浅析汽车的防滑控制系统

陈晓东

【摘 要】本文主要针对汽车“打滑”的两种情况进行了分析，然后提出了汽车防滑控制的几种方法，并对制动防抱死系统、驱动防滑系统、汽车动态控制系统的组成和工程原理进行了阐述。

【关键词】打滑；制动防抱死系统；驱动防滑系统；汽车动态控制系统

1、汽车“打滑”的原因及其分类

汽车“打滑”可分两种情况：一是汽车制动时车轮的滑移，二是汽车驱动时车轮的滑转。当车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。如果是前轮制动到抱死而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力，出现跑偏现象。如果是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向力，汽车将产生侧滑，出现甩尾现象。这些都容易造成严重的交通事故。而汽车驱动时车轮的滑转，就是当汽车起步时，尽管驱动轮不停地转动，汽车却原地不动的现象；正在行进中的汽车，突然加速时也会出现因驱动轮的滑转而使车速不能马上提高的现象。驱动轮滑转有可能引起汽车的侧滑，且损失了发动机的转矩。

2、汽车的防滑控制方法

汽车防滑控制主要包括制动防滑、驱动防滑和转向行驶防滑等三个方面的控制。汽车防滑控制系统是汽车上的一种安全附属装置，可以防止汽车在制动、起步、加速和转向时出现的侧滑、跑偏、丧失转向能力和滑转等，从而起到保护乘客和车辆的作用，大大降低因制动等而引起交通事故出现的概率。

为了防止制动时车轮被抱死后在路面上进行纯粹地滑移，提高汽车在制动过程中的转向操縱能力和方向稳定性，缩短制动距离，这种防滑控制系统称为制动防抱死系统，简称ABS。

汽车在较低附着系数的路面上起步时，会发生车轮因打滑而空转的现象；行驶在低附着系数路面上的汽车突然加速时，车轮也会出现滑转而车速不能随之提高的现象，这两种情况都有可能引起侧滑，且降低了发动机转矩的利用率。为了保证汽车能尽快起步、加速和行驶方向的稳定，用ECU自动控制发动机输出转矩的大小和对驱动车轮适当制动，这种防滑控制系统被称为驱动防滑系统，简称ASR。

3、制动防抱死系统的组成与工作原理

通常的制动防抱死系统都是由车轮转速传感器、ECU、制动压力调节装置和报警灯等组成。制动压力调节装置主要由调压电磁阀总成、电动泵总成和储液器组成。

在该系统中，每一个车轮上都安装一个转速传感器，将关于各车轮转速的信号输入ECU。ECU根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。该指令指使制动压力调节装置对各个制动轮缸的制动压力进行调节，使车轮的滑动率控制在10%～20%之间。比例阀通过控制前后轮制动轮缸制动液压力的大小，保证汽车在常规制动时前轮先于后轮抱死，以改善制动性能。在制动防抱死系统出现故障时，装在仪表盘上的制动防抱死系统报警灯就发亮，提醒驾驶员制动防抱死系统出现了故障。

4、驱动防滑系统的组成与工作原理

驱动防滑系统和制动防抱死系统共用车轮转速传感器和ECU，只在通往驱动车轮制动轮缸的制动管路中增设一个驱动防滑系统制动压力调节装置，在由加速踏板控制的主节气门上方增设一个由步进电机控制的副节气门，并在主、副节气门外各设置一个节气门开度传感器，即可实现驱动防滑控制。

当汽车在雨雪湿滑的路面上起步或加速时，如果汽车防滑控制系统ECU通过四个轮速传感器的信号，判断汽车某一侧的车轮滑转率超过规定值时，ECU便向驱动防滑系统制动执行器和制动防抱死系统执行器发出控制指令，继续对滑转的车轮施加制动。之后滑转的车轮开始减速，滑转车轮的滑转率也随之下降。当滑转率降低到规定值后，汽车防滑控制系统ECU即发出指令，减小或停止对滑转车轮的制动。如果这时该侧车轮又开始滑转，则汽车防滑控制系统ECU又重新开始下一个控制循环，直至滑转率减小到规定值而正常行驶。

同时驱动防滑系统还有以下两种功能：一是驱动防滑系统只有在车轮滑转时才开始工作，在其余时间内，驱动防滑是处于准备工作状态，而并不干预常规行驶；另一种功能是如果驱动防滑系统出现故障，则发动机和制动系统仍可以按照没有装备驱动防滑系统时那样工作，只是仪表盘上的驱动防滑系统报警灯提醒驾驶员驱动防滑系统出了故障。

5、典型汽车防滑控制系统

汽车防滑控制系统成功地应用在一些高档小汽车、客车和货车上，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死系统结合在一起应用，通常称为ABS/ASR系统。常见的汽车制动防抱死系统如博世ABS 2S和戴维斯MK4。博世ABS 2S的三通道四轮制动防抱死系统。每个车轮都有一个凿式车轮转速传感器，把车轮转速信号输入ECU。该装置对这些信号和接收的制动灯开关、点火开关、控制装置继电器、电动泵继电器、电磁阀继电器等输入的信号进行综合分析，形成相应指令来控制制动压力调节装置中的三个三位三通电磁阀和电动回液泵，进行防抱死制动压力调节，并对系统的状态进行监测。当发现系统中有故障时，会关掉制动防抱死系统，并让仪表板上的报警灯发光。奔驰公司和美国的一些公司大多采用了该系统。

戴维斯MK4防滑控制系统具有制动防抱死和驱动防滑两种功能。戴维斯MK4在美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司的轿车上都有应用，欧、日汽车也有采用的。

戴维斯MK4主要由车轮转速传感器、ECU、制动压力调节装置、制动防滑系统开关、制动开关、制动踏板行程传感器、主继电器、电动泵继电器等组成。

戴维斯MK4在四个车轮上各安装一个电磁感应式车轮转速传感器，各车轮的转速信号由传感器输入ECU。

6、汽车动态控制系统

ABS/ASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出，就是地面侧向附着能力不足的缘故。为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在ABS/ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统（英文名称为Vehicle Dynamics Control，简称VDC）。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况行驶时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。

VDC系统对转向行驶的控制主要是借助于对各个车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现的。汽车左转弯时，若前轮因转向能力不足而趋于滑出弯道，VDC系统即可测知侧滑即将发生，就采取适当制动左后轮的办法。左后轮产生的制动力可帮助汽车转向，使汽车继续按照理想的路线行驶。若在同一弯道上，因后轮趋于侧向滑出而转向过多，VDC系统即采取适当制动右前轮的办法，维持车辆的稳定行驶。在极端情况下，VDC系统还可采取降低发动机功率输出的办法降低行驶车速，减少对地面侧向附着能力的需求来维持车辆的稳定行驶。采用VDC系统后，汽车在对开路面上或弯道路面上的制动距离还可进一步缩短。

【参考文献】

[1]陈家瑞.汽车构造[M].人民交通出版社，2013.

[2]尹力.汽车电子控制技术[M].天津科技出版社，2010.