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ABS泵的結構和工作原理是什麽?

ABS(自動防抱死制動系統)可以說是駕駛安全史上最重要的三大發明(另外兩個是安全氣囊和安全帶),ABS也是其他安全裝置(如ESP駕駛動態穩定系統、EBD制動力分配系統)的基礎。今年是ABS系統誕生25周年。在過去的二十五年裏,ABS系統挽救了北美近65,438+05,000名司機的生命。借此機會,我們來回顧壹下ABS系統的發展及其對汽車行業的影響。

2004年是第壹臺量產民用ABS(自動防抱死制動系統)誕生25周年。在過去的四分之壹世紀裏,ABS系統不僅不斷進步,精益求精,還幫助很多車主逃離了死亡之門。除了介紹ABS制度25年來的巨大貢獻,還應該回顧壹下ABS的發展歷史。

“自動防抱死制動”的原理並不難理解。遇到緊急情況,沒有ABS系統的車輛,分階段減速來不及,只能立即踩死。由於車輛沖刺的慣性,可能會在瞬間出現側滑、軌跡偏離、車身方向失控等危險情況!當裝有ABS系統的車輛即將達到車輪抱死的臨界點時,制動器可以在壹秒鐘內動作60到120次,相當於不斷地制動和放松,即類似於機械自動化的“點制動”動作。這樣可以避免緊急制動時方向失控和車輪側滑,同時增加輪胎摩擦力,使制動效率達到90%以上。

微觀上,輪胎由滾動變為滑動的臨界點,輪胎與地面的摩擦力達到最大。在自動啟動時能充分發揮發動機動力輸出(縮短加速時間),制動時減速效果最大(制動距離最短)。ABS系統中的控制器利用液壓裝置控制制動壓力在輪胎滑動的臨界點反復擺動,使輪胎抓地力在制動盤反復接觸和分離的過程中保持最接近最大理論值,達到最佳制動效果。

ABS的工作原理看似簡單,但從無到有的過程經歷了很多挫折(缺乏關鍵技術)!1908年,英國工程師J. E. Francis提出了“鐵道車輛車輪抱死滑動控制器”的理論,但無法投入實際使用。在接下來的30年裏,包括卡爾·韋塞爾(Karl Wessel)的“制動力控制器”、沃納Mhl的“液壓制動安全裝置”、理查德·特拉普(Richard Trappe)的“車輪鎖防裝置”等嘗試都以失敗告終。在1941出版的《汽車科技手冊》中寫道:“迄今為止,任何用機械裝置防止車輪抱死危險的嘗試都沒有成功,這種裝置成功的那壹天將是交通安全史上的壹個重要裏程碑。”可惜,這本書的作者大概沒有想到,這壹天還要再等30年。

當時開發防抱死制動裝置的技術瓶頸是什麽?首先,該裝置需要壹個系統實時監測輪胎速度的變化,並通過液壓系統立即調整制動壓力。在那個沒有集成電路和計算機的時代,沒有任何機械裝置能達到如此敏捷的反應!等到ABS系統的誕生露出壹絲曙光的時候,是半導體技術有了初步規模的1960年代初期。

德國專門從事汽車電子系統的博世公司研發的ABS系統的起源可以追溯到1936,當時博世申請了“機動車制動防抱死裝置”專利。1964(也是集成電路誕生的那壹年),博世公司再次啟動了ABS的研發計劃,最終得出“通過電子器件控制防止車輪抱死是可行的”的結論,這也是歷史上第壹次出現ABS(防抱死制動系統)這個名詞!世界上第壹臺ABS原型機出現在1966,向世界證明了“縮短制動距離”並不是不可能完成的任務。由於投資巨大,ABS最初的應用僅限於鐵路車輛或飛機。Teldix GmbH於1970年與梅賽德斯-奔馳合作開發了第壹款用於公路車輛的原型車——ABS 1。該系統具備量產基礎,但可靠性不足,控制單元有1000多個元器件,不僅價格昂貴,而且容易出現故障。

1973,博世收購Teldix GmbH 50%的股權以及ABS領域的研發成果。1975年,AEG和Teldix與博世達成協議,委托博世整體實施ABS系統開發計劃。《ABS 2》經過三年的努力誕生了!與ABS 1采用模擬電子元件不同,ABS 2系統完全采用數字元件設計,不僅將控制單元中的元件數量從1000減少到140,而且具有成本降低、可靠性大幅提高、運行速度明顯加快三大優勢。1978年底,德國奔馳和寶馬兩家汽車制造商決定在S級和7系汽車上安裝ABS 2這壹高科技系統。

在誕生的前三年,ABS系統苦於成本太高,無法打開市場。從1978到1980結束,博世公司只賣出了2.4萬套ABS系統。好在第二年增長到7.6萬套。受到市場的積極響應,博世開始了TCS跟蹤控制系統的研發計劃。1983推出的ABS 2S系統重量從5.5 kg減少到4.3 kg,控制部件也減少到70個。到1985年中期,全球新車上安裝ABS系統的比例首次超過1%,通用也決定將ABS列為旗下主力雪佛蘭汽車系列的標準裝備。

