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【摘 要】汽车防抱死制动系统（ABS）作为一种主动安全装置，能够在汽车制动时自动调节车轮制动力，防止车轮抱死，保证车辆的侧向稳定性和转向操纵性，同时缩短制动距离以获取最佳制动效果。本文主要围绕ABS系统的组成、类型、布置形式、工作原理及典型系统的工作过程进行阐述。
【关键词】轮速传感器；HCU；ECU；滑移率；附着力
1.ABS的基本组成
ABS是一种在制动时能自动调节制动管路压力，使车轮不致抱死，从而避免汽车后轮侧滑和前轮失去转向能力，以提高汽车行驶稳定性、操纵稳定性和制动安全性，并最大限度地利用地面附着力的制动调节系统。
ABS系统通常由车轮轮速传感器、液压调节器（HCU）、电子控制单元（ECU）和警示灯等组成。在不同的ABS系统中，HCU的结构形式和工作原理往往不尽相同，ECU的内部结构和控制逻辑也有很大差异。
2.ABS系统的类型及布置形式
2.1 ABS系统的类型
按汽车制动系统分，ABS有如下几种类型：
（1）液压制动系统ABS它广泛应用于轿车和轻型汽车。它又分为整体式、分离式和ABS VI型三种类型。
（2）气压制动系统ABS这种ABS主要用于4x2的气压制动的汽车和汽车列车上。
（3）气顶液制动系统ABS这种ABS主要应用于中、重型载货汽车上。它又分为通过对气顶液动力缸输入空气压力来控制制动压力的ABS和直接控制气顶液动力缸输出到各车轮制动轮缸的液压力的ABS。
2.2 ABS系统的布置形式
按ABS中的控制管路（通道）数和传感器数量，ABS可分为如下几种布置形式：
（1）四通道式。四通道控制系统在每个车轮上各设置一个传感器，在通往各个车轮分泵中各设置一个液压调节器，进行独立控制。四通道控制系统有两种布置形式，分别为H型和L型。
（2）三通道式。四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同控制。三通道ABS对两后轮进行一同控制，对两后轮进行单独控制。这样可以保证左右两后轮的制动力相等，即使两车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。
（3）二通道式和一通道式。二通道式和一通道式难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前已很少采用。
3.ABS系统的理论基础
3.1汽车制动时的车轮滑移率
在汽车实际行驶中，车轮在路面上的纵向运动有两种形式—滚动和滑动。汽车在制动过程中，随着制动强度的增加，车轮滚动的成分越来越少，而滑动的成分越来越多。一般用滑移率 来说明此过程中滑动成分的多少。滑动率的定义是：
S=（v-w*r）/v*100%。
式中：S—滑移率。
v—车速（m/S）。
r—车轮滚动半径（m）。
w—车轮转动角速度（rad/S ）。
在纯滚动时，v=w*r，滑动率S=0；在纯拖滑时，v=0，S=100% ；边滚边滑时，0 3.2路面制动力、制制动器制动力和附着力之间的关系
汽车在行驶中能够制动的原因是由于路面给相应车轮提供了路面制动力。当地面制动力达到附着力时，车轮即抱死不转而出现拖滑现象。否则，制动器制动力会由于制动摩擦力矩的增长而按直线关系上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力达到附着力的值后就不再增加。
由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面能提供高的附着力，才能获得足够的地面制动力。
3.3附着力系数
附着系数分为纵向附着系数和侧向附着系数。路面附着力与垂直载荷之比为纵向附着系数，轮胎所受的侧向力与垂直载荷之比为侧向附着系数。滑移率越低，同一侧偏角条件下的侧向力系数越大。所以，制动时若能使滑动率保持在较低值，便可获得较大的纵向附着系数和较高的侧向附着系数。这个区域通常称为稳定区域。这样，制动性能最好，侧向稳定性也好。防抱死制动系统就是用来在制动过程中，使滑移率保持在适当的数值（15%—20%），使制动车轮既能获得较高的纵向附着系数，又能获得较大的侧向附着系数，从而显著的改善汽车在制动时的制动效能与方向稳定性。
