摘要:摩托车配备ABS制动防抱死装置,能很好达到降低摩托车危险系数的目的,不仅能够提高摩托车的安全性能,还能够在很大程度上提升摩托车的行驶稳定性。在经过长期的发展和技术更新之后,ABS制动防抱死装置不断得到完善,防抱死功能也得到了很大的提升,但其基本原理都大同小异,基于此,本文探讨了影响摩托车制动安全的相关因素,浅析了ABS制动防抱死装置的制动原理。
车轮防抱死制动系统(简称ABS)是提升和改善摩托车制动性能的重要途径,它能充分发挥轮胎与路面的潜在附着力,最大限度地发挥车辆的制动性能,以满足行车安全的需要。虽然ABS的理论基础早已确立,但鉴于相关工业如电子技术水平的限制,使其可靠性、性价比成为ABS发展道路上的两大障碍,20世纪80年代以来,由于电子技术的日益发展,ABS可靠性得以不断完善,ABS在车辆上的应用逐渐普及。随着车辆行驶速度的提高,致使制动时车轮抱死侧滑成为行车安全的重大隐患之一,为了改善制动性能,保障行车安全,促进了ABS的应用日益广泛。制动过程中或者附着系数小的路面上,ABS系统可以防止车轮完全抱死,让车轮处于纵向附着力最大,横向附着力也很大的半抱半滚状态,充分利用轮胎与路面的最大附着系数,以提高整车的制动减速度和缩短制动距离。
1 影响摩托车制动安全的因素
摩托车在制动过程中通过制动蹄块或者制动卡钳对车轮施加制动力矩,使得车轮在制动力矩的作用下转动角速度降低,同时依靠车轮与路面的附着力产生制动力,从而实现整车制动。在附着力范围内,制动力越大,减速越快,制动距离就越短。
1.1 制动力的影响
在摩托车行驶中如果用力踩下制动踏板,车轮转速会急速降低,当制动力超过车轮与地面的摩擦力时,车轮就会被抱死,完全抱死的车轮会使轮胎与地面的摩擦力下降,出现车轮滑动现象。在制动时,如果前轮被抱死,摩托车虽然可以保持直线行驶直至停止,驾驶员就无法控制车辆的行驶方向;如果后轮被抱死,在一定的车速下,摩托车在很小的侧向力的作用下就极容易出现侧滑现象。不管摩托车哪个车轮抱死,对摩托车制动都是不安全的。
1.2 附着系数的影响
附着系数是附着力与车轮法向(与路面垂直的方向)压力的比值。它可以看成是轮胎和路面之间的静摩擦系数。这个系数越大,可利用的附着力就越大,摩托车就越不容易打滑。附着系数的大小,主要取决于路面的种类和干燥状况,并且和轮胎的结构、胎面花纹以及行驶速度都有关系。干燥、良好的沥青或混凝土路面的附着系数最大,可达0.7~0.8,制动安全性最好,而冰雪路面的附着系数最小,最容易打滑,制动时车轮最容易抱死。
摩托车在制动过程中,为了获得最大的制动效果,在摩托车上可安装防止车轮抱死的ABS系统。在紧急ABS制动系统全称为防抱制动系统,GB 20073-2006将其定义为:“防抱死装置”是行车制动装置的一个部件,在制动过程中它可以自动控制车辆一个或多个车轮在旋转方向上的打滑程度。
2 摩托车ABS制动系统结构及工作原理
2.1摩托车ABS制动系统结构
我国摩托车上现在装用的“ABS”大致有以下3种类型:橡胶囊式、阀芯式、膨胀球式,见下图1。
2.2摩托车ABS制动系统工作原理
在摩托车上目前采用的ABS制动系统主要有“机电一体化”ABS制动系统和机械式ABS制动系统两种。机电一体化ABS制动系统控制性能好,可靠性高,因此在摩托车上被广泛使用。机械式ABS制动系统的特点是结构紧凑、价格低廉,缺点是控制不够精确性能不高。
不同的ABS系统,其制动原理完全相同,但是基本上都可以分为常规制动、制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大四个阶段。本文以使用最广泛的机电一体化ABS制动系统为例说明ABS系统的制动原理。摩托车在制动时,轮速传感器不断检测回转齿轮圈。当回转齿轮圈(与车轮转速相同)转速接近零时,轮速传感器将信号传送给ECU, ECU控制液压调节器,切断主缸向轮缸供给制动液,从而刹车消失,车轮回复转动。车轮恢复到一定转速时,轮速传感器再次将信号传送给ECU, ECU又控制液压调节器,恢复主缸向轮缸供给制动液,刹车又迅速恢复。液压调节器不断重复这两个动作,直至摩托车停车或者制动操纵杆松开。下面就ABS系统在制动的四个阶段进行说明。
a)常规制动
常规制动过程中,ABS系统不工作。电磁线圈中无电流通过,电磁阀处于“升压”位置,此时制动主缸与轮缸直通,由制动主缸来的制动液直接进入轮缸,轮缸压力随主缸压力而增减,此时回油泵也不需工作,见图2。
b)保压阶段
当轮速传感器发出抱死危险信号时,ECU向电磁线圈通入一个较小的保持电流(约为最大电流的1/2)时,电磁阀处于“保压”位置。此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封,轮缸中的制动压力保持一定,如图3所示。
c)降压阶段
如果在“保持压力”命令发出后,仍有车轮抱死信号,ECU即向电磁线圈通入一个最大电流,电磁阀处于“减压”位置,此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通,轮缸中制动液经电磁阀流入储液室,轮缸压力下降,如图4所示。
d)升压阶段
当压力下降后车轮加速太快时,ECU便切断通往电磁阀的电流,主缸和轮缸再次相通,主缸中的高压制动液再次进入轮缸,使制动压力增加,如图5所示。
3 结论
情况黑粼导撰蕊篡瓢暴愁轮极易被抱死,前轮抱死会使操纵失灵,方向不能控制,后轮抱死则易发生侧滑甩尾,即而发生意外。而ABS则可以防止车轮抱死,有效改善摩托车制动时的横向稳定性和方向操纵性,保证最佳制动效果,减少摩托车安全事故的发生。