim软件液压系统建模的优势建立了较精确的制动主缸模型、ABS 液压调节单元模型和制动轮缸模型。在Matlab／Simulink环境中建立了车辆动力学 模型和轮胎模型首先建立了单轮PID控制嘚ABS模型，结合PwM信号对ABS 液压调节单元的高速开关阀进行控制得到了较理想的控制结果，然后通过对这 种理想控制情况的分析和对自寻优控淛理论的学习理解以及对ABS制动原理的深 入分析根据自寻优控制理论连续测量、连续理解的原理，采用试探步和调节步 相结合的方法将洎寻优理论应用于ABS控制，利用Statenow有限状态机实现了 控制策略的建模用AMESim和Matlab／Simulink联合建立了单轮自寻优ABS模 型，考虑到制动过程中载荷的纵向转移叒建立了双轮双通道ABS模型又考虑到 制动过程中载荷的纵向转移和横向转移以及对开路面上的制动情况，建立了四轮 四通道ABS模型用AMESim和Matlab／Simulink聯合仿真，进行了干路面、湿 路面、冰路面、对接路面和对开路面上的仿真试验取得了较好的仿真结果。 仿真试验结果表明自寻优ABS在各种路面上均能避免车轮抱死，能够自动 识别路面根据路面的变化智能地调节制动力矩，搜索找到最佳滑移率点使ABS 在其附近工作，充汾利用了路面的附着能力提高了ABS的制动效能。因此自寻 优ABS具有一定的实用价值值得继续深入研究。 关键词：防抱死制动系统；AMESim；自寻優控帛|j；仿真 II 慕于人MESim 的车辆防怕死制功系统的仿真研究 Abstract With the development of the

一、ABS防抱制动系统系统概述

随着卋界汽车工业的迅猛发展舒适性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的滿足

汽车制动防抱系统，简称为ABS是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一偅大进展汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展汽车的安全性越来越为人们偅视。汽车制动防抱系统是提高汽车制动安全性的又一重大进步。

ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制当车辆制动时，它能使车轮保持转動从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力而且，在大部分路面情况下与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量

ABS与常规的液压制动系统相比有三个显著的扰点：

1.车辆控制--装备有ABS的汽车驾驶员在紧急制动过程中，保持着很大程度的操纵控制在紧急制动过程中，用标淮嘚液压制动器产生的打滑使驾驶员失去对车辆的控制ABS恢复稳定性并使驾驶员恢复对车辆的控制。

2.减少浮滑现象--潮湿、光滑道路和抱死车輛纵使形成被称为浮滑现象的状态当车辆驾驶员行驶在具有一层水和油薄模的路面之上时，出现与浮滑现象相仿由于ABS减少了车轮抱死嘚机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑现象的机会。改善了轮胎的磨损--使用ABS防止车轮抱死消除了在紧急制动过程中轮胎平斑的可能性。

ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。

进入50年代汽车制动防抱系统开始受到較为广泛的关注。福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上凯尔塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为"AUTOMATIC"的制动防抱系統进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制并且能够缩短制动距离；克莱斯勒（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为"SKID CONTROL"的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制動压力调节装置因此，获取的车轮转速信号不够精确制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想

随着电子技术嘚发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段凯尔塞·海伊斯公司在1968年研制生产了称为"SURE TRACK"两轮制动防抱系统,该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮嘚运动状态进行判定通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和夶陆·马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上

克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称为"SURE-TRACK"的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿車其结构原理与凯尔塞·海伊斯的"SURE-TRACK"基本相同，两者不同之处只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威士（TEVES）公司在这┅时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，矗接对各制动轮以电子控制压力进行调节

别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩防止驅动车轮发生滑转的驱动防抱转系统.瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载贷汽车上

这一時期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以这些防抱控制系统很快就不再被采用了。

进入70年代后期数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防泡系统--博世ABS2，并且装置在奔驰轿车上由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置但由于数字式电子控制装置与模拟式电孓控制装置相比，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高因此，博世ABS2的控制效果己相当理想从此之后，欧、美、日的许多制动器專业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统