3.4前、后制动器制动力的比例关系
对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可出现三种情况：（1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑，此种虽为稳定情况，但在制动时汽车丧失转向能力，附着条件没有充分利用；（2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑，此种为不稳定情况，后轴可能出现侧滑，附着利用率也低；（3）前、后轮同时抱死拖滑，此种情况不仅可以避免后轴侧滑，同时前转向轮只有在最大制动强度下才使汽车失去转向能力，对附着条件的利用、制动时汽车的方向稳定性均较为有利。在任何附着系数μ的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。此时的前、后轮制动器制动力Fμ1和Fμ2 的关系曲线，常称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线。
实际上前、后制动器制动力之比很难严格满足图中曲线要求。最简单的一种工况是前、后制动器制动力之比等于常数，即图中的 线。两线交点为同步附着系数，即在前、后制动器制动力之比为固定值的汽车，只有在同步附着系数的路面上制动时才能使前、后轮同时抱死。显然，实际制动力分配曲线与理想的制动力分配曲线相差很大，不能满足理想制动要求。为此，现代汽车均装有比例阀或载荷比例阀等制动力调节装置，使之接近于理想制动力分配曲线。 4.典型ABS系统的原理及工作过程
汽车制动时，四个轮速传感器分别将各车轮的信号传给电子控制器，经电子控制器运算得出各车轮的滑动率，并根据滑动率控制各轮缸的油压。当滑动率在15%—20%时，车辆的纵向附着力和侧向附着力都较高。将这一附着区域内汽车制动的有关参数预先输入到制动防抱死装置（ABS）的控制系统，控制器可随机地根据实际制动工况进行判断，给执行机构发出动作指令，使车轮的滑移率控制在这一最佳工作范围内，即各车轮制动到不抱死的极限状态。因此，汽车制动时，既不“跑偏”又不“甩尾”。
一般，典型的ABS系统工作过程分为常规制动过程、减压过程、保压过程、增压过程。
常规制动过程：在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制。当踩下制动踏板，制动主缸产生高压制动液，此时，电磁阀不通电，液压泵也不工作，制动主缸的制动液通过电磁阀进入制动轮缸，轮缸液压升高，车轮制动器产生制动。
减压过程：当ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑动率等参数达到控制值，需要减少制动轮缸制动压力时，此时电磁阀线圈通入较大电流，电磁阀线圈产生电磁力，柱塞上移，主缸和轮缸通路切断，轮缸和储液室相通，轮缸制动液流入储液室，制动压力降低。同时，驱动电机启动，液压泵开始工作，把流向液压的储液室制动液加压后输送到主缸，为下次制动做好准备。
保压过程：当ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑动率等参数达到控制值，需要保持制动轮缸制动压力时，此时电磁阀线圈通入较小的电流，柱塞在电磁阀的作用下上移，由于电磁阀线圈产生的电磁力较小，柱塞上移的距离小，此时既切断了制动主缸和制动轮缸之间的液路，也切断了制动轮缸和储液室之间的液路，使制动轮缸制动液液压既不增大也不减小，保持不变。
增压过程：当压力下降后，车轮必定加速旋转。ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑移率等参数达到控制值，需要增加制动轮缸制动压力时，ECU则切断通往电磁阀的电流，柱塞回到常规制动位置，接通制动主缸和制动轮缸的液路，并切断制动轮缸和储液室的液路，从而增加制动压力。 [科]
【参考文献】
[1]李阳.ABS防抱死系统概论.长春汽车工业高等专科学校[J].2010.8.
[2]周桂梅.ABS汽车制动防抱死系统应用与展望[J].江苏科技信息，2009（6）.
