探討汽車ABS性能測試方法研究

1、探討汽車ABS性能測試方法研究    0 引言汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（簡稱 ABS）能夠提高車輛緊急制動(dòng)時(shí)的操縱穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離,是提高車輛主動(dòng)安全性的重要裝置。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本裝備。隨著汽車行駛車速的提高及人們對道路交通安全的日益重視，對數(shù)量龐大的汽車ABS 的性能進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、有效地檢測成為目前國內(nèi)的汽車檢測行業(yè)一項(xiàng)重要任務(wù)。1 汽車 ABS 的原理ABS是在傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)系統(tǒng)中增加輪速傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥和電子控制器（ECU）等，使汽車在制動(dòng)過程中能實(shí)時(shí)判定車輪的滑移率，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用在車輪上的制動(dòng)力矩，防止車輪抱

2、死而取得最佳制動(dòng)效能的一套電子控制裝置。它能提高汽車制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動(dòng)距離，使汽車制動(dòng)更為安全有效。隨著汽車行駛速度的提高、道路行車密度的增大以及人們對汽車行駛安全性的要求越來越高，ABS 作為一種主動(dòng)安全裝置，已經(jīng)成為汽車上的一種必備的安全設(shè)備。1.1 防抱死控制基本原理汽車制動(dòng)過程中，車速和輪速之間存在著速度差，也就是車輪與地面之間有滑移現(xiàn)象，滑移的程度用滑移率表示?；坡逝c汽車和地面間的縱向附著系統(tǒng)縱和側(cè)向附著系數(shù)橫的關(guān)系呈一定的非線性曲線關(guān)系，如所示。縱向附著系數(shù)縱的大小與制動(dòng)距離的長短直接相關(guān)；側(cè)向附著系數(shù)橫的大小直接決定汽車防側(cè)滑的能力的大小?；频某潭?/p>

3、與制動(dòng)的距離、制動(dòng)時(shí)的方向可控性和制動(dòng)的平穩(wěn)性密切相關(guān)。由圖可知，綜合考慮縱向和側(cè)向附著系數(shù)，最佳滑移率一般在20%左右，此時(shí)地面制動(dòng)力最大。經(jīng)實(shí)踐證明，不同附著系數(shù)的路面最佳滑移率是不同的，但相差不大，在10%30%之間。1.2 ABS 的基本工作原理ABS 通常由輪速傳感器、壓力調(diào)節(jié)單元、電子控制單元、齒圈、線束、管路和ABS 報(bào)警燈組成。正常工作條件下，汽車在制動(dòng)時(shí)，由安裝在車輪附近的輪速傳感器測量出車輪的瞬間轉(zhuǎn)速并將信號輸送給ABS 電控單元，電子控制單元計(jì)算出此時(shí)車輪角減速度和車輛的行駛速度，并依據(jù)瞬時(shí)車速與輪速計(jì)算出車輛的滑移率，控制器依據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型操縱壓力調(diào)節(jié)器調(diào)整制動(dòng)管路中

4、的制動(dòng)液壓力，改變制動(dòng)器的制動(dòng)力，使車輛滑移率保持在15%20%左右時(shí)，此時(shí)汽車可以獲得較大制動(dòng)力，車輪處于半抱半滾的狀態(tài)，車輛的制動(dòng)方向穩(wěn)定性較好，車輛的制動(dòng)性能處于最佳狀態(tài)1。2 汽車 ABS 性能的試驗(yàn)方法目前國內(nèi) ABS 性能檢測的依據(jù)是GB13594-2003機(jī)動(dòng)車和掛車的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能和試驗(yàn)方法，ABS 性能的一個(gè)重要評價(jià)指標(biāo)是其在不同附著系數(shù)路面上的附著系數(shù)利用率。附著系數(shù)利用率為防抱死裝置工作時(shí)的最大制動(dòng)強(qiáng)度和附著系數(shù)的比值。目前，我國汽車ABS 性能試驗(yàn)方法主要有室外就車道路試驗(yàn)和室內(nèi)臺架試驗(yàn)兩種。2.1 室外就車道路試驗(yàn)汽車制動(dòng)系統(tǒng)安裝ABS 的目的首先是要提高車輛在低