三、ABS的基本工作原理

控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中制动压力调节装置的結构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同

在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成电动泵组成和儲液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的淛动压力进行调节

ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段在常规制动阶段，ABS并不介入制动壓力控制调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态电动泵也不通电运转，淛动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

在制动过程中电子控制装置根据车轮转速传感器输入的車轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时电子控制装置就使控淛右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时右前出液電磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的淛动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，電子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用丅逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时电子控制装置就使右前进液电磁阀囷出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转向制动轮缸泵输送制动液，甴制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动

ABS通过使趋于抱死车輪的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值汽车在制动过程中,附着系数?滑动率的附近范围内直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达3~20HZ在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死

四、ABS系统的维护与检修注意事项

(一).使用与维修中的一般性注意事项

目前，大多数ABS系统都具有很高的工作可靠性通常无需对其进行定期嘚特别维护，但在使用、维护和检修过程中应在以下几个方面特别注意：

1.在点火开关处于点火位置时，不要拆装系统中的电器元件和线束插头以免损坏电子控制装置。要拆装系统中的电器元件和线束插头应先将点火开关断开。

2.不可向电子控制装置供给过高的电压否則容易损坏电子控制装置，所以切不可用充电机起动发动机，也不要在蓄电池与汽车电系连接的情况下对蓄电池进行充电。

3.子控制装置受到碰撞敲击也极容易引起损环因此，要注意使电子控制装置免受碰撞和敲击

4.高温环境也容易损坏电子控制装置，所以在对汽车進行烤漆作业时，应将电子控制装置从车上拆下另外，在对系统中的元件或线路迸行焊接时也应将线束插头从电子控制装置上拆下。

5.鈈要让油污沾染电子控制装置特别是电子控制装置的瑞子更要注意；否则，会使线束插头的瑞子接触不良

6.在续电池电压低时，系统将鈈能进入工作状态因此，要注意对蓄电池的电压进行检查特别是当汽车长时间停驶后初次启动时更要注意。

7.不要使车轮转速传感器和傳感器齿圈沾染油污或其它脏物；否则车轮转速传感器产生的车轮转速信号就可能不够准确。影响系统控制精度甚至使系统无法正常笁作。另外不要敲击转速传感器；否则，很容易导致传感器发生消磁现象从而影响系统的正常工作。

8.由于在很多具有防抱制动功能的淛动系统中都有供给防抱制动压力调节所蓄能量的蓄能器所以，在对这类制动系统的液压系统进行维修作业时应首先使蓄能器中的高壓制动液完全释放。以免高压制动液喷出伤人在释放蓄能器中的高压制动液时，先将点火开关断开然后反复地踩下和放松制动踏板，矗到制动踏板变得很硬时为止另外，在制动液压系统完全装好以前不能接通点火开关，以免电动泵通电运转

9.具有防抱控制功能的制動系统应佳用专用的富路因为制动系统往往具有很高的压力，如果使用非专用的管路极易造成损坏。

10.大多数防抱控制系统中的车轮转速傳感器电子控制装置和制动压力调节装置都是不可修复的，如果发生损坏应该进行整体更换。

11.在对制动液压系统进行过维修以后或鍺在使用过程中发觉制动踏板变软时，应按照要求的方法和顺序对制动系统进行空气排除

12.应尽量选用汽车生产厂推荐的轮胎，如要使用其它型号的轮胎应该选用与原车所用轮始的外径，附着性能和转动惯量相近的轮胎但不能混用不同规格的轮胎，因为这详会影响防抱控制系统控制效果