【关键词】轮速传感器；HCU；ECU；滑移率；附着力
1.ABS的基本组成
ABS是一种在制动时能自动调节制动管路压力，使车轮不致抱死，从而避免汽车后轮侧滑和前轮失去转向能力，以提高汽车行驶稳定性、操纵稳定性和制动安全性，并最大限度地利用地面附着力的制动调节系统。
ABS系统通常由车轮轮速传感器、液压调节器（HCU）、电子控制单元（ECU）和警示灯等组成。在不同的ABS系统中，HCU的结构形式和工作原理往往不尽相同，ECU的内部结构和控制逻辑也有很大差异。
2.ABS系统的类型及布置形式
2.1 ABS系统的类型
按汽车制动系统分，ABS有如下几种类型：
（1）液压制动系统ABS它广泛应用于轿车和轻型汽车。它又分为整体式、分离式和ABS VI型三种类型。
（2）气压制动系统ABS这种ABS主要用于4x2的气压制动的汽车和汽车列车上。
（3）气顶液制动系统ABS这种ABS主要应用于中、重型载货汽车上。它又分为通过对气顶液动力缸输入空气压力来控制制动压力的ABS和直接控制气顶液动力缸输出到各车轮制动轮缸的液压力的ABS。
2.2 ABS系统的布置形式
按ABS中的控制管路（通道）数和传感器数量，ABS可分为如下几种布置形式：
（1）四通道式。四通道控制系统在每个车轮上各设置一个传感器，在通往各个车轮分泵中各设置一个液压调节器，进行独立控制。四通道控制系统有两种布置形式，分别为H型和L型。
（2）三通道式。四轮ABS大多为三通道系统，而三通道系统都是对两前轮的制动压力进行单独控制，对两后轮的制动压力按低选原则一同控制。三通道ABS对两后轮进行一同控制，对两后轮进行单独控制。这样可以保证左右两后轮的制动力相等，即使两车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。
（3）二通道式和一通道式。二通道式和一通道式难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前已很少采用。
3.ABS系统的理论基础
3.1汽车制动时的车轮滑移率
在汽车实际行驶中，车轮在路面上的纵向运动有两种形式—滚动和滑动。汽车在制动过程中，随着制动强度的增加，车轮滚动的成分越来越少，而滑动的成分越来越多。一般用滑移率 来说明此过程中滑动成分的多少。滑动率的定义是：
S=（v-w*r）/v*100%。
式中：S—滑移率。
v—车速（m/S）。
r—车轮滚动半径（m）。
w—车轮转动角速度（rad/S ）。
在纯滚动时，v=w*r，滑动率S=0；在纯拖滑时，v=0，S=100% ；边滚边滑时，0
汽车在行驶中能够制动的原因是由于路面给相应车轮提供了路面制动力。当地面制动力达到附着力时，车轮即抱死不转而出现拖滑现象。否则，制动器制动力会由于制动摩擦力矩的增长而按直线关系上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力达到附着力的值后就不再增加。
由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受地面附着条件的限制，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面能提供高的附着力，才能获得足够的地面制动力。
3.3附着力系数
附着系数分为纵向附着系数和侧向附着系数。路面附着力与垂直载荷之比为纵向附着系数，轮胎所受的侧向力与垂直载荷之比为侧向附着系数。滑移率越低，同一侧偏角条件下的侧向力系数越大。所以，制动时若能使滑动率保持在较低值，便可获得较大的纵向附着系数和较高的侧向附着系数。这个区域通常称为稳定区域。这样，制动性能最好，侧向稳定性也好。防抱死制动系统就是用来在制动过程中，使滑移率保持在适当的数值（15%—20%），使制动车轮既能获得较高的纵向附着系数，又能获得较大的侧向附着系数，从而显著的改善汽车在制动时的制动效能与方向稳定性。
3.4前、后制动器制动力的比例关系
