ABS
有什麼用?
•在急剎車的情況下保證車輛方向可控來躲避障礙,是一項安全配置。
•提升急剎車的情況下的剎車效果,縮短剎車距離。
•在鬆軟的路面上,比如沙地、雪地,ABS會明顯增加剎車距離。因為在這種情況下鎖緊的車輪會擠壓路面而形成隆起,進而陷入土堆,而使用ABS的車輛則能輕易越過跟減少這樣的隆起。這使ABS控制的車輛在野外或雪地能更快速的移動。ABS能夠加強車輛在各種情況下的操縱性,一般的駕駛在急剎車過程中仍然能夠繞過障礙物,這在沒有ABS的狀況一般駕駛是幾乎是完全不可能辦到的,從而可以大大提升駕駛安全性。
誤區:
•裝有ABS系統的汽車在使用剎車時,剎車踏板會有上下震動的現象,這便是ABS在正常工作。ABS工作時就相當於以很高的頻率進行點剎,於是在緊急情況下踩制動踏板,肯定會感到制動踏板在顫動,同時也會聽到制動總泵發出的「噠噠」聲,由於制動總泵在不斷調整制動壓力,從而對制動踏板有連續的反饋力。因此,在這種情況下,一定要「堅定不移」地踩住制動踏板,同時採取積極措施避險。
•ABS系統只有在車輪近似於抱死時起作用,而並不是每次採取制動時都工作,ABS工作時可以通過聲音和制動踏板感覺出來。
•ABS警告燈突然亮起無須慌張,車子的制動系統仍正常,但已不具備ABS功能,請儘快檢修;若ABS和手剎燈同時點亮,則說明車輛的制動系統可能出現嚴重故障。
原理:
防抱死制動系統是利用閥體內的一個橡膠氣囊,在踩下剎車時,給予剎車油壓力,充斥到ABS的閥體中,此時氣囊利用中間的空氣隔層將壓力返回,使車輪避過鎖死點。當車輪即將到達下一個鎖死點時,剎車油的壓力使得氣囊重複作用,如此在一秒鐘內可作用60~120次,相當於不停地剎車、放鬆,即相似於機械的「點剎』。因此,ABS防抑死系統,能避免在緊急剎車時方向失控及車輪側滑,使車輪在剎車時不被鎖死,不讓輪胎在一個點上與地面摩擦,從而加大摩擦力,使剎車效率達到90%以上,同時還能減少剎車消耗,延長剎車輪鼓、碟片和輪胎兩倍的使用壽命。裝有ABS的車輛在幹柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分別達到80%—90%、30%—10%、15%—20%。
汽車在制動時,車速與輪速之間產生速度差,車輪發生滑動現象。滑動率的定義為:在非制動狀態(滑動率為0)下,制動附著係數等於0;在制動狀態下,滑動率達到最優滑動率時,制動附著係數最大,在此之前的區域為穩定區域;之後,隨著滑動率的增大制動附著係數反而減少,側向附著係數也下降很快,汽車進入不穩定區域,特別是當滑動率為100%時,側向附著係數接近於0,也就是汽車不能承受側向力,這是很危險的。所以應將制動滑動率控制在穩定區域內。附著係數的大小取決於道路的材料、狀況以及輪胎的結構、胎面花紋和車速等因素。
在制動時車輪由於制動力矩的作用,地面給車輪一個制動力。隨著制動力矩的增大,制動壓力增大,車輪速度開始降低,滑動率和車輪轉矩增大。可以認為在最優滑動率之前,車輪轉矩和制動力矩同步增長,這就是說,在該階段車輪減速度和制動力矩增大速度成正比且在該區域制動主要是滑轉。但是,繼續增大制動力矩,滑動率超過最優滑動率後進入不穩定區域,車輪的滑轉程度不斷增加,制動附著係數將減少,側向附著係數將迅速降低。最終使車輪速度大幅度減少直至車輪抱死,這期間的車輪減速度非常大。輪胎印跡的變化經歷了車輪自由滾動、制動和抱死三個過程。
