鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湯寶 徐同華

汽車制動過程的控制原理分析

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湯寶 徐同華

汽車的制動安全一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，要提高制動效果及安全性能，首先需要了解制動過程，并清楚制動過程控制的基本原理。

制動；控制原理；ABS

引言

汽車的舒適性、安全性、動力性等都是人們關(guān)注的重點(diǎn)，其中最重要的就是安全性，在安全性當(dāng)中就有一部分是制動安全性，這要求車輛既能夠有很好的制動效果，又能兼具安全性。要實(shí)現(xiàn)制動安全，就需要對制動過程進(jìn)行控制，本文將對汽車制動過程中的控制原理進(jìn)行介紹與分析。

1 制動受力情況分析

在汽車制動過程中，車輪的受力情況如圖1 所示，其中，最主要的兩個力為：Fx，地面作用力：Tb，液壓制動力矩。在制動力矩 Tb 的作用下，地面會給車輪一個作用力 Fx來制動車輪，達(dá)到減速或者停車的目的。其中，真正使得車輛減速停車的作用力就是 Fx。然而，并不是液壓制動力越大，車輛獲得的地面作用力 Fx 就越大，F(xiàn)x有一個極限值 F，當(dāng)達(dá)到這個極限值后，再增加液壓制動力，車輪就會出現(xiàn)滑動，導(dǎo)致不穩(wěn)定。這個極限值 F與路面、輪胎等情況相關(guān)。

圖1 車輪受力圖

在制動過程中，由于制動力過大，車輪出現(xiàn)滑動，造成制動不穩(wěn)定的情況，采用較多的解決辦法是汽車制動防抱死系統(tǒng)（Antilock Braking System,ABS），下面將對防抱死制動原理進(jìn)行相關(guān)的介紹。

2 防抱死制動

2.1 滑移率

車輪正常的運(yùn)動狀態(tài)是滾動，當(dāng)出現(xiàn)滑動情況后，就會導(dǎo)致不穩(wěn)定，滑動程度越高，不穩(wěn)定情況越嚴(yán)重?；瑒舆\(yùn)動在車輪運(yùn)動過程中所占的比例一般用滑移率來表示，符號為λ。計算公式為：

其中，v 為車輪的輪心速度，rω 為車輪的滾動速度。

可以看出，當(dāng)車輪純滾動時，v=rω，滑移率 λ=0，當(dāng)車輪抱死，即純滑動時，ω=0，滑移率 λ=1。所以，λ的范圍為 0～1。一般情況下，滑移率在 0.1～0.2 時，變滾邊滑，制動效果最好，超過 0.2 后滑移率會快速下降，車輪很快抱死，所以 ABS就開始起作用。

ABS的功能即在車輪將要抱死時，降低制動力，而當(dāng)車輪不會抱死時又增加制動力，如此反復(fù)動作，使制動效果最佳。其一般的控制效果是將每個車輪的滑移率控制在 0.1～0.2 之間。

2.2 ABS的工作過程

防抱死制動系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制單元、壓力調(diào)節(jié)裝置等組成。每個車輪上的轉(zhuǎn)速傳感器，負(fù)責(zé)向電子控制單元傳遞每個車輪的轉(zhuǎn)速信號，電子控制單元對接收的信號進(jìn)行處理，一旦發(fā)現(xiàn)某個車輪有抱死的趨勢，即通過壓力調(diào)節(jié)裝置控制對應(yīng)的液壓管路的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

下面以循環(huán)式的壓力調(diào)節(jié)裝置為例對液壓力的調(diào)節(jié)過程進(jìn)行說明。

圖2 循環(huán)式液壓調(diào)節(jié)器

如圖2中左圖所示，控制動主缸6與制動輪缸2相連，進(jìn)行增壓過程；當(dāng)給電磁閥 5 通部分電，閥芯 10上移一小段，如圖2右上所示，輪缸不與任何部分相連，進(jìn)行保壓過程；當(dāng)給電磁閥 5 通足電，閥芯 10 上移一大段，如圖2 右下所示，輪缸與儲油罐相連，進(jìn)行卸壓，也就是減壓過程。

3 結(jié)語

本文對汽車的制動過程進(jìn)行了分析，對其制動過程中的控制原理也進(jìn)行了介紹，主要詳細(xì)地介紹了ABS的控制過程。對于制動過程的控制方法還有很多，但控制原理都是一樣的，基于控制原理，再結(jié)合先進(jìn)的控制方法，就可以對車輛進(jìn)行制動控制，從而提高安全性能及制動效果。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.

[2]嚴(yán)銳,魏明銳.淺談 ABS 防抱死制動系統(tǒng)[J].科教文匯,2010：64-66.

[3]杜春臣,周孫鋒,孫浩.基于 MATLAB 的 ABS 不同控制方式的仿真[J].汽車實(shí)用技術(shù),2011(9)：34-38.

湯寶，女，1990 年出生，碩士，教師，助教。