汽車ABS臺架檢測方法研究樣本

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便、實用的檢測設備儀器可利用外,已經能夠對汽車的整體技術狀況、汽車維修質量、汽車制造質量等進行檢測診斷并綜合評價,已被廣泛地應用于汽車制造、汽車使用管理、汽車維修等行業(yè)。汽車檢測站是綜合利用檢測診斷技術的場所,近10年來發(fā)展很快,據不完全統(tǒng)計,全國交通運輸部門建成并投入運行的汽車綜合性能檢測站已達1000多個,同時公安部門也建成了上千個汽車安全性能檢測站,加上部隊、石油、冶金系統(tǒng)自用的檢測站和汽車制造企業(yè)、汽車維修企業(yè)等所配置的自用檢測線,在用的檢測儀器近4萬多臺(套),已初步形成了全國性的汽車檢測網絡。交通運輸部門所建的汽車綜合性能檢測站,每條站設備儀器配置近20臺(套),功能較全、檢測診斷的項目及參數(shù)可達50多項。檢測設備多采用國內第四代、第五代產品或進口的先進產品,檢測系統(tǒng)以較高的起點應用了當計算機網絡和自動控制領域中的最新技術,硬件設計采用標準通用的工業(yè)控制方式,簡單合理、科學規(guī)范、內容豐富、功能強大,整個系統(tǒng)自動化程度高,易于擴充,適應性廣,可維護性好。系統(tǒng)采用集中與分散式相結合的網絡化工作模式,信號分步采集,數(shù)據集中管理,采用標準通用且性能穩(wěn)定可靠的計算機替代了單片(板)機,并采用計算機局域網絡結構徹底解決串行通訊方式的傳輸率低,可靠性差的問題,真正實現(xiàn)了所有電信號設備檢測入網的全自動檢測?！?.3現(xiàn)存ABS檢測手段及本論文主要研究的內容汽車制動性能是汽車主要性能之一,它關系到汽車的行駛安全性。ABS(Anti-LockBrakingSystem)制動防抱死系統(tǒng)是防止車輪抱死,減少汽車滑動和防止車輛側滑的主要裝置。然而,隨著車輛的使用以及一些其它因素,都可能導致汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)失靈或工作性能下降,給車輛的安全行駛帶來了隱患。1.3.1現(xiàn)存的ABS檢測手段現(xiàn)存的汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)的檢測手段主要包括自我診斷系統(tǒng)、儀表檢測和實車檢測三種手段。(1)自我診斷系統(tǒng)自我診斷系統(tǒng)主要由兩部分組成:診斷部分和顯示部分。診斷部分是控制器中的監(jiān)視電路,顯示部分是將檢測結果報告給駕駛員,一般多用警示燈。當ABS的某一部位發(fā)生故障時,診斷系統(tǒng)的監(jiān)視電路檢測到發(fā)生故障的部位,而且將檢測結果傳輸?shù)皆\斷系統(tǒng)的顯示部分,顯示部分將檢測結果以故障碼的形式顯示給駕駛員,駕駛員經過隨車ABS有關故障碼資料來確定發(fā)生故障的原因及部位。如通用汽車采用德科RWAL的自我診斷系統(tǒng),當故障碼顯示為4時,說明電磁閥線路短路。(2)儀表檢測儀表檢測主要是指用儀表測量ABS控制器插腳,根據有關故障診斷編碼來確定故障的部位。如奔馳系統(tǒng)使用的波許系列,為了檢測左傳感器工作是否正常,采用轉動車輪,用示波器或數(shù)字交流電壓表測量4＃和7＃腳,電壓應在0.1～3.0V之間,否則,車輪左傳感器工作不正常。(3)實車檢測實車檢測主要是指實車駕駛同時采用自我檢測系統(tǒng)或儀表測量來確定故障的原因及其部位。如檢查減速度傳感器需要使車輛以高于20公里／小時速度直線行駛,踏下制動踏板,觀察報警燈閃爍狀況來確定其是否工作是否正常。1.3.2現(xiàn)有檢測手段的不足根據中國交通部的有關規(guī)定,車輛的檢測職能部門主要有公安部門和各地的運輸管理部門。各地區(qū)大都建立了自己的檢測站,對車輛的技術狀況進行檢測。汽車制動性能的好壞,將直接影響到汽車的行駛的安全和動力性能的發(fā)揮,因此,及時發(fā)現(xiàn)和排除制動系統(tǒng)的故障,保持汽車制動系統(tǒng)的良好狀態(tài)對確保汽車安全行駛非常重要。然而,現(xiàn)有檢測手段至今無法實現(xiàn)對汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)性能進行快速準確檢測,更無法滿足高效率、智能化檢測線的需求?，F(xiàn)有汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)檢測手段對于我們的檢測線要求存在著以下不足:(1)現(xiàn)在的檢測部門的檢測線趨于網絡化、智能化,高效率。而如果采用現(xiàn)有的檢測手段進行檢測,要求業(yè)務熟練的專業(yè)檢測人員手工檢測(如采用儀表測量,實車駕駛檢測),而且現(xiàn)有的檢測手段,對被檢測部分中的每一部分進行分步檢測,整個檢測程序復雜,而且效率極低。因此,現(xiàn)有的檢測手段不能滿足現(xiàn)在檢測線的需要。(2)現(xiàn)在檢測線檢測過程都是由微機控制,其結果準確率較高,而ABS現(xiàn)有的檢測手段,要求有人的參與完成,勢必有人為因素參與其中,其結果準確率降低。(3)現(xiàn)有的檢測手段有些要求實車駕駛檢測,因此要求場地較大,必須有人員親自駕駛,需要人員較多,危險性增加,而且測試時間較長,效率低,檢測結果可信度降低,因此,根本無法滿足現(xiàn)在的檢測線的要求。1.3.3本文主要研究的內容為了能夠在臺架上對整車汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)性能進行路面模擬試驗和檢測,適應現(xiàn)代檢測線的需要,我們提出一種檢測ABS性能的新方法并設計了汽車ABS檢測試驗臺。本文主要研究完成了以下內容:1.汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)工作過程分析。2.汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)檢測方法及檢測理論研究。3.汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)檢測試驗臺機械部分開發(fā)與研究。4.汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)檢測試驗臺測控部分開發(fā)與研究。第二章ABS對汽車使用性能的影響§2.1汽車制動時受力分析2.1.1制動力的產生對行駛著的汽車施加適當?shù)闹苿訒r,汽車就會平穩(wěn)的停住。這是因為制動過程中在輪胎和地面之間產生了與行進方向相反的摩擦力,把這個力稱為地面制動力。與地面制動力相關的摩擦系數(shù)叫做制動附著系數(shù)。制動附著系數(shù)的大小主要與汽車輪胎的表面和行駛路面以及踏板力有關,輪胎表面越完好,地面摩擦系數(shù)越大,則制動附著系數(shù)越大,地面制動力越大,能在較短距離內使汽車停下,反之亦然。在汽車制動的同時,由于運動時汽車車體本身已經具有了一定的運動慣量,因此,必然產生與各車輪地面制動力的合力大小相等、方向相反、作用在汽車質心上的慣性力。當左右地面制動力相等時,總制動力方向與汽車運動方向相反,汽車能夠沿著行進方向停住;當左右地面制動力不相等時,繞汽車質心產生一個旋轉力矩,此力矩會使汽車制動時跑偏。2.1.2側滑摩擦力在輪胎與地面的接觸的接觸面還存在著另外一個摩擦力,它與地面制動力方向不同,作用在車輪橫向上,這個力叫做側滑摩擦力(也叫側向力或轉彎力)。如同橫向風產生的不規(guī)則力作用在汽車的側面一樣,汽車需要克服這些力的影響,才能維持正常的行進方向。汽車轉彎時,轉動方向盤使車輪產生一個轉角,相應地產生了側滑摩擦力,能克服轉彎時離心力的作用,維持汽車的正常曲線運動。決定側滑摩擦力大小的摩擦系數(shù)叫做側向力系數(shù)。我們一般把后輪的側滑摩擦力叫做側向力,把前輪的側滑摩擦力叫做轉彎力。側向力的作用是保持汽車行進方向,轉彎力的作用是根據駕駛員的操作而改變汽車行進方向。一般來說,在同一路面上側向力越大,汽車行進的穩(wěn)定性越好;轉彎力越大操作性越好。反之,側向力和轉彎力很小或消失時,汽車就無法按照駕駛員的意圖正常行駛。綜上所述,汽車在制動過程中除了受縱向制動力,還要受到側滑摩擦力?？v向制動力的大小影響制動距離,側滑摩擦力的大小影響汽車行駛穩(wěn)定性?！?.2ABS對汽車行駛穩(wěn)定性的影響首先,我們先引入滑移率的定義。2.2.1滑移率的定義制動時車輪速度減小,在車速和輪速之間產生一個速度差。車速和車輪之間存在著速度差稱為滑移現(xiàn)象?；频某潭扔没坡时硎?即:滑移率＝［(車速－輪速)／車速］*100%從上式能夠看出,當車速等于車輪邊緣線速度時,滑移率為零。汽車制動時,兩者速度差別越大,滑移率越大,輪速為零,滑移率達到100％。2.2.2滑移率與側滑附著系數(shù)關系側滑附著系數(shù)和滑移率之間存在著密切關系,一般見圖2－1表示其特性。側向力系數(shù)β％滑移率100％圖2－1開始階段,當滑移率上升時,側向力系數(shù)開始下降,下降速度相對較慢。當滑移率繼續(xù)上升到超過β％后,側向力系數(shù)開始急速下降。當滑移率接近100%時,側向力系數(shù)漸趨于平緩,接近于零。2.2.3在無ABS或ABS失效時汽車制動運動分析(1)在無ABS或ABS失效時,踏下制動器踏板,汽車開始制動,制動器制動力矩不斷增大,車輪線速度不斷下降,直至被抱死。a．直線行駛時車輪被抱死時運動分析制動解除向行進方向力車輪抱死圖2－2圖2－2是車輪抱死時的汽車直線行駛時運動情況。滑移率上升,側向力系數(shù)下降。車輪完全抱死后,側向力系數(shù)基本為零,保持方向穩(wěn)定性的車輪側向力也接近于零。這種狀態(tài)很不穩(wěn)定,路面不均勻、左右地面制動力不相等時,即使對汽車施加很小的偏轉力矩,汽車就會產生不規(guī)則運動而處于危險狀態(tài),其運動方向發(fā)生變化,偏離原來的行駛路線,嚴重時會出現(xiàn)調頭的現(xiàn)象。同時,如果在汽車旋轉過程中將制動釋放,汽車就會沿著瞬時行駛方向急速駛出(如圖所示),這種情況無疑更加危險。b．曲線行駛圖2－3圖2－4圖2－5當只有前輪抱死時,由于前輪的轉彎力基本為零,駕駛員無法進行正常的轉向操作,汽車運動方向沿著行駛道路的切線方向駛出(具體如圖2－3所示)。當只有后輪抱死時,后輪的側向力接近于零,汽車不能保持原來的行駛方向,由于離心力和前輪轉向力的作用,汽車將如圖2－4所示,一面旋轉一面沿曲線行駛(這種運動叫做外旋轉)。當車輪全部被抱死時,轉彎力和側向力基本為零,汽車完全失去操縱性和方向穩(wěn)定性,如圖2－5所示,它的運動軌跡兼有前、后輪單獨抱死時的兩種運動軌跡,即一面作與駕駛無關的不規(guī)則運動,一面沿曲線的切線方向滑行。2.2.4ABS對汽車制動時穩(wěn)定性的影響從上面無有ABS或ABS失效時汽車在直線運動或曲線運動制動時分析,車輪在制動器制動力矩不斷增加的作用下極易被抱死,從而使汽車側滑摩擦力變小或消失,失去橫向穩(wěn)定性,汽車很容易偏駛甚至調頭,運動方向失去控制,在這種狀況下,對人和汽車都是非常危險的。因此,ABS對車輛行駛的方向穩(wěn)定性的影響至關重要?！?.3ABS對汽車制動性能的影響在汽車制動過程中,汽車是利用地面與輪胎之間的摩擦力來減速的。2.3.1滑移率與制動力系數(shù)的關系縱向制動附著系數(shù)和滑移率之間存在著密切關系,一般見下圖表示其特性。制動力系數(shù)最大λ％滑移率圖2－6從上圖能夠看出,在非制動狀態(tài)下,制動力系數(shù)等于零,滑移率等于零。隨著滑移率的增加,制動力系數(shù)開始迅速上升,地面制動力隨之上升,在滑移率達到λ％時,制動力系數(shù)達到最大,地面制動力達到最大,隨后,隨著滑移率的增加,制動力系數(shù)開始下降,地面制動力隨之下降。