ABS系統中,能夠獨立進行制動壓力調節的制動管路稱為控制通道。如果對某車輪的制動壓力可以進行單獨調節,這種控制方式稱為獨立控制;如果對兩個(或兩個以上)車輪的制動壓力一同進行調節,則稱這種控制方式為一同控制。在兩個車輪的制動壓力進行一同控制時,如果以保證附著力較大的車輪不發生制動抱死為原則進行制動壓力調節,稱這種控制方式為按高選原則一同控制;如果以保證附著力較小的車輪不發生制動抱死為原則進行制動壓力調節,則稱這種控制方式為按低選原則一同控制。
按照控制通道數目的不同,ABS系統分為四通道、三通道、雙通道和單通道四種形式,而其布置形式卻多種多樣。
儀表上ABS顯示燈
•四通道ABS
對應於雙制動管路的H型(前後)或X型(對角)兩種布置形式,四通道ABS也有兩種布置形式。為了對四個車輪的制動壓力進行獨立控制,在每個車輪上各安裝一個轉速傳感器,並在通往各制動輪缸的制動管路中各設置一個制動壓力調節分裝置(通道)。由於四通道ABS可以最大程度地利用每個車輪的附著力進行制動,因此汽車的制動效能最好。但在附著係數分離(兩側車輪的附著係數不相等)的路面上制動時,由於同一軸上的制動力不相等,使得汽車產生較大的偏轉力矩而產生制動跑偏。因此,ABS通常不對四個車輪進行獨立的制動壓力調節。
•三通道ABS
四輪ABS大多為三通道系統,而三通道系統都是對兩前輪的制動壓力進行單獨控制,對兩後輪的制動壓力按低選原則一同控制。
按對角布置的雙管路制動系統中,雖然在通往四個制動輪缸的制動管路中各設置一個制動壓力調節分裝置,但兩個後制動壓力調節分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的,實際上仍是三通道ABS。由於三通道ABS對兩後輪進行一同控制,對於後輪驅動的汽車可以在變速器或主減速器中只設置一個轉速傳感器來檢測兩後輪的平均轉速。
汽車緊急制動時,會發生很大的軸荷轉移(前軸荷增加,後軸荷減小),使得前輪的附著力比後輪的附著力大很多(前置前驅動汽車的前輪附著力約佔汽車總附著力的70%-80%)。對前輪制動壓力進行獨立控制,可充分利用兩前輪的附著力對汽車進行制動,有利於縮短制動距離,並且汽車的方向穩定性卻得到很大改善。
•雙通道ABS
雙通道ABS在按前後布置的雙管路制動系統的前後制動管路中各設置一個制動壓力調節分裝置,分別對兩前輪和兩後輪進行一同控制。兩前輪可以根據附著條件進行高選和低選轉換,兩後輪則按低選原則一同控制。
對於後輪驅動的汽車,可以在兩前輪和傳動系中各安裝一個轉速傳感器。當在附著係數分離的路面上進行緊急制動時,兩前輪的制動力相差很大,為保持汽車的行駛方向,駕駛員會通過轉動轉向盤使前輪偏轉,以求用轉向輪產生的橫向力與不平衡的制動力相抗衡,保持汽車行駛方向的穩定性。但是在兩前輪從附著係數分離路面駛入附著係數均勻路面的瞬間,以前處於低附著係數路面而抱死的前輪的制動力因附著力突然增大而增大,由於駕駛員無法在瞬間將轉向輪迴正,轉向輪上仍然存在的橫向力將會使汽車向轉向輪偏轉方向行駛,這在高速行駛時是一種無法控制的危險狀態。
雙通道ABS多用於制動管路對角布置的汽車上,兩前輪獨立控制,制動液通過比例閥(P閥)按一定比例減壓後傳給對角後輪。對於採用此控制方式的前輪驅動汽車,如果在緊急制動時離合器沒有及時分離,前輪在制動壓力較小時就趨於抱死,而此時後輪的制動力還遠未達到其附著力的水平,汽車的制動力會顯著減小。而對於採用此控制方式的後輪驅動汽車,如果將比例閥調整到正常制動情況下前輪趨於抱死時,後輪的制動力接近其附著力,則緊急制動時由於離合器往往難以及時分離,導致後輪抱死,使汽車喪失方向穩定性。由於雙通道ABS難以在方向穩定性、轉向操縱能力和制動距離等方面得到兼顧,因此目前很少被採用。
