為什么不能讓車輪抱死呢?因?yàn)檐囕啽酪院螅较驎ъ`;而且通常前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的轎車由于前輪負(fù)載大,制動時重心前移,使得后輪附著力很小,一但接近制動極限,通常情況下是后輪先抱死,而前輪未抱死。如果此時汽車正在轉(zhuǎn)彎,這就意味著前輪繼續(xù)按規(guī)定轉(zhuǎn)向角度轉(zhuǎn)彎,后輪由于抱死,失去附著力而保持原由運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動。這就會使前后輪對車身產(chǎn)生的力矩方向不一致,使車很容易在兩個力矩的作用下側(cè)滑,如果車速過快,甚至?xí)Э貨_出彎道。所以防止車輪抱死就顯得非常重要了。不管是為了縮短制動距離提高制動性能,還是為了提高車身穩(wěn)定性,提高主動安全性,我們都需要一套系統(tǒng),能自動減小即將抱死車輪的制動力,從而達(dá)到防抱死的目的。
其實(shí)ABS的原理很簡單。早期的ABS主要由機(jī)械來控制,通過機(jī)械傳感器來感知載荷的變化從而控制制動液壓的大小。事實(shí)上這種純機(jī)械的壓力感應(yīng)式ABS還不能完全算得上真正意義的ABS,它雖然也有防抱死功能,但是是一種被動的工作方式。我們知道,在同樣制動力度的情況下,汽車越輕,那么發(fā)生抱死的機(jī)會越大(因?yàn)檩喬ヅc路面的最大靜摩擦力小),如果越重,情況則相反。而汽車的重量是隨載荷的不同而變化的。我們知道汽車滿載的時候肯定比空載的時候要重,所以如果給于完全相同的制動力度,那么勢必在空載的時候會更容易發(fā)生抱死。這種機(jī)械減壓裝置就是通過一個完全機(jī)械的閥門來感知載荷的多少,并根據(jù)載荷的增加減小制動液壓管路中的阻力從而增大總體的制動力。相反,空載的時候用同樣的原理減小總體制動力。這就是ABS的雛形。現(xiàn)在獵豹的帕杰羅V31和V33仍然使用這套機(jī)械系統(tǒng)。不過主要是用來改變后輪的液壓制動情況。因?yàn)樵谥苿訒r后輪的附著力會降低,后輪比前輪更容易抱死,而后輪抱死帶來的危險(xiǎn)性比前輪抱死更大,所以盡在后輪的制動管路上安裝了這套系統(tǒng)。事實(shí)上,這樣的制動防抱死裝置在轎車上幾乎已經(jīng)淘汰了,仍然在用的主要是越野車和大貨車。因?yàn)樵缙诘腁BS由于電子設(shè)備太多,越野車的工作環(huán)境惡劣,所以早期的越野車仍然相信這種純機(jī)械的東西。這就是為什么我們還能在市售的獵豹上見到它。
即便是電子控制的ABS根據(jù)其配置的不同種類也有很多。
現(xiàn)在轎車上所普及的ABS基本上都是電液一體式控制的。也就是把機(jī)械的感應(yīng)裝置,控制裝置全部變成了電子來控制。總的原理就是通過車輪轉(zhuǎn)速傳感器來檢測車輪的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,然后把車輪轉(zhuǎn)速傳感器測得的轉(zhuǎn)速信號通過放大以后傳遞給ECU車載電腦(有些車的ABS電腦是跟發(fā)動機(jī)管理電腦等集成在一起的)。然后電腦通過傳感器測得的數(shù)據(jù)判斷車輪是否抱死,如果車輪運(yùn)轉(zhuǎn)不正常(有可能抱死或已經(jīng)抱死)那么電腦會立即發(fā)出指令給電磁閥,讓電磁閥處于減壓狀態(tài),從而達(dá)到降低制動力的目的,直到抱死解除,如果此時駕駛員仍然在大力剎車,那么ABS解除控制后車輪又會回到抱死狀態(tài),那么ABS再次接入知道抱死再次解除。這就是為什么我們在駕駛ABS車大力制動的時候剎車踏板會產(chǎn)生強(qiáng)烈的抖動,這就是ABS的三位電磁閥在工作,液壓油路時而增壓時而減壓,所以造成剎車踏板的脈沖抖動現(xiàn)象。
通過電子設(shè)備接入以后ABS的控制能夠更加精確,而且更加主動。不過即便是電子控制的ABS根據(jù)其配置的不同種類也有很多。首先從硬件配置來說主要分為:
1 通道1傳感器式
2 通道2傳感器式
3 通道3傳感器式
4 通道4傳感器式