2.3.2對汽車在無ABS或ABS失效的情況下制動過程制動力分析①在無有ABS或ABS失去作用的情況下制動,在制動器制動力矩作用下,汽車速度開始下降,車輪的線速度同時下降,而且下降相對較快,滑移率迅速上升。與此同時,地面制動力隨之上升,而且上升速度較快。②增大制動器制動力矩,車輪線速度下降相對于汽車速度下降繼續(xù)增大,滑移率繼續(xù)上升,當滑移率上升到λ％時,制動力系數(shù)達到最大,制動力隨之達到最大,制動性能最好。③繼續(xù)增大制動器制動力矩,車輪線速度繼續(xù)下降,但汽車速度下降相對較慢,滑移率繼續(xù)上升,制動力系數(shù)開始下降,制動力隨之下降,直到車輪被完全抱死。2.3.3ABS對汽車制動力的影響從上面分析我們能夠看出,在無有ABS或ABS失效的情況下,車輪在制動器制動力矩逐漸增加的情況下,縱向制動力先增大后減小,因此,我們能夠分析出,ABS對于控制汽車制動力大小有顯著作用?！?.4ABS對汽車使用性能其它方面的影響在無有ABS時,車輪制動過程中很容易被抱死。車輪抱死后,由于某一部分與地面長時間摩擦,容易造成輪胎杯型磨損,輪胎表面的磨損也會不均勻,使輪胎磨損消耗費用增大。經大量研究表明,汽車在緊急制動時,車輪抱死所造成的輪胎累加磨損費用,已經超過了一套ABS的費用。因此,ABS對汽車的使用具有一定的經濟效益。另外,ABS使用比較方便,工作可靠。ABS的使用與普通的制動器幾乎沒有區(qū)別。制動時只要把腳踏在制動踏板上,ABS就會根據情況自動進入工作狀態(tài),如果遇到雨雪天或者路面較滑,駕駛員沒有必要用一連串的點剎方式進行剎車,ABS會自動進入狀態(tài)。綜上所述,ABS對提高車輛制動時的方向穩(wěn)定性,保持車輛制動時的轉向操縱能力,縮短汽車制動距離,減少輪胎表面磨損,減輕駕駛員疲勞程度起著非常重要的作用。第三章ABS臺架測試原理與測試方法的研究§3.1汽車道路制動時受力分析3.1.1汽車制動時受力分析(1)汽車制動時受力分析汽車制動時主要受力如圖3－1所示。vFjGFz1Fxb1圖3－1Fz2Fxb2圖3—1是汽車在水平路面上制動時受力情況,其中忽略了汽車滾動阻力偶矩、空氣阻力以及旋轉質量減速時產生的慣性力偶矩。圖中:Fz1——地面對前輪的法向反作用力;Fz2——地面對后輪的法向反作用力;Fxb1——地面對前輪的制動力;Fxb2——地面對后輪的制動力;G——汽車重力;Fj——制動時汽車產生的慣性力。汽車制動時,根據地面總制動力(Fxb1＋Fxb2)的大小作減速運動。制動時所產生的地面制動力等于車輪載荷G與地面附著系數(shù)之積。根據車輛制動時受力平衡分析,車輛運動時產生的慣性力(Fj)與地面總制動力的大小相等、方向相反,指向行駛方向而且作用在汽車質心上(如上圖所示)。制動過程中,汽車的動力學方程:Fz1＋Fz2＝G(3—1)Fxb1＋Fxb2＝Fjμ0(Fz1＋Fz2)＝－mdv∕dt(2)車輪制動時受力分析(3－2)(3—3)如果前后車輪與地面之間的摩擦系數(shù)相同(μ＝μ0),則:下面我們再分析制動時車輪受力情況。(具體如圖3－2所示)WvrFpTμrFxbFz圖3－2W——汽車作用在車輪上的重力;Fp——汽車作用在車輪軸上的慣性推力;r——車輪半徑;Fz——地面對車輪的法向支持力;Fxp——地面制動摩擦力力;Tμ——制動器制動力矩。車輪在制動過程中,外部受力有汽車經過車輪軸作用在車輪中心車身重力(W),方向垂直向下,另外,汽車經過車輪軸作用在車輪中心的推力(Fp)與汽車前進方向一致,推動汽車繼續(xù)向前行,促使車輪旋轉,方駛;地面作用在車輪邊緣的制動摩擦力(Fxb)向與汽車運動方向相反;制動器作用在車輪輪轂上的制動力。因此,產生了作用在車輪上,控制車輪轉動的兩個力矩:阻止車輪轉動的制動器制動力矩和地面制動力產生的促使車輪旋轉的車輪轉矩。由此可得車輪運動方程:mdv/dt=Fp–FxpJω２＝Fxpr–Tμ式中:m——車輪質量;v——汽車速度;Fxp——地面制動摩擦力;Fp——汽車作用在車輪上推力;r——車輪半徑;J——車輪轉動慣量;ω——車輪轉動角速度;Tμ——制動器制動力矩。兩個力矩的大小決定車輪的兩種旋轉狀態(tài):a.制動力矩大于車輪轉矩,車輪速度降低。b.制動力矩小于車輪轉矩,車輪速度升高。3.1.2汽車制動時各參數(shù)變化汽車制動后,各參數(shù)變化如圖3－3所示。速度(3—4)(3—5)汽車速度車輪線速度時間滑移率100％制動壓力滑移率車輪轉矩制動器制動力矩0滑移率％點000車輪減速度圖3－3抱死對汽車實施制動后,制動壓力上升,制動力矩隨之增加,車輪速度開始降低,滑移率和車輪轉矩增大。在滑移率達到％之前,車輪轉矩同制動力矩是％后,車輪轉矩隨滑移同步增長的(制動力矩比車輪轉矩增長的略快)到達。輪速度迅速下降,直至抱死。3.1.3汽車制動時運動分析結論(1)滑移率到達定旋轉。當滑移率超過％之前,能夠經過制動力矩即制動壓力來控制車輪穩(wěn)％后,車輪轉速對制動力矩很不敏感,不能經過制動處,則制率上升而減小,制動力矩繼續(xù)增大,車輪轉矩同制動力矩之差急劇增大,使車壓力來控制車輪的旋轉,車輪很容易報死。(2)經過圖3－3能夠看出,把制動過程的滑移率控制在動附著系數(shù)能夠保持較大,制動距離最短。(3)滑移率保持車的穩(wěn)定性和操縱性。時,側向附著系數(shù)也能夠保持較大值,能夠保持汽§3.23.2.1ABS基本作用汽車道路試驗ABS工作過程分析從上述分析中能夠看出,如果將車輛滑移率控制在過程中,把滑移率控制在％附近,車輛不但可％以獲得較高的縱向制動附著系數(shù),還能夠獲得較高的穩(wěn)定性和操縱性。但實際％不動,不可能做到,為此,將滑移率控制在附近,這樣同樣能夠使車輛獲得較大的制動力、行駛穩(wěn)定性以及操縱性。ABS制動防抱死系實現(xiàn)了上述目的:(1)汽車滑移率剛剛超過時,對車輪迅速而適當?shù)慕档椭苿訅毫?使制動力矩略小于車輪轉矩,恢復到滑移率以前的運動區(qū)域內。(2)再次把制動壓力提高到稍微超出滑移率處,控制在穩(wěn)定的滑移率點處,盡可能長時間保持車輪最佳運動狀態(tài)。