1986又是壹個值得紀念的年份。除了博世慶祝售出第1萬套ABS系統之外,更重要的是博世推出了歷史上首款民用車輛TCS/ ASR跟蹤控制系統。TCS/ ASR的作用是防止汽車起步和加速時驅動輪打滑,特別是防止車輛過彎時驅動輪空轉,將打滑控制在10%到20%的範圍內。因為ASR是通過調節驅動輪的扭矩來控制的,所以也叫驅動力控制系統,在日本也叫TRC或TRAC。

ASR和ABS的工作原理有很多相似之處。ASR和ABS的結合可以形成更好的效果,形成車輪防抱死和驅動輪防滑控制的ABS /ASR系統。該系統主要由輪速傳感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驅動器、ASR驅動器、輔助油門控制器和主、輔助油門位置傳感器組成。在汽車啟動、加速、行駛過程中,發動機ECU根據輪速傳感器輸入的信號確定驅動輪的打滑現象超過上限值時,就會進入防轉程序。首先,發動機ECU降低輔助油門,減少進油量,降低發動機動力輸出扭矩。當ECU確定需要對驅動輪進行幹預時,它會向ASR驅動器發出信號,控制驅動輪(通常是前輪)防止驅動輪打滑或使驅動輪打滑保持在安全範圍內。首款搭載ASR系統的新車型出現在1987,奔馳S級再次成為歷史的創造者。

隨著ABS系統單價的逐漸降低,搭載ABS系統的新車數量在1988突破了爆發式增長的臨界點,開始快速增長。當年,博世ABS系統年銷量首次突破300萬套。技術上的突破,使得博世在1989推出的ABS 2E系統,首次將原來發動機室(液壓驅動部件)和中控臺(電控部件)分離、必須依靠復雜的接線連接的設計,改變為“兩個部件合二為壹”的設計!ABS 2E系統也是歷史上第壹個拋棄集成電路,使用運算速度為8千字節的微處理器(CPU)來負責所有控制工作的ABS系統,再次書寫了新的裏程碑。那壹年,保時捷汽車工廠正式宣布,所有的汽車都安裝了ABS。三年後(1992),奔馳汽車廠也決定步保時捷的後塵。

1990年上半年,ABS系統逐漸開始在量產車中普及。1993年,博世推出了ABS 2E的改進版:ABS 5.0系統。除了更小更輕之外,ABS 5.0還配備了運算速度翻倍(16 k字節)的處理器。同年年中,博世慶祝了第10萬個ABS系統的銷售。

ABS和ASR/ TCS系統已經得到了全球車主的認可,但是博世的工程團隊並不滿足,相反,他們正在朝著下壹個更具挑戰性的目標前進:ESP(電子穩定程序)!與ABS和TCS只能增加制動和加速時的穩定性不同,ESP可以使車輛在行駛過程中隨時保持最佳的動態平衡和行駛路線。ESP系統包括轉向傳感器(監測方向盤旋轉角度以確定汽車行駛方向是否正確)、車輪傳感器(監測每個車輪的速度以確定車輪是否打滑)、擺動速度傳感器(記錄汽車繞垂直軸的運動以確定汽車是否失控)和橫向加速度傳感器(測量轉彎時的離心加速度以確定汽車在轉彎時是否失去抓地力)。同時,控制單元通過這些傳感器的數據判斷車輛的行駛狀態,進而指示壹個或多個車輪制動壓力的建立或釋放,同時對發動機扭矩做出最精確的調整,在某些情況下甚至以每秒150次的頻率做出反應。集成了ABS、EBD、EDL、ASR等系統的ESP,讓車主專心駕駛,讓電腦輕松應對各種突發事件。

延續以往ABS和ASR誕生時的慣例,奔馳S級是第壹款使用ESP系統的車型(1995)。四年後,奔馳官方宣布將ESP列為全車系統標配。同時,博世在1998和2001推出的ABS 5.7和ABS 8.0系統還在不斷完善中。整個系統的總重量從2.5 kg降低到1.6 kg,處理器的運算速度從48 k字節升級到128 k字節。奔馳的主要競爭對手是寶馬和奧迪20065438。博世汽車廠慶祝2003年銷售了超過1億個ABS系統和6.5438億個ESP系統。根據ACEA(歐洲汽車制造商協會)的調查,當今歐洲生產的每壹輛新車都裝有ABS系統,全球超過60%的新車都裝有該裝置。

羅伯特·博世公司董事會成員沃爾夫岡·德雷斯(Wolfgang Drees)說:“ABS系統大大提高了制動穩定性,縮短了制動距離。不像安全氣囊和安全帶(可以用死亡人數除以車禍數量來分析),屬於“防患於未然”的ABS系統很難用真實的數據證明它會從鬼門關接回多少人。然而,根據德國保險協會和汽車安全學會的研究,60%的致命交通事故是由側面碰撞引起的,30%至40%是由超速、突然轉彎或操作不當引起的。我們有理由相信,ABS及其衍生的ASR和ESP系統大大降低了緊急情況下車輛失控的概率。NHTSA(北美高速公路安全管理局)曾經估計ABS系統挽救了14563名北美司機的生命!

