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        摩托車ABS 系統(tǒng)及測試中的影響因素分析*

        2019-02-28 11:31:06
        關(guān)鍵詞:警示燈卡鉗摩擦系數(shù)

        (國家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(天津)天津 300072)

        引言

        隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對生活品質(zhì)的要求越來越高。近年來,摩托車向娛樂化方向發(fā)展的趨勢越來越明顯,使得大排量、高性能的摩托車市場占有率越來越高。這種趨勢造成了摩托車事故的安全隱患增大,考慮到這種情況,在大排量摩托車上越來越多的主動安全系統(tǒng)被應(yīng)用,以此來保護(hù)使用者的安全,ABS 就是最為有效的手段之一。世界范圍內(nèi)一些大型的公司和機(jī)構(gòu)(AZT、BOSH 和NHTSA 等)在歐盟、印度和美國等地,對摩托車ABS 系統(tǒng)進(jìn)行了長時間的調(diào)查和研究,結(jié)果表明,安裝ABS 的車輛制動穩(wěn)定性和安全性更高,事故率明顯降低,ABS 對保護(hù)駕駛員安全起到了積極的作用。

        1 ABS 制動系統(tǒng)的應(yīng)用

        由于ABS 對安全的影響巨大,世界范圍內(nèi)的發(fā)達(dá)國家和摩托車使用大國,都先后對摩托車安裝ABS 制動系統(tǒng)做出了強(qiáng)制要求,具體實(shí)施情況見表1。中國作為一個摩托車生產(chǎn)和使用大國,也對摩托車ABS 制動系統(tǒng)做出了強(qiáng)制性要求,在最新的GB 20073-2018《摩托車和輕便摩托車制動性能要求及試驗(yàn)方法》中,要求“兩輪摩托車(L3 類,發(fā)動機(jī)實(shí)際排量>250 mL),前、后輪均應(yīng)安裝防抱死制動系統(tǒng)”。因此,本文對ABS 系統(tǒng)的工作原理、測試方法和影響因素做一些簡要介紹。

        2 摩托車ABS 系統(tǒng)工作原理

        2.1 摩托車ABS 系統(tǒng)

        防抱死制動系統(tǒng)(antilock brake system)簡稱ABS。它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的摩托車安全控制系統(tǒng)。防抱死制動系統(tǒng)(ABS)是一種當(dāng)車輛制動時,使地面與摩托車車輪的滑動摩擦盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o摩擦(制動時車輪與地面的接觸部分保持相對靜止,車輛沒有停止時,車輪是滾動而不是抱死的,制動系統(tǒng)可在車輛上實(shí)施接近于最大靜摩擦力大小的制動力,這時保持轉(zhuǎn)動的車輪與地面的靜摩擦是滾動摩擦),以此增大制動效力,達(dá)到更好的制動效果。同時,由于車輪不會抱死,能使車輛保持直線行駛,不發(fā)生側(cè)滑和偏移而導(dǎo)致事故發(fā)生。

        表1 世界范圍內(nèi)制動法規(guī)的導(dǎo)入情況和高級制動系統(tǒng)的安裝要求[1-3]

        2.2 摩托車ABS 系統(tǒng)的構(gòu)成

        ABS 系統(tǒng)由控制單元、車輪速度傳感器、碼盤(傳感器轉(zhuǎn)子)、制動油缸、制動卡鉗和制動油管組成,如圖1 所示。

        圖1 ABS 系統(tǒng)的構(gòu)成

        簡單來說就是,通過車輪速度傳感器的信號來判斷車輪滑移狀態(tài),控制單元通過調(diào)節(jié)油壓對卡鉗的開合進(jìn)行控制,從而達(dá)到控制制動過程的目的。

        2.3 ABS 系統(tǒng)的安裝位置

        根據(jù)車輛的結(jié)構(gòu)差異,ABS 控制系統(tǒng)安裝位置主要為前立管下方、座墊下部或燃油箱下部,振動和溫度對于控制單元的影響較大,通常需加裝橡膠墊和隔熱板;車輪速度傳感器和碼盤(傳感器轉(zhuǎn)子)分別位于前后車輪上;制動控制器和制動卡鉗通過制動油管和控制單元相連接,構(gòu)成完整的制動系統(tǒng)。圖2 為典型的控制單元在座椅下方的ABS 系統(tǒng)布置圖。

        圖2 ABS 系統(tǒng)布置圖

        2.4 ABS 系統(tǒng)的控制原理

        如圖3 所示,當(dāng)制動器進(jìn)行制動,ABS 不工作時,常開電磁閥打開,常閉電磁閥關(guān)閉,油壓直接通過常開電磁閥,進(jìn)入制動卡鉗,達(dá)到制動效果;當(dāng)ABS 工作時,常閉電磁閥開啟,常開電磁閥關(guān)閉,油壓通過常閉電磁閥流入容積可變的儲液罐,然后通過控制單元電機(jī)(控制兩個單向閥的開啟和閉合,起到泵的作用)將制動液泵回主油路。通過控制2 個電磁閥的開啟和關(guān)閉頻率,達(dá)到控制制動卡鉗的開合頻率,來達(dá)到防抱死的效果。