對于第一種方式,可以說是最早最原始的ABS的控制方式。同樣是實(shí)現(xiàn)上文說的電腦控制一切,但無論是信息獲取渠道(傳感器)還是控制渠道(通道數(shù))都只有一條。前文介紹過,對于制動來說最危險(xiǎn)的是后輪先抱死的情況。而對于汽車的緊急制動特別是在濕滑路面上的緊急制動,后輪又是最容易抱死的。如果后輪比前輪先抱死,而此時駕駛者又有轉(zhuǎn)向意圖的話,整個車會產(chǎn)生側(cè)滑甩尾的危險(xiǎn)。所以對于單通道的ABS來說當(dāng)然要優(yōu)先后輪來防抱死。所以這種ABS的傳感器裝在后差速器上,它用來感知后輪的抱死情況;而電磁閥裝在后制動液壓管上,用來解除抱死危機(jī)。由于只有一個傳感器和一個電磁閥來控制后輪的制動力,所以電腦只能針對后輪整體抱死情況來處理危機(jī)。如果左右兩個后輪所處的路面摩擦系數(shù)不一致的話,那么這種系統(tǒng)就很難做到自動調(diào)節(jié)左右車輪的制動力大小。
對于2通道2傳感器的ABS來說情況會好一些。不過這種硬件配置可以分成兩種解決方案。第一種解決方案是把兩個傳感器和兩個通道分別分配給前輪和后輪,這樣只能防止前輪的整體抱死又能防止后輪的整體抱死,不過對于左右兩側(cè)車輪行駛在不同摩擦系數(shù)路面上的情況則無能為力;另一種則是針對X配管方式的設(shè)置。所謂X配管就是讓制動液壓成對角線分配。也就是說從制動總泵出來的液壓50%分配給左前輪和右后輪,另外50%則分配給右前輪和左后輪。而僅有的兩個通道則裝配在左右車輪的總管上。所以這種ABS能夠在硬件條件有限的情況下部分解決前后車輪抱死和左右車輪抱死的情況。
不過對于3通道3傳感器的硬件配備來說情況會好很多,這種ABS在前輪使用兩個通道和兩個傳感器,在后輪使用一個通道和一個傳感器(后輪的控制跟單通道單傳感器的設(shè)計(jì)一樣),所以它除了可以自動分配前后總體制動力,還能獨(dú)立調(diào)節(jié)前輪的制動力。不過這還不是最完美的ABS。最完美的ABS是目前最為廣泛采用的4通道4傳感器ABS。這種ABS在硬件上真正滿足了對每個車輪進(jìn)行制動力調(diào)節(jié)的要求。所以無論是前輪先抱死還是后輪先抱死都能得到有效調(diào)節(jié),而且即便四個車輪所處的路面摩擦系數(shù)都不同,ABS也能自動調(diào)節(jié),讓每個車輪都不會發(fā)生抱死。所以這種4通道4傳感器的ABS系統(tǒng)又多了一個附帶的功能叫做EBD電子制動力自動分配。其實(shí)在購買汽車時,如果廠家宣傳此車配備了EBD電子制動力自動分配,那么就說明這個車的ABS為4通道4傳感器的設(shè)計(jì)。不過即便是4通道4傳感器的ABS根據(jù)其電磁閥的不同性能上也是又差別的。這種ABS的電磁閥主要分成兩種:一種是3位電磁閥,另一種是2位電磁閥。同樣是電磁閥,實(shí)現(xiàn)的功能卻不相同。3位電磁閥能夠把制動液壓控制成三種狀態(tài),分別是:加壓狀態(tài),減壓狀態(tài)和平衡狀態(tài)。而2位電磁閥則只能把制動液壓控制成:減壓狀態(tài)和平衡狀態(tài)兩種情況。雖然少了一個加壓功能但實(shí)現(xiàn)的性能則大不相同。
對于配備的是2位電磁閥的ABS來說,它僅僅只能起到防止剎車抱死的作用。因?yàn)橹荒軠p小或保持制動液壓,也就是說只有踩下了制動踏板以后他才能起作用。所以即便是4傳感器4個通道,最多也只能實(shí)現(xiàn)EBD電子制動力自動分配功能。而對于配備了三位電磁閥的ABS來說,從硬件上它就滿足了ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng),TCS循跡控制系統(tǒng)和EDL電子差速制動的要求。之所以叫3電磁閥,就是跟2位電磁閥相比增加了一個加壓功能。也就是說即使駕駛者沒有踩下制動踏板,電腦也可以自動控制某一個車輪單獨(dú)制動。那么這樣的硬件配備有什么好處呢?我們先單純從制動的功能來看。如果電腦能夠自動控制液壓的增加,那么我們在高速大力制動的時候就會獲得更安全的性能。因?yàn)槠囋诟咚僦苿犹貏e是高速緊急制動的時候,制動系統(tǒng)的負(fù)荷是很大的,制動碟由于高溫會產(chǎn)生熱衰減現(xiàn)象。所謂熱衰減其實(shí)就是由于剎車碟和剎車蹄片的溫度過高,導(dǎo)致表面或局部瀕臨融化,工程強(qiáng)度降低,所以制動力會減弱。同樣的道理,當(dāng)我們以時速120,甚至160的速度高速行駛是,如果需要緊急的把速度降到20甚至靜止剎車系統(tǒng)的負(fù)荷是非常大的。