5、附著系數(shù)路面緊急制動(dòng)時(shí)的操作穩(wěn)定性，其次是追求縮短制動(dòng)距離。在ABS 的室外就車道路試驗(yàn)時(shí)使用以低附著系數(shù)道路為主的多種狀態(tài)試驗(yàn)路面：結(jié)冰路面、積雪路面、潮濕路面、干燥路面等。由于在自然環(huán)境中這幾種路面的組合是很難同時(shí)出現(xiàn)的，所以ABS 的道路試驗(yàn)是在專門建造的特種路面試驗(yàn)場進(jìn)行的。目前我國對裝用ABS 的車輛室外就車試驗(yàn)主要進(jìn)行如下幾項(xiàng)試驗(yàn)及其項(xiàng)目評價(jià):（1）直線行駛緊急制動(dòng)試驗(yàn):在某一均勻附著系數(shù)路上進(jìn)行直線緊急制動(dòng)試驗(yàn)。主要評價(jià)裝有ABS 的車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、制動(dòng)側(cè)滑量等制動(dòng)性能;（2)轉(zhuǎn)向行駛緊急制動(dòng)試驗(yàn):包括躲避障礙制動(dòng)試驗(yàn)和曲線行駛制動(dòng)試驗(yàn)。主要評價(jià)裝有ABS 的車輛的橫

6、擺角速度、側(cè)偏角、蛇行狀態(tài)等制動(dòng)操縱穩(wěn)定性能;（3)ABS 實(shí)用性試驗(yàn):通過對裝有ABS 的車輛進(jìn)行可靠性道路強(qiáng)化試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。主要評價(jià)裝有ABS 的車輛的制動(dòng)踏板反沖力及其行程變化、誤動(dòng)作情況、車身振動(dòng)，以及ABS 系統(tǒng)噪聲與系統(tǒng)工作可靠性等實(shí)用性2。室內(nèi)道路就車試驗(yàn)法檢驗(yàn)ABS 性能的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、簡便、能真實(shí)的反映實(shí)際工作中汽車ABS 的制動(dòng)性能，能綜合反映汽車其他系統(tǒng)如轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、懸架系統(tǒng)機(jī)構(gòu)等對汽車ABS性能的影響，不需要大型設(shè)備與廠房。但是，也有很多不足之處：（1）試驗(yàn)費(fèi)用高、試驗(yàn)周期長。ABS 性能專用試驗(yàn)跑道的建造費(fèi)用達(dá)幾千萬人民幣，測試設(shè)備價(jià)格在幾百萬以上。（2）試驗(yàn)精度低。只能

7、反映ABS 整車制動(dòng)性能的好壞，而對于各輪的制動(dòng)狀況及制動(dòng)力的分配，雖能定性分析，但不易取得定量的數(shù)值。（3）消耗燃料，磨損輪胎，緊急制動(dòng)時(shí)的沖擊載荷對汽車各部件都有不良的影響，具有一定的危險(xiǎn)性。（4）重復(fù)性較差。制動(dòng)距離的長短和制動(dòng)減速度的大小，每次測試的結(jié)果都有所差異。（5）除道路附著系數(shù)條件要求外，還受到自然條件如天氣，溫度等的限制3。2.2 室內(nèi)臺架試驗(yàn)由于室外就車道路試驗(yàn)法存在諸多缺點(diǎn)，因此，國內(nèi)外許多廠商研究開發(fā)了ABS 室內(nèi)臺架試驗(yàn)臺。利用臺架試驗(yàn)方法來檢測ABS 的綜合性能，從而達(dá)到節(jié)約測試費(fèi)用，縮短測試周期，增加測試的安全性和可靠性的目的。我國目前普遍采用臺架試驗(yàn)?zāi)M道路試驗(yàn)