•單通道ABS
所有單通道ABS都是在前後布置的雙管路制動系統的後制動管路中設置一個制動壓力調節裝置,對於後輪驅動的汽車只需在傳動系中安裝一個轉速傳感器。對於後輪驅動的汽車,可以在兩前輪和傳動系中各安裝一個轉速傳感器。當在附著係數分離的路面上進行緊急制動時,兩前輪的制動力相差很大,為保持汽車的行駛方向,駕駛員會通過轉動轉向盤使前輪偏轉,以求用轉向輪產生的橫向力與不平衡的制動力相抗衡,保持汽車行駛方向的穩定性。
在兩前輪從附著係數分離路面駛入附著係數均勻路面的瞬間,以前處於低附著係數路面而抱死的前輪的制動力因附著力突然增大而增大,由於駕駛員無法在瞬間將轉向輪迴正,轉向輪上仍然存在的橫向力將會使汽車向轉向輪偏轉方向行駛,這在高速行駛時是一種無法控制的危險狀態。
在制動時輪速傳感器測量車輪的速度,如果一個車輪有抱死的可能時,車輪減速度增加很快,車輪開始滑轉。如果該減速度超過設定的值,控制器就會發出指令,讓電磁閥停止或減少車輪的制動壓力,直到抱死的可能消失為止。為防止車輪制動力不足,必須再次增加制動壓力。在自動制動控制過程中,必須連續測量車輪運動是否穩定,應通過調節制動壓力(加壓、減壓和保壓)使車輪保持在制動力最大的滑轉範圍內。制動控制的參數一般為車輪的減速度、加速度以及滑動率的三者綜合。
在制動開始時,制動壓力和車輪角減速度增加,在階段1末,即輪減速度達到設定的門限值-a,(這裡指絕對值),相應的電磁閥轉換到「壓力保持」狀態,同時形成參考車速並在給定的斜率下作相應遞減,滑動率的值是由參考車速計算得出,如果滑動率小於門限值,系統則進行一段保壓(階段2),當滑動率大於門限值,電磁閥轉換到「壓力下降」的狀態,即階段3,由於制動壓力下降,車輪的角減速度回升,當達到-a值時,制動壓力開始保持(第4階段),當輪角減速度隨著車輪的回升達到加速,達到門限值+a,這時壓力仍然保持,讓車輪進一步回升到門限值+Ak(表明是高附著係數路面),這時使制動壓力再次增加(第5階段),使車輪角加速度下降,;當車輪角加速度再回到+Ak時,進行保壓(第6階段);車輪角加速度值回落到+a值,此時車輪已進入穩定製動區域,並且稍有制動不足,這一區域的制動時間要儘可能延長,因此,階段7的制動壓力採用小的階梯上升,一般較初始壓力梯度小得多,直到車輪減速度再次超過門限值-a值,以後的控制循環過程就和前面一樣了。
發展歷史:
世界上第一臺防抱死制動系統 ABS(Anti-locked Brake System), 在 1950 年問世,首先被應用在航空領域的飛機上, 1968 年開始研究在汽車上應用。 70 年代,由於歐美七國生產的新型轎車的前輪或前後輪開始採用盤式制動器,促使了 ABS 在汽車上的應用。 1980 年後,電腦控制的 ABS 逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴大。到目前為止,一些中高級豪華轎車,如德國的奔馳、寶馬、奧迪、保時捷、歐寶等系列,英國的勞斯來斯、捷達、路華、賓利等系列,義大利的法拉利、的愛快、領先、快意等系列,法國的波爾舍系列,美國福特的 TX3 、 30X 、紅慧星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風等系列,日本的思域,凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女 300Z 等系列,均採用了先進的 ABS 。到 1993 年,美國在轎車上安裝 ABS 已達 46% ,現今在世界各國生產的轎車中有近 75% 的轎車應用 ABS 。