3.2.2ABS基本組成及其工作原理汽車制動防報死系統(tǒng),簡稱ABS(Anti－LockBrakeSystem),是在汽車制動時,能夠自動調節(jié)制動壓力大小,防止車輪抱死,以獲得最佳制動性能(包括最佳方向穩(wěn)定性、正常轉向能力和最小制動距離)的裝置。(1)雙參數(shù)控制的ABS雙參數(shù)控制的ABS直接以車速、輪角速度作為參數(shù),保證滑移率在最佳范圍內,調整制動器制動力,防抱性能好?？墒钦麄€系統(tǒng)成本較高,結構復雜,因此現(xiàn)在已經較少使用,這里不作研究分析。(2)單參數(shù)控制的ABS它是經過控制車輪角速度,間接調整制動時的滑移率,實現(xiàn)制動防抱死功能。這種形式的ABS結構簡單,成本較低,當前得到廣泛應用。①基本組成ABS一般由電子控制模塊(電腦)、執(zhí)行器和車輪速度傳感器等組成。后輪速度傳感器傳感器轉子ABS執(zhí)行器前輪速度傳感器ABS電子控制模塊傳感器轉子盤式制動器分泵制動燈開關a)輪速傳感器圖3—4典型ABS示意圖它是用來檢測車輪的旋轉速度,一般為電磁感應式,有傳感頭和齒圈組成。前輪速度傳感器的傳感頭裝在轉向節(jié)上,后輪速度傳感器的傳感頭裝在后軸座上,齒圈分別裝在前輪鼓上和后驅動軸上,與車輪同速旋轉。傳感頭極軸端與齒圈之間間隙為1mm。由于電磁感應作用,在傳感頭感應線圈中,當齒圈隨車輪轉動時,會產生相應的脈沖電壓(正比關系),而且被送到電子控制元件輸入端進行放大和數(shù)據處理。b)電子控制模塊電子控制模塊多采用數(shù)字式控制,由運算電路、控制電路、信號輸入輸出電路、保護電路和穩(wěn)定檢測記憶電路組成。它的任務是儲存設定工況及程序,接收傳感器傳送來的信號,進行數(shù)據處理,比較判別,由其輸出端輸出指令信號并予以放大,驅動壓力調節(jié)器,完成制動調節(jié)任務,而且對系統(tǒng)具有故障自診斷、穩(wěn)壓保護的功能。如果系統(tǒng)失效,則能夠經過儀表板上的警示燈的閃爍來告知司機,并使制動回復到常規(guī)的狀態(tài)。c)執(zhí)行器執(zhí)行器也就是制動壓力調節(jié)器,它主要由控制單元—電磁閥來完成指令,減壓單元—儲液室、電泵配合工作。對于四通道制動系統(tǒng),每個車輪有一個電磁閥;而對于三通道的制動系統(tǒng),每個前輪有一個電磁閥,兩個后輪有一個電磁閥。電磁閥有三個液壓孔,分別與制動主缸和車輪制動分缸相連,并能實施壓力升高、保持、降低的調壓功能。下圖是ABS2s3/3電磁閥。圖3－5ABS2s3/3電磁閥1.回油路接口7.電磁線圈12.副彈簧2.過濾器3.無磁支撐環(huán)9.閥體4.卸荷閥5.進油閥6.支架8.檢查閥13.主彈簧10.車輪制動器分缸接口15.制動主缸接口11.承接盤a.工作間隙14.凹槽臺階電磁閥的工作:a)壓力升高在電磁閥不工作時,制動主缸接口和制動分缸接口直通,由于主動彈簧強度大,使進油閥開啟,制動器制動力矩增加。b)壓力保持當車輪的制動分缸中壓力增長到一定值時,進油閥關閉。支架就保持在中間狀態(tài),三個空間互相密封,制動壓力保持。c)壓力下降當電磁閥工作時,支架克服兩個彈簧的彈力,打開卸荷閥使制動分缸壓力降低。壓力降低,電磁閥就轉換到保持狀態(tài),或升壓的保持狀態(tài)。②ABS基本工作原理a)滑移率與附著系數(shù)之間的關系滑移率同附著系數(shù)之間的關系基本如圖3－6所示。附著系數(shù)縱向附著系數(shù)側向附著系數(shù)滑移率λ％圖3－6100％由圖3－6能夠看出,為了保證汽車在制動時具有較高的制動性能和較高的方向穩(wěn)定性,必須將滑移率控制在λ％(一般取值為20％)附近,ABS正是經過控制滑移率來提高汽車制動時的制動性能和方向穩(wěn)定性。b)ABS的工作過程汽車在制動時,駕駛員踏下制動踏板,液壓缸開始動作,制動蹄開始抱緊制動鼓,車輪速度下降。車輪速度傳感器開始采集車輪線速度信號,而且將其傳輸?shù)诫娮涌刂颇K中,電子控制模塊經過分析輸入的數(shù)據,確定車輪的減速度大小,而且將其與標準的數(shù)據進行比較分析確定是否減小或增加制動壓力,并將決定信息傳輸給液壓控制單元來執(zhí)行。當車輪減速度小于標準值時,即滑移率小于％,電子控制模塊向液壓控制元件發(fā)出指令繼續(xù)增加制動壓力,使制動力矩增大,車輪減速度增大。當車輪傳感器傳輸?shù)臄?shù)據經電子控制模塊分析得出大于標準值時,即滑移率大于％時,電子控制模塊向液壓控制元件發(fā)出減小制動壓力的指令,使制動力矩減小,車輪減速度減小,車輪不被抱死,使滑移率保持在這樣經過ABS重復作用,使滑移率保持在③控制參數(shù)的選擇汽車制動時,車輛滑移率是依據S＝1—(ωR/v)這個公式計算的,要精確測量滑移率,必須精確測量車輪轉動角速度ω、有效半徑R及車輛速度v。為此必須要有測量車輪轉速和車輛速度的專用設備。成本和可靠性一直是ABS發(fā)展的兩大障礙,為了降低成本,現(xiàn)代ABS均由車輪轉速傳感器、控制器和壓力調節(jié)器組成,而沒有車輛速度測試的設備,這是為了降低成本而不得不采取的措施。車輛的速度v是經過對車輪速度ωR的邏輯處理求得的,它與實際車速有一定差距,因此,在ABS術語中一直稱其為參考車速。當車輪傳感器的齒圈隨著車輪一同轉動時,齒圈邊緣掃掠過傳感頭,使傳感頭線圈的電感量、阻抗和品質因數(shù)發(fā)生改變,其變化量同轉速有關。這就將轉速的變化改變成電量的變化,由控制器的接收電路很容易測得車輪轉動角速度隨時間的變化函數(shù),即ω＝f(t)。對函數(shù)求導,即計算出車輪轉動角加速(t),在控制器中很容易實現(xiàn)。圖3－8是ω＝f(t)與ω＝fˊ(t)度ω＝f′的關系圖。％附近。％附近,進而使汽車獲得較大的縱向制動附著系數(shù)和行駛穩(wěn)定性以及操縱性。VωRv˙ωR圖3－7函數(shù)ω＝f(t)是由車輪轉度傳感器精確測得的,而ω=fˊ(t)只要對函數(shù)ωˊ＝f(t)進行數(shù)學上求導處理就能夠得到了。