ABS提前介入增加刹车距离的分析,以及紧急制动的建议

    通过近期论坛对紧急制动方式的辩论,本人吸取了不少理论知识以及结合自己的实践,初步了解了ABS提前介入会导致刹车距离增加的原因。紧急制动是分情况的,低速时ABS介入会增加安全性,特殊情况下可以减小刹车距离,但高速时尤其是铺装路面,ABS提前介入会增加刹车距离(也就是在高速时踩下离合再大力刹车的情况)。

原因如下:

1、踩离合急刹:ABS介入的条件是轮胎与地面间产生滑动。在发生滑动的瞬间(滑动时刹车卡钳是抱死刹车盘的),由MCU控制降低油压至刹车的静摩擦力矩小于轮胎与地面之间的滑动摩擦力力矩时,车轮又开始转动,然后又增加油压至刹车的滑动摩擦力矩大于轮胎与地面之间的最大静摩擦力力矩后,车轮抱死,如此反复。我们假设目前的ABS技术强大到能检测轮胎与地面之间开始滑动的同一时刻,而且刹车系统的反应是及时的,ABS工作时车轮与地面间的摩擦力也只能是近似正弦波(而实际上由于检测系统的限制,ABS控制刹车卡钳油压的频率限制,车轮是与地面保持一小段滑动的,车速越快,与地面之间滑动距离越长)。如图。


由此可以看出,ABS工作时,无论技术多么先进,轮胎与地面之间的实际有效摩擦力(可以说是平均摩擦力)只是这个正弦波的有效值,处在最大静摩擦力与滑动摩擦力之间,远不能达到最大静摩擦力,相对于轮胎与地面之间一直保持最大静摩擦力的情况,其刹车距离实际就是增加了!

2、我曾问过我的一个反对者,有没有一种操作方式能够实现轮胎与地面之间的摩擦力始终维持在最大静摩擦力呢,答案是有,但绝对不是ABS启动时的,而是带档急刹!以下为分析:

    带档急刹时,当发动机转速下降速率大于车轮转速下降速率时,这时刹车的摩擦力与发动机一起对车轮产生制动力(尤其在活塞达到上至点时)。急刹时,踩刹车的力度越大,刹车越好,刹车提供的摩擦力越大,车轮转速下降速率越大,但该下降速率受到轮胎与地面静摩擦力的限制(其实就是加速度,受到最大外力的限制),当达到最大静摩擦力时,车轮转速下降速率达到极限(注意,是下降速率,而并不是转速),这时(准确的说是这个点)车轮与发动机之间不存在相互作用力,当继续加大刹车力度,发动机转速下降速率小于车轮转速下降速率时,这时刹车的摩擦力同时克服车轮转动惯性(车身传递过来的)加发动机运转惯性,由于发动机与车轮硬连接会保持与车轮之间的转速同步,发动机相当于对车轮提供“牵引力”,发动机瞬间又对车轮提供“牵引力”(尤其在活塞越过上止点时),发动机就起到维持这种平衡状态的作用,而且这种变化是及时的,所以车轮不仅是不会抱死的,最重要的是,只要刹车力最够,轮胎与地面之间的摩擦力始终是最大静摩擦力!

    但这种带档不降档的刹车方式对刹车系统的要求较高,对人的刹车力量要求也较高,因为这时刹车要克服的阻力不仅仅是轮胎与地面之间的最大静摩擦力,还有发动机运转惯性阻力,所以急刹时踩刹车的力度远高于不带档时踩刹车的力度,这也是带档急刹时感觉刹车硬,而空挡刹车很容易踩到底的原因,但换来的好处是在高速行驶时极大地减小了刹车距离。

    但空挡急刹时,刹车的极限值无法发挥,刹车力再大也只能是间歇的轮胎与地面间最大静摩擦力(实际是对车轮的力矩),ABS启动时脚部感觉到的顶脚力最大时,那个才是峰值,带档不抢档急刹车时一直维持这个力以上(细微的波动),但实时抢档,由于发动机大部分时间是提供制动力的,反倒刹车会变轻,此时在较小的刹车制动力下就能维持上述的平衡状态。

    说了这么多,并不表示我建议大家无论何时都采取带档急刹,只是在正常铺装路面高速情况下带档紧急制动远强于踩下离合让ABS提前介入。大家也不用担心高速时车轮会抱死,基于以上分析,即使反应不过来忘记最后时刻踩离合,到车轮与地面间的最大静摩擦力不足以维持车轮带动发动机运转后,车轮才会抱死,这时候的车速能有多少?已经接近停止了!如果有非常紧急情况,又反应不过来,还有心思心疼发动机憋死火吗?

    鉴于以上分析,对大家紧急制动时的建议,只讨论刹车距离,不包括紧急避让的描述(铺装路面带档急刹一样可以避让,因为只要发动机转速没低于怠速,车轮是不会瞬间抱死的,希望大家不要被一些片面的东西迷惑):

1、低速时(具体多少根据各人的主观看法吧)铺装路面紧急制动如果心疼发动机,又没有那么高的反应能力,果断踩离合再踩刹车吧,此时很容易就踩出ABS,尤其是对年老体弱的,或者一般的女士比较安全;对比较冷静,反应快,技术比较好的男士或者强壮女士,就大力踩下刹车后实时迅速补踩离合吧(低速时档位不高,发动机制动力更大些),这样能在更短的距离内使车辆停止。

