汽车液压制动系统轮缸压力阶梯减压控制特性分析.pdf

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汽车工程
2014年(第36卷)第1期
Automotive Engineering
2014(Vvol,36)No
2014019
汽车液压制动系统轮缸压力阶梯减压控制特性分析
齐志权,裴晓飞,马国成,王宝锋
北京理工大学机械与车辆学院,北京100081)
[摘要]基于 Brakehydraulics软件库和MK20型压力调节器建立了液压制动系统仿真模型,并在此基础上定
量分析了制动系统阶梯减压控制周期或占空比和压差与轮缸压力变化率的关系,为ABS、ASR、ESP等与制动相关
的控制系统中确定阶梯减压控制占空比提供了依据。
关键词:压力调节器;轮缸压力;阶梯减压;占空比
Analysis on the Stepped Release Control Characteristics of
Wheel Cylinder Pressure in Vehicle Hydraulic Brake System
Qi Zhiquan, Pei Xiaofei, Ma Guocheng Wang Baofeng
School of Mechanical Engineering, Bejjing nstitute of Technology, Beijing 100081
Abstract] Based on RT Brakehydraulics software library and MK20 pressure modulator, a simulation mod
el for hydraulie brake system is built, based on which a quantitative analysis is conducted on the relationship among
stepped release control cycle(or duty cycle ), pressure difference and the changing rate of wheel cylinder pressure
so providing a basis for determining the duty cycle of stepped release control for braking-related control systems such
as ABS, ASR and ESP etc
Keywords hydraulic pressure modulator; wheel cylinder pressure; stepped release; duty cycle
控制性能有着重要的影响2?,而制动系统的各部件
前言
结构参数和性能参数决定了压力调节装置的调压特
性,国内外学者对影响较大的电磁阀部件进行了理
汽车液压制动系统轮缸压力调节装置(也称为论分析和相关试验,文献[3]中对ABS电磁阀的响
压力调节器)是制动防抱死系统(ABS)驱动防滑控应特性进行了研究,测试了 Bosch某型号压力调节
制系统(ASR)和电子稳定性程序(ESP)等主动安全器电磁阀在空载和加压等工况下的响应时间。文献
系统的执行机构,是液压制动系统的核心,它由阀[4]中分别采用 ANSYS、 Simulink和 AMESIM分析电
体、电磁阀、低压蓄能器、回油柱塞泵和直流电动机磁阀动态响应,进行了ABS液压控制单元匹配的仿
等部件组成。阀体采用多复合孔技术将液压元件连真研究。本文中基于 Brakehydraulics和MK20型压
成通路,结构十分紧凑。压力调节器置于制动主力调节器建立了制动系统仿真模型,分析了制动系
缸与车轮制动轮缸之间,主要功用是根据控制系统统阶梯减乐控制策略对轮缸减压特性的影响。
电子控制单元(ECU)的控制指令,自动调节制动轮
缸的压力。为了控制轮缸压力的减压速率,通常采1汽车液压制动系统结构
用阶梯减压控制策略,它是控制过程中较为实用的
控制手段。
图1为某型汽车液压制动系统示意图,其中集
液压制动系统压力调节装置的调压特性对系统成的制动轮缸压力调节器由进油电磁阀(进油阀
*国家青年自然科学基金(51005019)资助
原稿收到日期为2011年9月19日,修改稿收到日期为2012年5月14H
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2014(Vo.36)No.1齐志权,等:汽车液压制动系统轮缸压力阶梯减斥控制特性分析
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压力调节器
低压储液室
电机回油泵
出油电磁阀
动管路
单向阀
储液室
制动轮缸
制动踏板
制动主缸--进油电磁阀
真空助力器
M
车轮
高压缓冲器
单向阀
图1汽车液压制动系统简图(单个车轮)
出油电磁阀(出油阀)、电动机与回油泵、低压储能
通常情况下矿物型制动液密度为1056kg/m3,
室、高压储能器、单向阀和制动管路组成。当需要进流量系数为0.2,在进、出油电磁网动作过程中,通
行轮缸压力调节时,压力调节器按照一定的逻辑通流截面积A随着阀芯的开启或关闭而发生变化,回
过进油阀、出油阀和回油泵等元件的控制,实现制动油电磁阀通流截面积A的变化规律?为
管路压力增加、保持和减少控制。
A=Ao (0.5+0. tanh(tlom (t-toa))
对于轮缸减压过程,进油电磁阀关闭,出油电磁式中:Aa为回油电磁阀阀口完全打开的通流截面积,
阀打开,制动主缸与制动轮缸之间的进油管路被切m;ag为出油电磁阀打开动作时的开启斜率
断,制动轮缸内的制动液经出油阀流回到低压储能ms';t为时间,ns;t为出油电磁阀打开动作的延
室中。当压力调节器电机工作时,驱动回油泵将低迟时间,ms。
压储液室中的制动液泵人高压储能器,回液通道为
进油电磁阀通流截面积A的变化规律为
制动轮缸→出油阀入口→出油阀腔室→出油阀出口
Aa=A1(0.5-0.5tanh(ta(z-tr))(3)
→低压储能室→电动回油泵一高压缓冲器。随着制式中:A1为进油电磁阀阀口完全打开的通流截面
动轮缸中的制动液流回高压储能器,制动轮缸压力积,m2;t为进油电磁阀关闭动作时的关闭斜率,
随之降低。
ms";t为进油电磁阀关闭动作的延迟时间,ms。
2.2低压储能室
2轮缸压力响应模型
轮缸压力调节器中的低压储能室设在出油阀和
回油泵之间,采用弹簧蓄能式结构,主要用于存储
在轮缸压力控制过程中,对其动态特性影响较ABS减压过程中从制动轮缸流回的制动液,同时衰
大的系统元件有电磁阀、低压储能室、柱塞泵、制动减回流制动液所造成的压力波动。其压力-流量模
管路和轮缸等。
型为
2.1电磁阀
EO
pr
(4
轮缸压力调节器采用了两个二位二通电磁阀
1+BA2/KI
ー一个进油阀和一个回油阀,进油阀为常开电磁阀,回式中:P为储液室端口压力,Pa;Qm为储液室端口输
油阀为常闭电磁阀。电磁阀阀口的流量压力方程为入流量,m/s;E为制动液的体积模量,Nm2;va为
/=め
储液室制动液体积,m3;A2为储液室活塞面积
K1为储液室内弹簧刚度,N/m
式中:Q1为通过电磁阀的流量,mン/s;C为由阀口形2.3柱塞泵
状、液体流态、油液性质等因素决定的流量系数;
回油泵是往