由上圖能夠看出,分析ω＝f(t)是否為零,就能夠判斷出極值點(即控制點),比用滑移率作為控制參數(shù)要準確,因此現(xiàn)在大部分ABS多采用ω作為控制參數(shù)。車輛制動時,當控制器計算出的ω值等于－ω0(ABS內部設定值)時,便向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出降壓指令,使制動壓力降低。由于制動系的滯后因素的影響,雖然壓力降低,可是車輪減速度還在增大。在ω低于極限值－ω0期間,制動壓力一直在減小,在隨后壓力保持階段,車輪的角加速度不斷增大,當其達到極限值＋ω0時,控制器向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出增壓指令,使制動壓力增加;當車輪角加速度下降到極限值ω0時,ABS的第二個控制循環(huán)開始。一般－ω0值取值范圍為0.7～1.2g。用車輪角加速度作為控制參數(shù)的最大缺陷是不能適應低附著系數(shù)路面的制動控制。一般的低附著系數(shù)路面的峰值附著系數(shù)小,而對應滑移率較大,車輪減速度是比較大的,ABS調壓裝置跟不上控制器的反應速度,車輪就處于抱死狀態(tài)。3.2.3在ABS作用下汽車制動時各參數(shù)變化汽車制動時,在ABS作用下,各參數(shù)變化如下圖所示。速度車輪速度汽車速度時間滑移率％點滑移率ABS控制制動壓力圖3－8(1)當駕駛員踏下制動器踏板,制動器的制動壓力開始增加,逐步抱緊制動鼓,車輪速度開始下降。此時,車輪轉動速度下降,滑移率上升,制動器制動壓力迅速上升。同時,車輪轉速傳感器將車輪轉速變化信號不斷輸入ABS的控制器。(2)當控制器計算出的ω值等于系統(tǒng)規(guī)定極限值－ω0時,便向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出將壓指令,使制動壓力降低。但由于制動系的滯后因素的影響,雖然壓力降低,可是車輪減速度還在增大,滑移率繼續(xù)增加。(3)在ω低于極限值－ω0期間,制動壓力一直在減小。當經過制動系壓力滯后階段后,車輪轉動速度開始上升,滑移率減小。(3)隨后進入壓力保持階段,車輪的角加速度不斷增大,滑移率增加。當其達到極限值＋ω0時,控制器向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出增壓指令,使制動壓力增加;當車輪角加速度下降到極限值ω0時,ABS的第二個控制循環(huán)開始。這樣重復作用,使車輪不被抱死,滑移率保持在駛穩(wěn)定性。％附近。從而使汽車在制動過程中一直獲得較大縱向制動力和側向摩擦力,保持良好的制動性能和行§3.3ABS臺架測試原理研究3.3.1在無有ABS或ABS失效時車輪線速度變化在無有ABS或ABS失去作用情況下,對汽車實施制動,制動壓力上升,制動壓力增加。在滑移率為到達％時,地面制動力產生的車輪轉矩同制動器制動力矩同步增長,但制動器制動力矩增長相對較快,因此汽車減速度基本成線性上升,車輪線速度緩慢下降。當滑移率超過％點時,制動器制動力矩繼續(xù)增加,地面制動附著系數(shù)反而下降,導致縱向制動力和車輪轉矩的下降。從而造成車輪減速度迅速增加,車輪的線速度急劇下降,直到被完全抱死。汽車制動后,各參數(shù)變化如圖3－9所示。速度車輪線速度時間0滑移率f％滑移率100制動壓力制動器制動力矩00滑移率車輪轉矩0車輪減速度抱死圖3－9在制動過程中,車輪受到的制動力矩一直在增加,因此,它的線速度變化曲線成連續(xù)下降且無任何波動形狀,而且,速度在整個下降過程中,開始階段下降相對比較緩慢,隨后急速下降,因此,它的曲線化呈現(xiàn)連續(xù)、斜率不斷增加的形狀。3.3.2在ABS作用下車輪線速度變化在ABS作用車輪線速度變化如第二節(jié)分析。在ABS的作用下,車輪線速度變化基本呈波動狀,直到車輪被完全抱死。如圖所示。速度車輪速度汽車速度時間3.3.3ABS檢測原理圖3—10經過對汽車在有無ABS制動防抱死系統(tǒng)情況下運動時速度變化分析,我們能夠清晰的看出,車輪線速度下降曲線形狀明顯不同,在無ABS制動防抱死系統(tǒng)的作用時,車輪速度下降較快,無有波動變化形狀。而在有在ABS制動防抱死系統(tǒng)的作用時,車輪速度下降相對較慢,而且有波動變化狀況。為此,我們能夠經過檢測制動時,車輪線速度下降變化曲線形狀來確定整個制動防抱死系統(tǒng)(ABS)工作性能是否正常。§3.4ABS檢測試驗臺模擬檢測內容3.4.1檢測ABS是否工作ABS在汽車運行過程中,由于種種原因,可能出現(xiàn)各種故障,例如:車輪傳感器出現(xiàn)故障,制動壓力調節(jié)器出現(xiàn)故障、自我診斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障等等。(1)有些車輛ABS沒有自動檢測功能(例如奔馳上安裝的波許,寶馬上安裝的波許ucABS),系統(tǒng)本身無法檢測到ABS的工作是否正常,因此,經過檢測試驗臺對ABS系統(tǒng)的是否正常工作進行檢測。(2)有些車輛,雖然具有ABS自我診斷系統(tǒng),但當切斷電源或ABS自動終止本身工作,調節(jié)器不能恢復到常態(tài),及不給調節(jié)器通電,調節(jié)器就會不到保證制動管路暢通無阻、且泄漏不嚴重的狀態(tài)。其原因可能是調節(jié)器的電器故障或是其機械故障,上述情況,ABS自我診斷系統(tǒng)不會或不會全部顯示,這就必須經過ABS檢測試驗臺對ABS是否正常進行準確檢測判斷。(3)ABS自我診斷系統(tǒng)不能顯示全部的機械故障。有些機械故障(如調節(jié)器的嚴重滲漏及內部機件損壞、傳感器的空氣間隙增大等),自我診斷系統(tǒng)是不能顯示的,因此必須經過ABS檢測試驗臺對ABS是否正常進行準確檢測判斷。(4)ABS自我診斷系統(tǒng)失效,可能一直顯示ABS無有故障而ABS已經不能正常工作,或者一直顯示某一部位出現(xiàn)故障,而ABS工作正常,這都通過ABS檢測試驗臺對ABS是否正常進行準確檢測判斷。