提高驾驶安全的关键-汽车防抱死制动系统

1.什么是汽车防抱死制动系统

汽车防抱死制动系统（Anti-Lock Braking System）是指汽车在制动过程中防止车轮制动抱死拖滑的控制系统，简称ABS。电子控制防抱死制动系统是在汽车普通制动系统的基础上增加的一种主动安全装置，它主要由车轮转速传感器、ABS电控单元（即ABS ECU）、ABS压力调节器和警告灯等组成，如图4-8所示。

图4-8 ABS基本组成示意图

轮速传感器用来检测车轮速度，并向ABS ECU反映各车轮的运动状况。ABS ECU是ABS的指挥中心，作用是接受轮速传感器送来的信号，计算车轮的转速、加速度、减速度和滑移率，并进行分析、处理，然后向ABS压力调节器发出控制信号，使制动压力调节器按要求工作。ABS ECU还具有故障自诊断功能，当ABS出故障时，它可断开继电器、电磁阀及泵电动机电路而关闭ABS，存储故障信息，点亮ABS警告灯。ABS压力调节器是ABS的执行机构，用来调节制动系统的压力，它根据ABS ECU传送的控制指令，通过减压、保压、增压来调整作用在每个制动轮缸的油压，从而控制车轮的速度。ABS警告灯是一种黄色警告灯，用来警示ABS故障，以便驾驶人直观判断ABS的状况。

2.为什么要装防抱死制动系统

汽车的制动效果，在很大程度上取决于路面和车轮的附着系数，而附着系数的大小在路面等其他条件一定时，不是固定不变的，而是随着车轮制动时的运动形式、车轮是否抱死而变。

（1）汽车制动效果取决于附着系数 地面制动力越大，则汽车制动效能越好。只有当汽车具有足够大的制动器制动力，同时地面又能提供较高的附着力时，才能获得较大的地面制动力。一般情况下，汽车制动系统的制动器利用气压或液压均能提供足够大的制动器制动力，因而提高汽车制动效能的关键，则在于如何获得较大的附着力，而附着力又取决于纵向附着系数。

汽车抵抗侧滑的能力越强，则汽车制动时的方向稳定性就越好。而抵抗侧滑的能力主要受侧向附着力的影响，当汽车侧向力大于侧向附着力时，汽车完全丧失了抵抗侧滑的能力，因此汽车制动时，其方向不可控制，会失去方向稳定性。侧向附着力的大小等于地面对车轮的垂直反力和侧向附着系数的乘积，当汽车结构参数、使用条件一定时，其垂直反力可认为是个定值，因此，汽车制动时的方向稳定性取决于车轮与路面间的侧向附着系数。

（2）附着系数的大小与车轮是否抱死紧密相关

仔细观察汽车在硬路面上的制动过程，发现轮胎留在地面上的印痕从车轮滚动到抱死拖滑是一个渐变的过程，如图4-9所示，大致认为制动时车轮的运动经历三个阶段。

1）纯滚动阶段。开始制动初期，轮胎印痕与胎面花纹基本一致，车轮作纯滚动，如图4-9a所示。

2）边滚边滑阶段。随着制动强度的加大，轮胎印痕由开始清晰逐渐变得模糊，车轮的滑移成分逐渐增加，车轮处于边滚边滑状态，如图4-9b所示。

图4-9 轮胎在路面上的制动印痕

3）纯滑移阶段。当制动强度达到最大时，轮胎印痕变成一条粗黑的拖印，车轮抱死拖滑处于纯滑移状态，如图4-9c所示。若汽车制动器制动力足够，车轮抱死拖滑则是车轮运动的最终形式。

（3）车轮最佳制动状态 通常，汽车制动器的制动力都足够大，若能获得较好的附着条件，则制动时就可得到较大的地面制动力。一般，当汽车其他条件一定时，附着系数越大，附着力就越大，则地面产生的最大制动力也就越大；而侧向附着系数越大，则汽车抵抗侧滑的能力就越强。由于汽车制动时，附着系数随车轮的滑移率而变，因此制动车轮处于不同的运动形式则会有不同的制动效果。(www.xing528.com)