        圖3 ABS 系統(tǒng)的控制原理

        3 摩托車ABS 的測試方法和要求(新國標(biāo))[1]

        3.1 試驗(yàn)路面的要求

        高摩擦系數(shù)路面:試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)保持清潔、干燥,試驗(yàn)路面應(yīng)水平,坡度不大于1%;試驗(yàn)路面的峰值制動力系數(shù)(PBC)為0.9±0.1。

        低摩擦系數(shù)路面:試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)保持清潔,試驗(yàn)路面應(yīng)水平,坡度不大于1%;試驗(yàn)路面的峰值制動力系數(shù)(PBC)不大于0.45。

        3.2 試驗(yàn)條件的要求

        環(huán)境溫度:環(huán)境溫度應(yīng)在4 ℃和45 ℃之間;

        制動器初始溫度:55~100 ℃;

        試驗(yàn)質(zhì)量條件:高摩擦系數(shù)路面:整備質(zhì)量+75 kg+15 kg;

        低摩擦系數(shù)路面:整備質(zhì)量+75 kg+30 kg。

        3.3 ABS 警示燈要求

        安裝一個黃色警示燈,警示燈的位置應(yīng)方便駕駛員觀察。當(dāng)車輛點(diǎn)火開關(guān)打開時點(diǎn)亮,功能檢查完畢后熄滅。如防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障,警示燈應(yīng)予以指示。并且只要故障存在且點(diǎn)火開關(guān)處于“開”位置,警示燈應(yīng)一直指示。

        3.4 試驗(yàn)流程[1]

        國家標(biāo)準(zhǔn)中針對ABS 的試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括以下幾項(xiàng):

        1)高摩擦系數(shù)路面制動試驗(yàn);

        2)高摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn);

        3)低摩擦系數(shù)路面制動試驗(yàn);

        4)低摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn);

        5)高摩擦系數(shù)路面到低摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn);

        6)低摩擦系數(shù)路面到高摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn);

        7)ABS 失效試驗(yàn)。

        相關(guān)流程及主要關(guān)注點(diǎn)如表2 所示,從表中可以看出,各項(xiàng)目的試驗(yàn)初速度、制動系統(tǒng)控制狀態(tài)、性能限值、車輛狀態(tài)判定、試驗(yàn)次數(shù)的要求均給出了明確的要求。在高摩擦系數(shù)路面和低摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn)中,給出了對制動器效率的性能要求。在低摩擦系數(shù)路面到高摩擦系數(shù)路面車輪制動抱死檢查試驗(yàn)中,明確規(guī)定了減速度變化的要求。

        表2 ABS 試驗(yàn)流程及主要關(guān)注點(diǎn)

        4 ABS 試驗(yàn)的影響因素

        4.1 ABS 性能影響因素的分析

        通過以上介紹,可以清楚摩托車ABS 性能的好壞,取決于2 個方面,一是摩托車與路面本身的摩擦系數(shù),摩擦系數(shù)越大,制動距離會越短,停下來得越快;二是摩托車ABS 的效率,效率越高,我們得到的真實(shí)摩擦系數(shù)越大,越接近摩托車的峰值摩擦系數(shù)。

        4.2 摩擦系數(shù)影響因素

        因?yàn)槟Σ料禂?shù)取決于接觸面的摩擦力和物體的質(zhì)量,摩擦力又是由接觸面的材料及粗糙度決定的。因?yàn)槁访嫘再|(zhì)是一定的,所以對摩擦系數(shù)的影響因素,分析2 個方面,一是車輛的質(zhì)量,二是輪胎。車輛的質(zhì)量又包括整車的整備質(zhì)量和車輛前后軸荷分配,這將最終決定每個輪胎垂直地面的質(zhì)量,這個主要是通過廠家的設(shè)計(jì)可以進(jìn)行優(yōu)化。輪胎主要是與地面接觸面的寬度、輪胎花紋、輪胎材質(zhì)等決定接觸面粗糙度的因素,這些調(diào)整可以通過企業(yè)的輪胎選型來優(yōu)化。圖4 為進(jìn)行ABS 試驗(yàn)的一些輪胎數(shù)據(jù)分析。

        圖4 不同輪胎對PBC 的影響

        4.3 ABS 效率的影響因素

        ABS 效率由控制頻率、控制程度來決定,控制的頻率越高,控制的精度越高,制動效率越高,反之越低。這一項(xiàng)一般來說是需要ABS 廠家匹配來解決的,在匹配過程中,開發(fā)出適合車輛的控制程序,從而使車輛的制動效率最大化。

        5 結(jié)束語

        ABS 技術(shù)是未來摩托車發(fā)展的主要技術(shù),影響企業(yè)的發(fā)展方向,對ABS 加深了解會降低企業(yè)開發(fā)成本,減少開發(fā)周期,使企業(yè)在市場競爭中占得先機(jī)。

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