從ABS到ESP,似乎汽車工程師提高行駛穩定性的努力已經到了極限(從民用ESP系統誕生至今已近10年),但即使計算機再先進,也還是需要駕駛員的正確操作才能發揮其最大的作用。在文章的最後,我們告訴妳如何利用好ABS系統。

大部分車主都沒有遇到過緊急情況(也希望永遠不會),但在關鍵時刻卻忍不住知道如何應對。當妳在緊急情況下踩剎車時,ABS系統的制動缸會迅速動作,制動踏板會立即產生異常振動和明顯的噪音(ABS系統運行中的正常現象)。這時候妳應該毫不猶豫的用力踩剎車(除非車有EBD制動力輔助裝置,大部分司機制動力不足)。此外,ABS可以防止緊急制動時車輪抱死,因此前輪仍然可以控制汽車的方向。司機應緊急剎車並打方向避讓。比如,要避開左側道路中的障礙物,他們要用力踩下制動踏板,快速向左轉動方向盤90度,向右轉動車輪180度,最後向左轉動90度。最後,ABS系統依靠精確的輪速傳感器來判斷是否發生抱死。平時要保持每個車輪上的傳感器清潔,防止泥土、油漬,尤其是磁性物質附著在其表面,導致傳感器失效或輸入錯誤信號,影響ABS系統的正常工作。開車前要時刻註意儀表盤上的ABS故障指示燈。如果閃爍或常亮,可能是ABS系統出現了故障(尤其是早期的系統),應該盡快去維修店排除故障。

最後要提醒讀者的是,ABS/ ASR/ ESP系統雖然是高科技的結晶,但也不是萬能的,不要因為這些主動安全系統就開太快。ABS在過去確實救了很多司機的命,但也不能保證每個司機都會得救吧?

還有壹些關於ABS的信息,分享如下:

目前最新的ABS已經發展到了第5代(有資料說是第8代,不知道真假),從今天的ABS衍生出了其他的電控系統,比如:

1,電子牽引系統(ETC)。

2.電子穩定程序(ESP)

3.輔助制動器

(註:不同廠家對上述系統的叫法不同,但原理相同,大部分ESP系統來自博世)

此外,資產支持證券的分類:

按照機械和電子分類,它們之間有以下區別:

1,電子ABS是根據不同車型設計的,安裝需要專業技術。如果換成別的車,就必須改變電路設計和電池容量,不具有通用性;機械式ABS是多功能的,可以用於任何帶有液壓制動裝置的車輛,並且可以從壹輛車換到另壹輛車,安裝只需要30分鐘。

2.電子ABS體積較大,成品車可能沒有足夠的空間安裝電子ABS。相比之下,機械式ABS體積小,占用空間少。

3.電子ABS在車輪抱死的瞬間開始工作,每秒工作6~12次;機械式ABS在制動時開始工作,根據車速不同每秒可動作60-120次。

4.電子ABS的成本更高。相比之下,用機械ABS更經濟實用。

根據控制信道分類,有以下幾種:

四通道式,特點:附著系數利用率高,制動時最大限度利用各車輪的最大附著。但如果汽車左右輪的附著系數相差較大(比如路面有水或冰),就會影響汽車的制動方向穩定性。廣州本田用的是四通道ABS裝置。

三通道式,特點:該車在各種工況下制動時,方向穩定性好。三通道ABS在汽車上應用廣泛。

雙通道ABS,特點:雙通道ABS很難兼顧方向穩定性、轉向可控性、制動效率等各方面,目前很少使用。

單通道型,特點:結構簡單,成本低等。,廣泛應用於輕型卡車。

防抱死制動系統的基本部件;

ABS通常由輪速傳感器、制動壓力調節器、電子控制裝置和ABS警示燈組成。在不同的ABS系統中,制動壓力調節器的結構和工作原理往往不同,電子控制裝置的內部結構和控制邏輯也可能不同。

各種ABS在以下方面是相同的:

(1)ABS只會在車速超過壹定值(如5km/h或8km/h)時,調整制動時容易抱死的車輪的防抱死制動壓力。

(2)制動過程中,只有當受控車輪趨向抱死時,ABS才會調整趨向抱死車輪的制動壓力。在受控車輪趨於抱死之前,制動過程與常規制動系統完全相同。

(3)ABS具有自診斷功能,可以監測系統的工作狀況。壹旦發現影響系統正常工作的故障,ABS會自動關閉,ABS警示燈會打開,向駕駛員發出警告信號。汽車制動系統仍然可以像傳統的制動系統壹樣制動。

ABS的使用特點:

1.在附著系數較低的路面上制動時,應壹腳踩住制動踏板。

2、能在最短的制動距離內停止。

3.該車制動時具有較高的方向穩定性。

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