以上說明有些車輛無有ABS自我檢測系統(tǒng),或者ABS自我檢測系統(tǒng)功能失效,或者有些機械故障ABS自我診斷系統(tǒng)不能全部顯示,這些情況都需要使用ABS檢測試驗臺對ABS是否正常進行準確檢測判斷。3.4.2對ABS在各種路面的作用效果進行檢測由于汽車行駛的路面條件比較復雜,不同的路面提供的制動附著系數(shù)各不相同,不同的道路下測得的附著系數(shù)同滑移率的關系如圖4－1所示。縱向附著系數(shù)1.00.80.60.40.220406080混凝土路(干)混凝土路(濕)雪(硬)冰100滑移率％圖3－11從圖4－1能夠看出,幾條曲線的變化規(guī)律基本相同。但同時能夠發(fā)現(xiàn)在各種路面上附著系數(shù)出現(xiàn)的峰值點對應的滑移率各不相同,而ABS的作用僅僅將滑移率保持在根據經驗獲得的λ％左右,因此,在ABS的作用下,汽車在復雜的路面上制動時,獲得的制動力不相同,而且并非都保持在最大附著系數(shù)附近。例如:在混凝土干路上,當滑移率達到10％時,縱向制動附著系數(shù)達到最大值,而且同時獲得較大的側向附著系數(shù),假設ABS內部將附著系數(shù)峰值設定在滑移率20％點,只有當滑移率超過20％時,系統(tǒng)的控制器才向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出減壓指令,而滑移率達到20％時,附著系數(shù)早已越過的峰值,因此,此ABS沒有將車輛滑移率保持在附著系數(shù)峰值附近,更沒有使車輛獲得最佳的制動性能和側向穩(wěn)定性能。為此能夠判定此ABS在混凝土干路面上不能充分利用地面的制動性能。又例如:在冰面上,當滑移率達到30％時,縱向制動附著系數(shù)達到最大值,而且同時獲得較大的側向附著系數(shù),而假設ABS內部將附著系數(shù)峰值設定在滑移率20％點,只有當滑移率超過20％時,系統(tǒng)的控制器才向執(zhí)行器的調壓裝置發(fā)出減壓指令,而滑移率達到20％時,附著系數(shù)遠沒有達到峰值,因此,此ABS沒有將車輛滑移率保持在附著系數(shù)峰值附近,更沒有使車輛獲得最佳的制動性能和側向穩(wěn)定性能。為此可以判定此ABS在冰面上不能充分利用冰面提供制動性能。由于不同的ABS內部設定的預定滑移率值不同,因此當處在相同的路面條件下,對地面提供的制動力利用率各不相同。為了能夠檢測ABS在各種路面上所表現(xiàn)的性能,必須模擬不同路面條件對ABS工作性能進行檢測。另外,ABS內部部件對ABS制動效果也有一定影響。ABS的反應時間直接影響了其作用效果。ABS反應時間主要由以下幾部分決定:控制器的計算和操作循環(huán)的快慢、壓力調節(jié)器的換向時間和制動系的技術狀態(tài)。①控制器及壓力調節(jié)器的影響。由于電子技術的高速發(fā)展,當代ABS控制器每秒鐘能夠進行200次以上的計算和操作循環(huán),即控制器的循環(huán)時間不大于0.005秒,因此控制器對ABS影響效果很小。壓力調節(jié)器一般采用電磁閥進行控制,反應迅速,能夠滿足ABS的需要,對ABS作用效果影響較小。但當電磁閥卡滯或泄漏時,其反應速度會明顯降低。②制動系技術狀況的影響。由于制動系的傳力介質(壓縮空氣和制動液)的可壓縮性以及制動蹄(或盤式制動器的制動塊)驅動機構機械效率等影響,制動系的滯后現(xiàn)象是難免的。滯后現(xiàn)象愈大,對ABS的性能影響愈嚴重。氣體的可壓縮性比液體大,因此液體的制動系滯后現(xiàn)象小些;盤式制動器的制動摩擦副是平面接觸,故制動滯后影響小一些;凸輪式制動蹄張升機構的機械效率較低,滯后現(xiàn)象比較嚴重。同時,制動液壓油在使用中可能粘度發(fā)生變化,在制動管路中滲漏,都可能導致制動壓力降低和滯后的結果。另外,由于長時間使用,可能在制動管路發(fā)生局部堵塞,導致制動壓力滯后,閥口和活塞長期磨損,造成液壓油滲漏,制動壓力較低,制動滯后。從上面能夠看出,ABS自身內部部件對其性能有一定影響,另外,由于長期使用,ABS內部部件技術性能下降,都可能使其性能發(fā)生變化,因此,有必要對ABS的作用效果進行檢測,分析內部部件的技術狀況。3.4.3對不同控制通道及控制原則ABS的工作性能進行檢測ABS的控制通道是指制動系統(tǒng)中能夠對制動壓力進行獨立自適應調節(jié)的制動管路。一個控制通道可能只對一個車輪進行防抱死制動壓力調節(jié),也可能對多個車輪一同進行防抱死制動壓力調節(jié)。一個控制通道只對一個車輪進行防抱死制動壓力調節(jié)時,稱該通道為獨立控制。一個控制通道對多個車輪進行防抱死制動壓力調節(jié)時,如果是以最大附著力的車輪不發(fā)生制動抱死為控制原則,稱該控制通道為按高選擇進行同一控制;如果是以具有最小附著力的車輪不發(fā)生制動防抱死為控制原則,則稱該通道為按低選擇進行同一控制。根據通道控制的數(shù)量,防抱死制動系統(tǒng)能夠分為四通道系統(tǒng)、三通道系統(tǒng)、雙通道系統(tǒng)和單通道系統(tǒng)。對由同一控制指令而由多個制動壓力調節(jié)裝置同時進行壓力調節(jié)的多條制動管路,仍看作一個控制通道。(1)四通道系統(tǒng)及其控制效果分析對應按照前后布置和按照對角的兩種雙管路制動系統(tǒng),四通道系統(tǒng)能夠有以下如圖4－2所示的兩種形式。(a)圖3—12(b)兩種四通道系統(tǒng)都是在制動主缸至四個制動分缸的制動支管中各設置一個制動壓力調節(jié)裝置,而且在四個車輪各設置一個轉速傳感器。電子控制裝置根據四個轉速傳感器輸入車輪轉速信號分別對四個車輪的運動狀態(tài)進行判定,并經過分別控制四個制動壓力調節(jié)裝置對四個車輪的制動壓力進行獨立控制,從而保證四個車輪都不發(fā)生制動抱死。