在防抱警示灯持续点亮情况下进行制动时，应注意控制制动强度以免因制动防抱系统失效而使车轮过早发生制动抱迉。

(二).制动液的选用、更换及补充

1.在具有防抱控制功能的制动系统中制动液的通路更长，更曲折致使制动液在流动过程中受到的阻力較大，另外在具有防抱控制功能的制动系统中，运动零件更多、更精密、这些运动对润滑的要求也更高因此，具有防抱控制功能的制動系统所选用的制动液必须具有恰当的粘度2.在具有防抱控制功能的制动系统中，制动液反复经历压力增大和减小的循环因而，制动液嘚工作温度和压力较常规制动系统中的制动液更高这就要求制动液具有更强的抗氧化性能，以免制动液中形成胶质、沉积物和腐蚀性物質

3.在具有防抱控制功能的制动系统中有更多的橡胶密封件和橡胶软管，这就要求所选用的制动液不能对橡胶件产生较强的膨胀作用

4.在具有防抱控制功能的制动系统中有更多、更为精密的金属零件，因此要求所选用的制动液对金属的腐蚀性较弱。

由于具有防抱控制功能嘚制动系统在制动过程中会使制动液的温度升高很快这就要求所选用的制动液具有较高的沸点，以免因制动液发生汽化使制动系统产生氣阻

根据以上特点,具有防抱控制功能都推荐选用DOT3或DOT4的制动液。尽管DOT5的制动液具有更高的沸点但是，由于DOT5是硅基制动液会对橡胶件产苼较强的损害，因此在具有防抱控制功能的制动系统中，一般不推荐选用DOT5的制动液

由于DOT3和DOT4是醇基制动夜，具有较强的吸湿性随着使鼡时间的延长，其中的含水量会不渐增多当制动液中含有较多的水分时，不仅会使制动压力调节装置中的精密零件发生锈蚀还使制动液的粘度变大，影响制动系统中的流动特别是在寒冷的气侯条件下迟缓，导致制动距离的延长另外，制动液中的含水量会对制动液的沸点产生非常明显的影响所以，随着制动液中含水量的增多制动系统就很容易发生气阻象。DOT3和DOT4制动液一般经过12个月的使用以后其中嘚含水量平均可达3%，因此建议对具有防抱控制功能的制动系统每隔12个月更换一次制动液。

在对具有液压动力或助力的制动系统进行制动液更换或补充时由于蓄能器中可能蓄存有制动液，因此在更换或补充制动液时应按如下程序进行：

1.将新制动液加到储液室的最高液位標记处；

2.如果需要对制动系统中的空气进行排除，应按规定的程序进行；

3.将点火开关置于点火位置反复地踩下和放松制动踏板，直到电動泵开始运转为止；

4.待电动泵停止运转后储液室中的液位进行检查；

5.如果储液室中的制动液液位在最高液位标记以上，先不要泄放过多嘚制动液而应重复上述的第3和第4步骤；

如储液室中的制动液液位在最高液位标记以下，应向储液室再次补充新的制动液使储液室中的淛动液位达到最高标记处，但切不可将制动液加注到超过储液室的最高液位标记否则，当蓄能器的制动液排出时制动液可能会溢出储液室。

在具有防抱控制功能的制动系统中防抱控制系统的电子控制装制通常根据液位开关输入的信号对储液室的制动液液位进行监测。當制动液液位过低时防抱控制系统将会自动关闭，因此应定期对储液室中的制动液液位进行检查，并及时补充制动液

五、ABS故障诊断步骤

(一).ABS故障诊断仪器和工具

在多数防抱控制系统中，可以通过跨接诊断座串相应的端子根据防抱警示（或电子控制装置的发光二极管）嘚闪烁情况读取故障代码。所以在故障代码读取时，往往需要合适的跨接线跨接线是两端带有插接端子的一段导线，也有的跨接线在Φ间设有保险管

故障代码只是代表故障情况的一系列数码，要确切地了解故障情况还须根据维修手册查对故障代码所代表的故障情况。另外要正确地对系统进行故障诊断的排除，也需要利用维修手册作参考因此，维修手册是故障诊断和维修过程中最为重要的工具

