汽车防抱制动系统中液压系统性能评价与实验

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1、万方数据第43卷第9期2007年9月机械工程学报v。1．43N09CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGmEERINGs印．2007汽车防抱制动系统中液压系统性能评价与试验+于良耀王会义宋健祁雪乐孔磊(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京l00084)摘要；建立包含电磁阀、制动管路和制动分泵的防抱制动系统(An“_lockbmkingsyst锄，ABs)液压系统数学模型．设计ABs液压系统试验平台．对实车ABs液压系统进行测试。采用回归分析的方法对模型参数进行拟台，对仿真结果与试验数据进行对比验证。在液压系统模型的基础上，建立整个ABs系统的仿真模型，进行仿真分析，讨论

2、影响ABs控制效果的液压系统滞后时间、升压减压能力、压力波动特征等关键因素及参数。研究结果为ABs系统与整车制动系统的匹配提供了重要依据。关键词：防抱制动系统液压系统试验平台数据采集评价参数中图分类号：u46370前言防抱制动系统(Anmlockbrakingsystem，ABs)通过在汽车常规制动系统上加装压力控制单元、电子控制单元、传感器等零部件，在紧急制动时可有效避免车轮抱死，防止发生甩尾或者侧滑等危险工况”q。其中，压力控制单元与原车的制动总泵、真空助力器、分泵及液压管路构成了ABS的液压系统。由于压力控制单元中存在着高速开关电磁阀以及较长的制动管路，使得液压系统呈现很强的非线性特性。

3、文献【1]对ABs的液压特性进行了初步探讨，文献[3]对电磁阀的电气响应特性做了试验研究，通过动态响应测试，得到了电磁阀几个关键响应时间。为了对液压系统的性能做较为准确的评价，必须根据ABS的特点，作进一步的分析和试验研究。本文对汽车ABs液压系统关键模块和整车ABS系统进行了建模分析，设计了ABs液压系统的试验平台，并对实车的ABS液压系统进行了试验，通过仿真与试验数据分析，讨论了影响ABS控制效果的关键因素，提出了液压系统关键的评价参数。1液压系统数学模型1．1ABS液压系统结构组成和工作原理图l为典型的ABs液压系统结构组成，前后轴均采用盘式制动器。在制动时，制动踏板力经过真空助力器的放

4、大后，作用在总泵上；总泵的两条输出管路采用x方案布置，分别将压力作用在交叉的·国家自然科学基金资助项目(50575120)。200∞911收到初稿．20070522收到修改稿两个车轮上，通过增压阀和减压阀调节压力的变化。ABs未动作时，增压阀常开，减压阀常闭：在紧急制动情况下，驾驶员踩下制动踏板，压力很快上升，当车轮有抱死趋势时，关闭增压阀，进行保压，如果车轮仍有抱死趋势，则打开减压阀，进行减压，使车轮转速充分恢复，然后再重新进入升压阶段。在升压过程中，为了保持制动过程的平顺性，防止出现振荡，一般采用阶梯升压策略。图1ABs液压系统结构组成示意图1．减压闷2．增压阀3．回流泵4低压蓄能器5．总

5、泵矗真空助力器7．分泵8轮速传感器1．2液压系统模型在紧急制动过程中，驾驶员全力踩下制动踏板，然后保持该状态。根据真空助力器的增压特性，总泵压力主要由制动踏板位移决定14】，因而在ABs动作过程中，总泵的两条输出管路内压力可近似认为是定值，设为po。1．2．1电磁阀模型如图l所示，高速开关电磁阀包括增压阀和减压阀，其中增压阀是常开阀、减压阀是常闭阀。ABs液压系统高频响应性能很大程度上取决于ABs电磁阀的动态响应特性，电磁阀动态特性由电磁场、万方数据2007年9月于良耀等：汽车防艳制动系统中液压系统性能评价与试验41机械运动和流体运动的综合过渡过程决定。电磁阔的线圈通电产生电磁力，以控制电磁阀

6、的开关状态。图2为典型的减压阀的结构。圈2减压脚结构1．阀座2．髑孔3．阀心和动铁4．回位弹簧电磁场动态过程可由电磁阀线圈微分方程表示阻肌氅业加I(1)L缸J～式中x——阀心和动铁位置p——阎心和动铁移动速度【，一线圈驱动电压R——线圈回路电阻f——线圈回路电流工——线圈电感如图3所示为阀心和动铁的受力分析，列写其动力学方程为I苦=去【乓(州卜≈(x+G0)+‘。卜加2一露]1扣式中y——阕心和动铁移动速度m——阀心和动铁的质量F。——电磁力女——回位弹簧刚度R——阀心组件所受液动力6——速度阻尼系数G0——弹簧预紧量Ff——摩擦力型塑匝二芦童旦图3阀心和动铁受力分析图在式(1)、(2)中，，

7、备O，O、工O，f)和耳∞为未知量，可通过有限元法来计算吼表l显示了本文试验车辆所用电磁阀的仿真和试验对比结果，仿真模型结果和试验结果符合良好。襄l电磁阀仿真和试验对比结果阀起到节流作用，根据其流量特性，压力变化率一般表述为【51芈=墨卸而(3)式中xI，岛——常系数印——阀口两侧压差，增压时为p旷风，减压时为pc风——管路的当前压力式(3)中的A不能直接计算得到，不利于液压系统的评价，考虑到在实