由于駕駛者的習(xí)慣是保持剎車踏板的形成不變所以卡鉗提供的制動力是恒定不變的,那么當(dāng)?shù)搅撕箅A段剎車由于高溫開始衰減時,駕駛員往往很難發(fā)現(xiàn)制動力的減弱,所以并不會主動的繼續(xù)加大剎車力度。那么由于三位電磁閥又控制制動油路加壓的功能,所以它能自動增大剎車力度,讓高速制動保持線性,即便到了制動末端又熱衰減,也能把由于剎車力度不線性的安全風(fēng)險(xiǎn)降低。不過這僅僅只是三位電磁閥對制動方面的貢獻(xiàn),其實(shí)三位電磁閥的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于此。它最大的作用就是可以實(shí)現(xiàn)電腦自動對單個車輪進(jìn)行制動,這樣ESP也好EDL也好才能得以實(shí)現(xiàn)。
我們知道ESP是BOSCH開發(fā)的一套電子穩(wěn)定程序,要實(shí)現(xiàn)這樣的電子穩(wěn)定,必須要有4通道4傳感器和3位電磁閥的硬件配備才行。ESP之所以能夠讓前驅(qū)車減小轉(zhuǎn)向不足,后驅(qū)車減小轉(zhuǎn)向過度,就是因?yàn)樗軐坡食^臨界值的車輪(即將打滑的車輪)單獨(dú)進(jìn)行制動,從而擺脫失控的局面,這一切都不需要人為的介入,而是在很短的時間內(nèi)通過電腦的控制來完成的。簡單的說,其原理就是電腦通過四個車輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測到每個車輪的轉(zhuǎn)速值,然后通過安裝在變速箱(或傳動軸)上的汽車速度傳感器以及轉(zhuǎn)向角度傳感器計(jì)算出某個車輪的理論轉(zhuǎn)速。如果四個車輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速不匹配電腦則會判斷該車輪有打滑失控的危險(xiǎn),那么ECU則會立即通知三位電磁閥給這個車輪進(jìn)行制動,讓他在制動力的限制下恢復(fù)到正常的轉(zhuǎn)速。所以他能在很大程度上提高汽車的主動安全性能,讓汽車擁有更好的循跡性。
對于EDL,其工作原理跟ESP也很類似。也是通過車輪轉(zhuǎn)速傳感器檢測主動車輪的轉(zhuǎn)速值,如果左右兩個主動車輪的轉(zhuǎn)速差在正常范圍(通過轉(zhuǎn)向角度傳感器判斷,因?yàn)樵谵D(zhuǎn)彎的時候驅(qū)動輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差是正常的),那么ABS不工作;如果檢測到左右兩個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速差過大,電腦則會判斷出轉(zhuǎn)速過高的車輪正在打滑,那么在三位電磁閥的作用下給這個正在打滑的車輪施加額外的制動力,讓動力能夠傳遞到?jīng)]有打滑的車輪那邊去,使得汽車仍然能夠擁有正常牽引力。當(dāng)然,對于四輪驅(qū)動的汽車這種電子差速制動顯得更加重要,因?yàn)樗梢酝ㄟ^對單個車輪的制動來調(diào)節(jié)動力分配情況。設(shè)置可以讓動力對任何一個車輪從0%-100%的調(diào)節(jié)。所以它在不需要增加其他硬件設(shè)備的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)這樣多的衍生功能。也就是說4通道4傳感器并且配備了4個三位電磁閥的ABS是目前市場上最高規(guī)格的ABS,只要程序支持,就能實(shí)現(xiàn)上面所說的所有功能。
了解了ABS的控制原理以后,我們在日常駕駛裝有ABS系統(tǒng)的車輛時就能更好的發(fā)揮ABS的制動性能。在雨天,我們可以放心大膽的大腳踩剎車而不用擔(dān)心車輛會失控。這里要提醒大家一點(diǎn),當(dāng)ABS開始工作時,制動踏板會產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動,這是因?yàn)槿浑姶砰_始工作造成了制動液壓力的變化。這種情況是正常的,不用擔(dān)心,駕駛者需要做的就是把腳放在制動踏板上,信心十足的減速。
還有就是多把自己安全意識提高,沒有絕對安全的車。