2、高速时铺装路面紧急制动建议大家还是直接大力刹车吧,这时一般车子都要几秒钟才能停下的,即使反应较慢的人在车速降到安全车速以下(低速)时再补踩离合,难度也不大啊。实在是反应慢的心慌的尽管大力一脚刹车到底,发动机熄火也不是大事,因为那时车也基本停了(之前有人发的高速交警的建议,那个是正确的)。牛人完全可以学我之前发的高速紧急制动的视频,当然那个视频对一般人来说已经是极限了,我们不指望在紧急情况下能做到那么从容,还有跟趾动作哦,但由高到低能抢几档抢几档,实在不行的从5档抢到3档也好啊(好像不能再低了,福克斯速度快的时候1、2档似乎都挂不进,也是保护啊,防止车速高的时候抢不合适的低档冲坏变速箱、离合器打滑什么的)。

    再次强调:ABS绝对是好东西,因为即使带档急刹时,ABS也是离不了的:它在大力踩下刹车的瞬间就对没有与发动机硬连接的轮子上起作用,以及低速、特殊路面等都要用到它。我发这个帖子的目的是让大家要区分情况,合理利用ABS,但不能神话!(例如咱们福克斯的2个后轮,在带档急刹时,只要打滑就立即启动,但刹车时前轮承担主要的制动力,后轮相对小多了,带档急刹时后轮ABS介入可能会比空档时晚。)

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增加内容:以下分析在带档急刹时的车轮的受力状态以及是如何达到平衡的,以及带档急刹的实际距离比理论上的在最大静摩擦力作用下的刹车距离更短。

    在发动机与车轮硬连接的情况下,车轮排除空气阻力以及轴承的滚动摩擦力之外(都很小,在急刹时可以忽略),改变它旋转运动状态的力有2个:刹车卡钳与刹车盘之间的摩擦力,设为F1,其对车轮中心的距离为L1;发动机对车轮的“牵引力”(为负)或者“制动力”(为正)设为F3,其对车轮的中心的距离为L3(传动轴与车轮轴结合点对车轮中心的距离)。反作用力有1个:轮胎与地面之间的摩擦力设为F2,其对车轮中心的距离为L2;此时有F1*L1+F3*L3=F2*L2,F1从开始的0到逐渐增大,F3则是在“牵引力”与“制动力”之间变化(根据刹车力度变化);F2是跟着变化,极限值为最大静摩擦力FMAX(静摩擦力,反作用力),在F1为0,即未踩下刹车时,F3为正,此时为正的最大值,也就是“发动机制动”。当F1继续增大时,F3由大逐渐变小,由于F2最大也只能是轮胎与地面间的最大静摩擦力(设为FMAX),这时有F1*L1+F3*L3=FMAX*L2,此时达到平衡点,F3变为0。如果F1继续增大,则F3变为负(发动机对车轮提供“牵引力”),维持这种平衡。打破这种平横就是F1*L1+F3*L3>F2*L2,对于实际车辆来说,在FMAX较小(例如湿滑路面、冰面等),用比较大的刹车力度时,F3不能对车轮提供足够的“牵引力”,则会出现打破这个平衡的情况,此时应减小刹车力度。但对一般车辆来说在铺装路面急刹时刹车力矩是不足以在瞬间抱死车轮的,只要不突破这个平衡,车轮就不会抱死,何况即使到有抱死趋势时,ABS还在监视着呢,这时ABS会启动的,直至发动机转速到怠速附近果断踩下离合。  

    另外大家要明白一点,我为表述的让大家容易理解,当发动机对车轮提供“制动力”,此时是在消耗车辆动能。反过来如果发动机对车轮提供“牵引力”,但实际发动机也是车轮驱动的,也是在消耗车辆的动能,通常情况下,刹车力度越大,档位越低,消耗的车辆动能越大,更大地缩短刹车距离!所以之前说的只要发动机与车轮硬连接,它对车辆来说就是制动,制动力的大小与转速和档位有关,只有在刹车力度正好控制在让F1*L1=F2*L2,即F3=0时,也即发动机自然下降速率与车轮转速下降速率一致时发动机对车辆没有制动作用。据此,高速带档急刹时的实际刹车距离突破了大家普遍认为的地面最大静摩擦力的极限!

    当然有人说有的刹车非常NB,在铺装路面带档高速急刹时很容易就瞬间刹停发动机,如果有哪位兄弟“有幸”得到这样的车子,那么在带档紧急制动时请控制好您的刹车力度,在铺装路面也当成在冰面时小心翼翼地操作吧,什么?还是踩离合急刹?唉,真是浪费了您这么好的刹车啊。 其实这种担忧真是杞人忧天的,厂家考虑到成本因素,车辆刹车系统与该车是匹配的,够用了绝对不会留下太多的余量,远不会有那么夸张的情况。而实际是因为技术和成本限制,大多数人抱怨刹车“不够用”。

增加内容:

铺装路面高速带档急刹开始到发动机接近怠速时,发动机、刹车、地面对车轮的作用力。提高刹车制动力极限(也就是刹车与车辆本身不匹配,例如制动力大的刹车,配轻的车身、窄轮胎等)、地面最大静摩擦力很小(例如湿滑路面甚至冰面,或者轮胎磨损严重,最大静摩擦力低于刹车制动力极限加发动机制动力,甚至低于发动机制动力)都有可以使车辆未停止而车轮滑移、抱死的情况。空档时就去掉发动机制动力,但由于没有发动机“牵引力”的平衡,刹车制动力在与地面最大静摩擦力相等时如再增加刹车力度,地面最大静摩擦力(最大附着力)到了极限,也就是两个力不同步,很快突破最大静摩擦力产生滑移。



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2026/4/10 01:26:27