現今全世界已有本迪克斯、波許、摩根 . 戴維斯、海斯 . 凱爾西、蘇麥湯姆、本田、日本無限等許多公司生產 ABS ,它們中又有整體和非整體之分。預計隨著轎車的迅速發展,將會有更多的廠家生產。
ABS系統的發展可以追溯到本世紀初期,早在1928年制動防抱理論就被提出,在30年代機械式制動防抱系統就開始在火車和飛機上獲得應用,博世(BOSCH)公司在1936年第一個獲得了用電磁式車輪轉速傳感器獲取車輪轉速的制動防抱系統的專利權。
進入50年代,汽車制動防抱系統開始受到較為廣泛的關注。福特(FORD)公司曾於1954年將飛機的制動防抱系統移置在林肯(LINCOIN)轎車上,凱爾塞•海伊斯(KELSEHAYES)公司在1957年對稱為「AUTOMATIC」的制動防抱系統進行了試驗研究,研究結果表明制動防抱系統確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制,並且能夠縮短制動距離;克萊斯勒(CHRYSLER)公司在這一時期也對稱為「SKIDCONTROL」的制動防抱系統進行了試驗研究。由於這一時期的各種制動防抱系統採用的都是機械式車輪轉速傳感器的機械式制動壓力調節裝置,因此,獲取的車輪轉速信號不夠精確,制動壓力調節的適時性和精確性也難於保證,控制效果並不理想。
隨著電子技術的發展,電子控制制動防抱系統的發展成為可能。在60年代後期和70年代初期,一些電子控制的制動防抱系統開始進入產品化階段。凱爾塞•海伊斯公司在1968年研製生產了稱為「SURETRACK」兩輪制動防抱系統,該系統由電子控制裝置根據電磁式轉速傳感器輸入的後輪轉速信號,對制動過程中後輪的運動狀態進行判定,通過控制由真空驅動的制動壓力調節裝置對後制動輪缸的制動壓力進行調節,並在1969年被福特公司裝備在雷鳥(THUNDERBIRD)和大陸•馬克III(CONTINENTALMKIII)轎車上。克萊斯勒公司與本迪克斯(BENDIX)公司合作研製的稱為「SURE-TRACK」的能防止4個車輪被制動抱死的系統,在1971年開始裝備帝國(IMPERIAL)轎車,其結構原理與凱爾塞•海伊斯的「SURE-TRACK」基本相同,兩者不同之處,只是在於兩個還是四個車輪有防抱制動。博世公司和泰威士(TEVES)公司在這一時期也都研製了各自第一代電子控制制動防抱系統,這兩種制動防抱系統都是由電子控制裝置對設置在制動管路中的電磁閥進行控制,直接對各制動輪以電子控制壓力進行調節。別克(BUICK)公司在1971年研製了由電子控制裝置自動中斷發動機點火,以減小發動機輸出轉矩,防止驅動車輪發生滑轉的驅動防抱轉系統.瓦布科(WABCO)公司與奔馳(BENZ)公司合作,在1975年首次將制動防抱系統裝備在氣壓制動的載貨汽車上。第一臺防抱死制動系統ABS(Anti-lock Brake System),在1950年問世,首先被應用在航空領域的飛機上,1968年開始研究在汽車上應用。70年代,由於歐美七國生產的新型轎車的前輪或前後輪開始採用盤式制動器,促使了ABS在汽車上的應用。