對于四通道系統(tǒng),當左、右兩側車輪的附著力相近時,由于四個車輪不會發(fā)生制動抱死而使四個車輪均保持較高的抗側滑能力,而且能夠充分地利用車輪與地面的附著條件產生較大的制動力,因此,裝備四通道防抱死制動系統(tǒng)的汽車在左、右兩側車輪附著條件相近的情況下進行制動時,能夠保持良好的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力。制動距離也較裝備常規(guī)制動系統(tǒng)時有所縮短。但是,當左、右兩側車輪的附著力相差較大時,盡管各個車輪都不會發(fā)生制動抱死,可是汽車在制動時卻有可能因左、右兩側車輪較大的制動力差異而使汽車制動力大的一側跑偏,這雖然能夠經過使具有抗側滑能力的轉向車輪反向偏轉對汽車的行駛方向進行糾正,但還是對汽車制動時的方向穩(wěn)定性產生了不良影響。另外,由于四通道系統(tǒng)需要在四個車輪各設置一個轉速傳感器,在四條制動支管路各設置一個制動壓力調節(jié)裝置,使系統(tǒng)結構較為復雜,成本較高。但四通道系統(tǒng)對汽車傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)的結構適應性較好。(2)三通道系統(tǒng)及其控制效果的分析三通道系統(tǒng)根據其布置能夠分為前后對應布置和對角布置的兩種雙管路制動系統(tǒng),具體可分為如下圖四種形式。(a)(b)(c)(d)圖3－13由于在緊急制動過程中軸載荷會發(fā)生很大的轉移,特別是前驅動的汽車,其前輪的附著力一般能夠達到前后輪附著力總和的80％左右。為了充分利用兩個前輪較大的附著力以獲得盡可能大的制動力,三通道系統(tǒng)對應兩個前輪進行獨立控制,對于兩個后輪進行同一控制。對于后輪驅動的汽車,由于兩個后輪是同一控制,為了簡化系統(tǒng)的結構能夠只在傳動系中設置一個轉速傳感器。對按照對角布置的雙管路制動系統(tǒng),為了對兩個后輪進行同一控制需要由電子控制裝置對設置在兩套后制動管路中的兩個壓力調節(jié)裝置一同進行控制,使兩個后制動器的制動壓力實現(xiàn)同步調節(jié)。三通道系統(tǒng)能夠保證兩個前輪都不發(fā)生制動抱死,保證后輪至少有一個不發(fā)生制動抱死,使前、后輪都具有抵抗側滑的能力,而且兩個后輪的制動力能夠始終保持一致,這都有助于提高汽車的制動方向穩(wěn)定性。雖然三通道系統(tǒng)對兩個前輪進行對立控制可能導致兩個前輪制動力不平衡,使汽車產生制動跑偏趨勢,但能夠經過轉動方向盤使具有抗側滑能力的前輪發(fā)生反向偏轉予以糾正,因此汽車依然具有良好的制動方向穩(wěn)定性。獨立控制的兩個前輪具有較高的抗側滑能力。因此,在制動過程中汽車依然具有良好的轉向操縱能力。獨立控制的兩個前輪能夠產生接近其附著力極限的制動力,而同一控制的兩個后輪也能較充分地利用其附著條件產生盡可能大的制動力,又由于前輪的附著力通常比后輪的附著力大的多,因此,三通道系統(tǒng)的制動距離不會比四通道系統(tǒng)的制動距離明顯增大。三通道系統(tǒng)與四通道系統(tǒng)相比,因其后輪制動力能夠保持平衡,因此,三通道系統(tǒng)的制動方向穩(wěn)定性要好于四通道系統(tǒng),二者的轉向操縱能力因前輪均為獨立控制而相當,二者的制動距離也無明顯差異。因此,三通道系統(tǒng)比四通道系統(tǒng)更加優(yōu)越,而且結構有所簡化,對汽車傳動系和制動系統(tǒng)的適應性也很強。(3)雙通道系統(tǒng)及其控制效果的分析對應按照前后布置和按照對角布置的兩種雙管路制動系統(tǒng),雙通道系統(tǒng)能夠有如下圖的四種形式。(b)(a)(c)(d)圖3－14上圖中(a)(b)所示的雙通道系統(tǒng)是在兩條制動總管路中各設置一個、制動壓力調節(jié)裝置,對兩個后輪和兩個前輪分別進行同一控制。為了提高汽車制動方向穩(wěn)定性,兩個后輪應按低選擇原則進行同一控制,使兩個后輪都具有較高的抗側滑能力,而且產生相等的制動力。為了使汽車在兩側的車輪的附著條件相差較大時,充分利用附著條件較好的一側前輪的附著力以產生更大的制動力,兩前輪按高選擇原則進行同一控制。上圖(c)所示的雙通道系統(tǒng)也是在兩條制動總管路中各設置一個制動壓力調節(jié)裝置,在處于對角的一前一后兩個車輪各設置一個轉速傳感器。兩個前輪和兩個后輪將根據設置轉速傳感器的前、后車輪運動狀態(tài)進行同一控制。當設置轉速傳感器車輪的附著條件好于同軸的另一車輪時,該軸的兩個車輪將相當于按高選擇原則進行同一控制;而當設置轉速傳感器車輪的附著條件比同軸的另一車輪差時,該軸的兩個車輪將相當于按低選擇原則進行同一控制。上圖(d)所示雙通道系統(tǒng)是在按照對角布置的兩條制動總管路中分別設置一個制動壓力調節(jié)裝置,而在兩個前輪上各設置一個轉速傳感器。因此,處于對角的前、后兩個車輪將根據前輪的運動狀態(tài)進行統(tǒng)一控制。由于前輪的附著力一般比后輪大,因此,一般情況下都相當于處于對角的前、后兩個車輪按高選擇原則進行同一控制。盡管兩個車輪不會發(fā)生制動抱死而具有較高的抗側滑能力,使汽車在制動時保持轉向操縱能力,但由于兩個后輪往往會發(fā)生制動抱死而使汽車喪失方向穩(wěn)定性。如果兩個前輪按照低選擇原則進行同一控制,當兩個前輪的附著條件相差較大時,由于附著條件較好的前輪的附著力沒有被充分利用,汽車的制動力將受到明顯損失,汽車的制動距離就會顯著增加。如果兩個前輪按照高選擇進行同一控制,兩個前輪的附著條件相差較大時,盡管能夠充分地利用較大附著力產生較大的制動力,保證制動距離較短?？墒?由于兩個前輪的制動力會產生明顯的不平衡,使汽車產生跑偏的趨勢,這雖然能夠經過使具有抗側滑能力的前輪產生反向偏轉進行糾正,可是,當兩個前輪的附著條件突然變得接近時,兩個前輪的制動力就會迅速達到平衡,這時偏轉了的前輪往往難以及時回正,特別是在車速很高時,汽車將會朝著前輪偏轉的方向行駛,汽車的制動方向穩(wěn)定性將受到嚴重損害。而對于兩個前輪進行獨立控制的系統(tǒng),雖然在兩個前輪附著條件相差較大時也是經過偏轉前輪克服不平衡的制動力來保持汽車制動方向穩(wěn)定性的,但當兩個前輪的附著條件突然變得接近時,兩個前輪的制動力將逐漸達到平衡,從而使駕駛員有足夠的反應時間將偏轉修正。