对于一般汽车而言，根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，制动过程可出现三种情况：（1）前轮先抱死拖滑，然后后轮抱死拖滑，此种虽为稳定情况，但在制动时汽车丧失转向能力，附着条件没有充分利用；（2）后轮先抱死拖滑，然后前轮抱死拖滑，此种为不稳定情况，后轴可能出现侧滑，附着利用率也低；（3）前、后轮同时抱死拖滑，此种情况不仅可以避免后轴侧滑，同时前转向轮只有在最大制动强度下才使汽车失去转向能力，对附着条件的利用、制动时汽车的方向稳定性均较为有利。在任何附着系数μ的路面上，前、后车轮同时抱死的条件是：前、后轮制动器制动力之和等于附着力，并且前、后轮制动器制动力分别等于各自的附着力。此时的前、后轮制动器制动力Fμ1和Fμ2 的关系曲线，常称为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线，简称I曲线。
实际上前、后制动器制动力之比很难严格满足图中曲线要求。最简单的一种工况是前、后制动器制动力之比等于常数，即图中的 线。两线交点为同步附着系数，即在前、后制动器制动力之比为固定值的汽车，只有在同步附着系数的路面上制动时才能使前、后轮同时抱死。显然，实际制动力分配曲线与理想的制动力分配曲线相差很大，不能满足理想制动要求。为此，现代汽车均装有比例阀或载荷比例阀等制动力调节装置，使之接近于理想制动力分配曲线。 4.典型ABS系统的原理及工作过程
汽车制动时，四个轮速传感器分别将各车轮的信号传给电子控制器，经电子控制器运算得出各车轮的滑动率，并根据滑动率控制各轮缸的油压。当滑动率在15%—20%时，车辆的纵向附着力和侧向附着力都较高。将这一附着区域内汽车制动的有关参数预先输入到制动防抱死装置（ABS）的控制系统，控制器可随机地根据实际制动工况进行判断，给执行机构发出动作指令，使车轮的滑移率控制在这一最佳工作范围内，即各车轮制动到不抱死的极限状态。因此，汽车制动时，既不“跑偏”又不“甩尾”。
一般，典型的ABS系统工作过程分为常规制动过程、减压过程、保压过程、增压过程。
常规制动过程：在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制。当踩下制动踏板，制动主缸产生高压制动液，此时，电磁阀不通电，液压泵也不工作，制动主缸的制动液通过电磁阀进入制动轮缸，轮缸液压升高，车轮制动器产生制动。
减压过程：当ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑动率等参数达到控制值，需要减少制动轮缸制动压力时，此时电磁阀线圈通入较大电流，电磁阀线圈产生电磁力，柱塞上移，主缸和轮缸通路切断，轮缸和储液室相通，轮缸制动液流入储液室，制动压力降低。同时，驱动电机启动，液压泵开始工作，把流向液压的储液室制动液加压后输送到主缸，为下次制动做好准备。
保压过程：当ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑动率等参数达到控制值，需要保持制动轮缸制动压力时，此时电磁阀线圈通入较小的电流，柱塞在电磁阀的作用下上移，由于电磁阀线圈产生的电磁力较小，柱塞上移的距离小，此时既切断了制动主缸和制动轮缸之间的液路，也切断了制动轮缸和储液室之间的液路，使制动轮缸制动液液压既不增大也不减小，保持不变。
增压过程：当压力下降后，车轮必定加速旋转。ABS的ECU根据轮速等信号，判断其滑移率等参数达到控制值，需要增加制动轮缸制动压力时，ECU则切断通往电磁阀的电流，柱塞回到常规制动位置，接通制动主缸和制动轮缸的液路，并切断制动轮缸和储液室的液路，从而增加制动压力。 [科]
【参考文献】
[1]李阳.ABS防抱死系统概论.长春汽车工业高等专科学校[J].2010.8.
[2]周桂梅.ABS汽车制动防抱死系统应用与展望[J].江苏科技信息，2009（6）.