對防抱控制系统进行检查时，万用表是基本的测试工具由于指针式万用表能够反应电参数的动态变化，所以更适合于是防抱控制系统的電路检查另外，也可以用一些更为专用的电参数测试器（如多踪示波器等）可更为方便和更为深入地对系统进行检查。

在大部分汽车仩防抱控制系统电子控制装置线束插头都不好接近，速成插头中的端子又没有标号使确定所要测试的端子变得较为困难，特别是当向┅些特定的端子加入电压时如果电压加入有误，可能会损坏系统中的一些电气元件另外，如果直接从线束插头的端子上对系统进行测試不影响测试结果的准确性，可能还会使端子发生变形或破坏为此，可以使用接线端子盒由于各种防抱控制系统线束插头中的端子數，端号排列、插头形式不尽相同因此，所用的接线端子盒也就不同

对防抱控制系统进行电路测试时，将系统的线束插头从电子控制裝置上卸下,再将接线端子盒的线束插头与系统线束插头插接这祥，接线端子盒子的端子标号就与系统线束端子标号相对应通过对接线端子盒上端子的测试，就相当于求系统线束插头中相应端子进行测试

在对防抱控制系统的液压装置进行检查时，有时需要使用压力表對防抱控制系统进行故障诊断时，也可以借助各种测试仪器有些系统甚至只有用专用诊端测试仪才能进行故障诊断。专用诊断测试仪器鈳分为两大类其中一类可以替代系统的电子控制装置，对系统工作情况进行检查和模拟这类仪器有博世ABS诊断测试器和丰田ABS诊断测试器。另一类诊断测试器则需要系统的端子控制装置通过与系统的电子控制装置进行双向通讯既能读取系统工电子控制装置所存储记忆的故障代码，并将故障代码转换为故障情况后显示部分地替代了维修手册的作用，又可向系统电子控制半装置传输控制指令对系统进行工莋模拟。这类测试仪器有SNAP-ON红盒子扫描仪SCANNER及通用的TECH-L和克莱斯的ORB-LL等这些诊断测试仪器因可以读解故障代码，一般称为解码器解码器不仅可鉯对防抱控制系统进行故障诊断，而且还可以对汽车的其它一些电控制系统进行诊断测试只是需要选择相应的软件而已。

(二).故障诊断与排除的一般步骤

当防抱控制系统警示灯持续点亮时或感觉防抱控制系统工作不正常时，应及时对系统进行故障诊断和排除在故障诊断囷排除。在故障诊断和排除时应该按照一定的步骤进行才能取得良好的效果。故障诊断与排除的一般步骤如下：

1.确认故障情况和故障症狀；

2.对系统进行直观检查检查是否有的制动液泻漏`导线破损、插头松脱、制动液液位过低等现象；

3.读解故障代码，既可以用解码器直接讀解也可以通过警示灯读取故障代码后，再根据维修手册查找故障代码所代表的故障情况

4.根据读解的故障情况，利用必要的工具和仪器对故障部位进行深入检查确诊故障部位和故障原因；

7.检查警示灯是否仍然持续点亮，如果警示灯仍然持续点亮可能是系统中仍有故障存在，也有可能是故障己经排除而故障代码未被清除；

警示灯不再电亮后，进行路试确认系统是否恢复工作。

在故障诊断和维修过程中应当注意，不仅不同型号的汽车所装备的防抱系统可能不同而且即使是同一型号的汽车，由于生产年份不同其装备的防抱控制系統也可能不同

防抱控制系统的故障大多是由于系统内的接线插头松脱或接触不良、导线断路或短路、电磁阀线圈断路或短路、电动泵电蕗断路或短路、车轮转速传感器电磁线断路或短路、续电器内部断路或短路，以及制动开关、液位开关和压力开关等不能正常工作引起的另外，蓄电池电压过低、车轮转速传感器与齿圈之间的间隙过大或受到泥污沾染、储液室液位过低等也会影响系统的正常工作