因此,在這種控制方式下,汽車依然具有良好的方向穩(wěn)定性。對上圖中(d)所示的系統(tǒng)雖然能夠經過在后制動管路中設置比例閥保證正常制動時后輪不發(fā)生制動抱死,可是,如果前輪驅動的汽車,在緊急制動時沒有將離合器分離,發(fā)動機所產生的制動力矩將會作用于前輪,使兩個前輪在制動壓力很低時就趨于抱死,導致制動防抱死系統(tǒng)進行制動壓力調節(jié),從而使經過比例閥調節(jié)的后輪制動壓力更低,此時,后輪將會失去制動能力,汽車的制動距離因此而增加。如果是后輪驅動的汽車,在緊急制動時沒有及時分離離合器,由于發(fā)動機的制動力矩作用于后輪,依然會使后輪過早發(fā)生制動抱死,此時汽車將喪失方向穩(wěn)定性?？傊?雙通道系統(tǒng)盡管結構簡單,可是在提高汽車穩(wěn)定性和縮短制動距離方面依然存在著一些不足。(4)單通道系統(tǒng)及其控制效果分析單通道系統(tǒng)都是按照前后布置的雙管路制動系統(tǒng),對后輪驅動的汽車只需在傳動系統(tǒng)中設置一個轉速傳感器,由設置在后制動總管路中的一個制動壓力調節(jié)裝置對兩個后輪進行同一控制,如下圖所示。圖3－15單通道系統(tǒng)對兩個后輪按低選擇原則進行同一控制,保證兩個后輪具有較高的抗側滑能力,而且保證兩個后輪的制動力保持平衡,使汽車具有良好的制動方向穩(wěn)定性。由于兩個前輪未進行防抱死控制,在緊急制動時,兩個前輪可能被制動抱死,而使汽車失去轉向操縱能力。另外,由于兩個前輪的附著力未能被充分利用產生制動力,汽車的制動距離可能會較大?？墒菃瓮ǖ老到y(tǒng)的結構很簡單,特別對后輪驅動的汽車。以上我們研究各種控制通道及控制原則的ABS,而且對各自的控制效果進行分析。從中能夠看出,ABS控制通道及其控制原則直接影響和決定ABS控制效果,不同控制通道和控制原則的ABS,其控制效果將不同。為了對不同控制方式ABS的控制效果(工作性能)進行評價,必須對對不同控制方式ABS的控制效果進行檢測?！?.5ABS檢測試驗臺檢測方法研究經過前面分析,我們知道經過檢測車輪線速度下降曲線的變化能夠確定汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)工作性能是否正常。為了在檢測試驗臺上實現(xiàn)對汽車ABS工作性能的檢測,必須在臺架上模擬汽車制動時車輪實際受力以及運動狀況。3.5.1汽車制動時車輪運動狀況分析WvrFbTμrFxbFz圖3－16W——汽車作用在車輪上的重力;Fp——汽車作用在車輪軸上的慣性推力;r——車輪半徑;Fz——地面對車輪的法向支持力;Fxp——地面制動摩擦力力;Tμ——制動器制動力矩。從上圖能夠看出,控制車輪轉動變化有兩個力矩:阻止車輪轉動的制動器制動力矩和地面制動力產生的促使車輪旋轉的車輪轉矩。為了實現(xiàn)在檢測試驗臺上對汽車ABS檢測,必須在臺架上模擬汽車實際制動時控制車輪線速度變化的制動器制動力矩和車輪轉矩。3.5.2車輪轉矩的模擬汽車制動時,制動器制動力矩和車輪轉矩同時作用在車輪上。制動器制動力矩由制動器提供。車輪轉矩等于地面制動力與車輪半徑的乘積。而地面制動力的大小等于汽車制動時產生慣性力的大小。因此,我們在模擬車輪在運動過程中制動時實際受力,只要在車輪邊緣提供一個地面制動力即能夠。地面制動力大小等于作用于汽車制動時產生的慣性力大小。由上面的分析可知,模擬實際制動過程中的車輪轉矩,只需在車輪邊緣施加一個方向與車輪旋轉方向相反,大小同汽車慣性力相等的力即可。另外,由于汽車運動速度不同,所具有的動能不相同,因此在制動過程中,車輪線速度變化也不相同,為了能夠真實檢測具有不同轉速車輪的線速度變化,必須模擬隨速度變化而變化汽車所具有的動能。(1)采用高速旋轉的飛輪所具有的運動能量模擬汽車的運動能量。汽車行駛時所具有的動能:11Wc＝mvc2＝m(ωcRc)222式中:(3—6)Wc——汽車運動動能;m——汽車質量;vc——汽車運動速度;ωc——車輪轉動角速度;Rc——車輪半徑。飛輪旋轉時所具有的能量:1Wf＝Ifωf22式中:(3—7)Wf——飛輪轉動時所具有的能量;If——飛輪轉動慣量;ωf——飛輪轉動角速度。飛輪轉動慣量:1If＝mfRf22式中:(3—8)mf——飛輪質量;Rf——飛輪半徑。因此1mfωf2Rf2(3—9)4當采用旋轉飛輪轉動能量模擬代替汽車運動能量時,即:(3—10)Wc＝Wf11m(ωcRc)2＝mfωf2Rf2(3—11)24Wf＝飛輪經過滾筒同車輪相接觸,則:ωcRc＝ωgRg式中:ωg——滾筒轉動角速度;(3—12)Rg——滾筒半徑。滾筒同飛輪相連接且有固定傳動比k,即:k＝ωgωf(3—13)假設滾筒無有轉動慣量,則:11m(ωgRg)2＝mfωf2Rf224(3—14)(3—15)mf＝22RgR2fk2mIf＝mk2Rg2(3—16)上式中,Rg、k是固定值,能夠看出,模擬運動汽車能量,只需飛輪具有一定的轉動慣量,就能夠模擬代替具有一定質量而不同運動速度汽車的能量。(2)擬采用高速旋轉的飛輪,受到汽車制動器制動力矩經過輪胎表面作用在連接裝置上制動飛輪時,飛輪產生的慣性力反作用車輪輪胎表面,模擬運動汽車實際制動時,車輪受到地面提供的制動力。車輪TμFz2飛輪旋轉方向Fz1飛輪圖3—17Tμ——制動器制動力矩;Fz1——飛輪作用在車輪輪胎表面促使車輪旋轉的力;Fz2——車輪作用在飛輪上阻止飛輪旋轉的力。飛輪帶動汽車車輪高速旋轉,飛輪具有較大的運動能量。當駕駛員踏下制動器踏板,制動器開始對車輪施加制動力,車輪經過輪胎表面作用于飛輪上制動飛輪旋轉,由于飛輪旋轉時具有較大的運動慣量,因此對車輪輪胎表面產生一個慣性作用力,其大小等于車輪作用于飛輪上的作用力。即:Fz1=Fz2(3—17)在汽車制動過程中,若只考慮車輪的運動為滾動與抱死拖滑兩種狀況。①當制動器踏板力較小時,制動器摩擦力矩不大,地面與輪胎之間的摩擦力即地面制動力,足以克服制動器摩擦力矩而使車輪滾動。顯然,車輪滾動時的地面制動力就等于制動器制動力,而地面制動力等于具有一定運動能量的汽車制動時產生的慣性力大小,此慣性力