8、法。常用的ABS 檢測試驗(yàn)臺由滾筒式慣性制動(dòng)試驗(yàn)臺，信號采集系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)等組成。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過滾筒式慣性制動(dòng)試驗(yàn)臺使車輛靜止，用滾筒模擬各種附著系數(shù)的路面和行車速度，車輪置于滾筒上，滾筒的線速度代表車速，車輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能通過飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行模擬，通過飛輪慣量的不同組合，使臺架試驗(yàn)和汽車道路試驗(yàn)慣量相等。通過信號采集系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速信號和各制動(dòng)輪缸制動(dòng)壓力變化的信號并輸入計(jì)算機(jī)，再通過計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)計(jì)算分析ABS 系統(tǒng)的工作過程及其性能。這種臺架測試法檢驗(yàn)制動(dòng)性能的優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速完成測試，大大提高了檢測效率，而且安全、不受外界條件的限制、重復(fù)性較好、能測得各車輪的制動(dòng)全過程，節(jié)約資金和時(shí)間。

9、但是模擬道路實(shí)驗(yàn)畢竟與實(shí)際道路狀況有所區(qū)別，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能完全反應(yīng)ABS 性能的真實(shí)情況。3 汽車 ABS 性能試驗(yàn)的發(fā)展趨勢常用的試驗(yàn)方法總有不如人意之處，近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展以及車輛動(dòng)力學(xué)模型的不斷完善，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車開發(fā)和測試中運(yùn)用的越來越多。在汽車ABS 的性能測試中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將成為一種重要手段。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少等優(yōu)點(diǎn)，是分析評價(jià)裝備性能的重要工具。仿真技術(shù)把部分實(shí)際產(chǎn)品利用計(jì)算機(jī)接口嵌入到軟件環(huán)境中去，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康娜我?/p>

10、組合軟件模塊及實(shí)際部件，構(gòu)成不同形式的閉環(huán)仿真系統(tǒng)完成對ABS 性能評價(jià)。通過計(jì)算機(jī)輸入車輛及道路情況參數(shù)，模擬不同的車輛及路面情況。當(dāng)測試結(jié)束后，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力來分析 ABS 的制動(dòng)性能。同時(shí)，它還可以測試 ABS 各零部件的性能,如壓力調(diào)節(jié)器電磁閥的動(dòng)作規(guī)律等性能，但是目前國內(nèi)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)臺架試驗(yàn)只是處于研究階段，還沒有成熟的檢測設(shè)備，相信隨著技術(shù)的逐漸成熟，未來ABS 計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)將會成為主流4。4 結(jié)論隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，ABS 的質(zhì)量越來越好，其價(jià)格越來越低。作為一個(gè)主動(dòng)安全裝置，其在道路行駛安全中起著重要的作用，其性能的好壞直接影響到人的安全問題。本文介紹了目前

11、使用汽車ABS 性能測試的方法。ABS 性能檢測還沒有一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)，常用的室外道路就車試驗(yàn)和室內(nèi)臺架試驗(yàn)都存在不少缺點(diǎn)，ABS 計(jì)算機(jī)仿真臺架試驗(yàn)方法的發(fā)展將成為焦點(diǎn)。參考文獻(xiàn) (References)1林秀君，林怡青，彭美春等.汽車ABS 檢測試驗(yàn)臺機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案J.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，23（4）：31-36.2魏朗，郭榮慶.ABS 道路試驗(yàn)項(xiàng)目及評價(jià)方法分析J.山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，10（2）：31-35.3劉石鳴.汽車ABS 性能的臺架測試方法研究D.武漢：武漢理工大學(xué)，2006.4劉石鳴，徐立.汽車ABS 性能的臺架試驗(yàn)評價(jià)方法研究J.專用汽車，2006，8：43-46.5趙奇平，陳漢訊，徐達(dá)偉.汽車、摩托車ABS 性能試驗(yàn)臺開發(fā)J.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，24（5）：85-87.6曹華，林怡青，彭美春等.汽車ABS 性能虛擬測試系統(tǒng)的研究J.車輛與動(dòng)力技術(shù)，2005，1（1）：1-5.7劉建房，李以