行车时，若猛地踩下制动踏板，较大的制动器制动力就会使车轮抱死拖滑。一旦车轮抱死拖滑，汽车制动力就会减少，将导致制动距离增加。更为严重的是汽车完全丧失了抵抗侧滑的能力。此时，若后轮抱死拖滑，则汽车将会出现严重的甩尾、侧滑，高速制动时甚至出现急转掉头现象；若前轮抱死拖滑，则汽车将丧失转向能力，对汽车的安全行车造成极大的危害。另外，车轮抱死拖滑后，轮胎与路面将产生剧烈的相对摩擦运动使轮胎温度升高，磨损加剧，同时使附着系数进一步下降。

制动时，若将各个车轮的滑移率都控制在20%左右，则能利用道路的峰值附着系数φ_P，获得较大的侧向附着系数，从而使汽车能以最大的地面制动力制动，在最短的制动距离内停车，并具有良好的制动方向稳定性，同时轮胎的磨损也减少。这就是车轮的最佳制动状态。

提示：汽车制动时，要获得最佳制动状态，单靠普通的制动系统是无法做到的，靠驾驶人高超的操作制动踏板水平也是不现实的，而采用防抱死制动装置却能够实现这个要求。随着汽车行驶速度的提高以及道路交通流量的加大，对汽车制动效能以及制动时的方向稳定性要求越来越高，因此，现代汽车普遍采用电子控制防抱死制动系统

3.防抱死制动系统如何工作

ABS的工作原理如图4-10所示，常规制动时，如一般制动点制动、下坡控制车速过高的制动，车轮并不会趋于抱死状态，ABS只是处于准备状态而并不干涉普通制动器的正常制动。紧急制动时，当四轮中的任何一轮即将抱死时，ABS ECU则根据车轮转速传感器输入的信号判定该车轮趋于抱死状态，输出指令给ABS压力调节器，ABS压力调节器则依据输入指令控制该车轮上制动分泵中的制动液压，从而达到防止该车轮抱死的目的。

图4-10 ABS工作原理示意图

当ABS出现故障时，制动系脱开ABS而恢复到普通的制动系，仍可进行正常制动，但制动力增大后，可使车轮制动抱死，制动效果变差。此时，ABS警告灯闪亮，以提示驾驶人进行维护。

4.使用防抱死制动系统有哪些优点

装有防抱死制动系统的汽车，与不装备ABS的汽车相比较，具有如下优点。

（1）制动距离最短 ABS可自动保证在不同路面的情况下都能获得满意的车轮滑移率，可得到最大的地面制动力，从而使制动距离最短。

（2）制动方向稳定性最好 装ABS的汽车，由于滑移率控制精确，车轮不抱死，其轮胎和路面之间的侧向附着系数较大，因此在制动时具有较大的抗侧滑能力，所以汽车在转弯制动、高速制动或在低附着系数路面上制动时都具有良好的方向稳定性，可避免汽车制动时的侧滑、甩尾和丧失转向能力。资料表明，装有ABS的车辆，因车轮侧滑引起的事故比例可下降8%左右。

（3）轮胎磨损减少 装ABS的汽车，因车轮制动不抱死，故避免了因抱死而使轮胎和地面剧烈摩擦拖出黑印时所引起的强烈磨损，大大延长了轮胎的使用寿命。据资料统计，紧急制动一次轮胎抱死拖出黑印的磨损量，相当于正常行驶200km的磨损量。因此，ABS可减少轮胎的磨损。经测定，汽车在紧急制动时，车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，已超过一套防抱死制动系统的造价。因此，装用ABS具有一定的经济效益。

（4）具有自诊断能力 ABS工作时，如果发现系统内部有故障，就会自动记录，并点亮ABS故障警告灯，让普通制动系统继续工作。此时，利用自诊断故障码，可迅速找到故障位置，有利于快速排除故障。

（5）使用方便，工作可靠 防抱死制动系统的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别，制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS就会根据情况自动进入工作状态，如遇雨雪路滑，驾驶人也没有必要使用一连串的点制动方式进行制动，防抱死制动系统会使制动状态保持在最佳点，同时ABS工作十分可靠。