1980年後,電腦控制的ABS逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴大。到目前為止,一些中高級豪華轎車,如西德的奔馳、寶馬、雅迪、保時捷、歐寶等系列,英國的勞斯來斯、捷達、路華、賓利等系列,義大利的法拉利、的愛快、領先、快意等系列,法國的波爾舍系列,美國福特的TX3、30X、紅彗星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風等系列,日本的思域,凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女300Z等系列,均採用了先進的ABS。到1993年,美國在轎車上安裝ABS已達46%,現今在世界各國生產的轎車中有近75%的轎車應用ABS。
擴展閱讀:
•電子差速鎖
英文簡稱為EDS,又稱為EDL。它是ABS的一種擴展功能,用於鑑別汽車的輪子是不是失去著地摩擦力,從而對汽車的加速打滑進行控制。
EDS的工作原理比較容易理解。在汽車加速過程中,當電子控制單元根據輪速信號判斷出某一側驅動輪打滑時,EDS就自動開始工作,通過液壓控制單元對該車輪進行適當強度的制動,從而提高另一側驅動輪的附著利用率,提高車輛的通過能力。
當車輛的行駛狀況恢復正常後,電子差速鎖即停止工作。同普通車輛相比,帶有EDS的車輛可以更好地利用地面附著力,來提高車輛的運行性。可以說,EDS還是比較實用的。
差速鎖一般只裝配在高檔的越野車上,比如奧迪Q7,寶馬X5,奔馳GL等等,而且裝配三個差速鎖的車型也不多,一般只有中央差速鎖。
不能簡單的說ABS是否減少剎車距離,因為ABS工作後產生表現取決於車所處的路面情況,對比下雨溼滑的路面而言肯定是抱死的輪胎在路面剎車距離要遠。仔細看下ABS的工作原理就知道ABS需要表現的是安全和可操控性並非是一個簡單的剎車距離可以說明!在打滑的路面狀況下停車,我該踩制動踏板嗎?對於配備了ABS的汽車而言,絕對不要點剎制動踏板。有時人們在路面打滑的情況下會使用點剎技術,以防止車輪抱死,並使汽車儘量沿直線停車。而在配備了ABS的汽車上,車輪決不會鎖死,因此點剎只會讓車停得更慢。對於配備了ABS的汽車,在緊急剎車時,應用力踩下制動踏板,並在ABS起作用的整個過程中踩住踏板不放。您會感覺到踏板在抖動,有時甚至非常劇烈,但這是正常現象,因此不要鬆開制動踏板。
•防抱死制動系統真的有效嗎?
防抱死制動系統確實可以幫助您更好地停車。它可以防止車輪抱死,如果在打滑的路面上使用,您就可以在最短的距離內停車。但是,ABS真的可以防止交通事故嗎?這一點才是衡量ABS系統使用效果的真正標準。 為確定汽車在配備ABS裝置之後發生重大交通事故的機率是增大還是減小,美國公路安全保險協會(IIHS)展開了幾項研究工作。1996年度的研究結果表明,總體來看,配備ABS的汽車發生的重大交通事故並不比未配備ABS的汽車少。而且,儘管配備ABS的汽車在交通事故中確實較少造成其他車輛人員傷亡,但所造成的自身傷亡(尤其是ABS汽車單方事故)卻比未配備ABS的汽車更多。
有人認為,配備ABS的汽車的駕駛員使用ABS的方法不對。他們要麼是點剎制動踏板,要麼是在感到制動踏板抖動時鬆開了制動踏板。也有人認為,由於ABS允許駕駛員在緊急剎車過程中操控汽車方向,因此導致更多的駕駛員偏離路面,發生撞車。較新的統計信息表明,ABS汽車在事故發生率方面有所改善,但仍無證據表明ABS提高了整體安全性。