经济的发展与社会的进步使汽车的普及率越来越高,由此而引发的诸如交通安全、能源消耗、环境污染等问题日趋严重。特别是交通安全问题,得到了普遍关注,诞生了越来越多的汽车被动和主动安全装置。这其中,汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System,ABS)作为一种重要的主动安全装置,在制动过程中能够对制动压力进行自动调节,改变作用在车轮上的制动力矩,提高汽车的操纵性和方向稳定性,确保行车安全,已成为现代汽车的标准配置。目前ABS的研究主要集中在ABS控制算法、制动压力调节、制动系统结构设计等方面。但是,汽车ABS传热与制动压力特性是汽车制动性能的重要影响因素,如制动过程热量的产生与传递,制动液的吸水特性,制动液蒸发等都会改变ABS传热和制动压力特性。然而目前ABS传热和制动压力特性相关研究比较少。因此,本文针对汽车ABS制动过程中的传热与制动压力进行了仿真与实验研究,提出了一种ABS制动系统内部气液两相流流型识别方法,通过对实验测得的压差数据进行希尔伯特-黄变换,得到不同固有模态函数和频率区域的能量比,并运用现有流型判别准则判别流型,该方法可以应用到汽车ABS气液两相流流型识别中来。本文的主要研究如下:(1)系统分析制动过程中产生的热量、环境温度、制动液吸水特性、制动系统混入空气等因素对制动系统制动压力特性的影响,以及对制动性能和制动器件的危害;分析了制动系统传热特性对制动性能的影响,并对研究现状进行了综述。(2)运用FEMAP软件建立了盘式制动器三维模型,对紧急制动和持续制动工况下传热特性进行仿真研究。紧急制动工况下,当汽车制动初始速度为120km/h时,在制动3.36s后制动盘表面温度从20℃最高升高到286.9℃;汽车制动初始速度为100km/h时,经过2.8s制动盘表面温度升高到最高温度224.3℃;汽车制动初始速度为60km/h时,经过1.84s制动盘表面温度升高到最高温度100.9℃。对紧急制动时制动盘和制动衬块不同厚度表面温度进行仿真,结果表明:制动盘距离摩擦表面6.25mm厚度处平均温度达到194℃,而制动衬块距摩擦表面5mm厚度平面温度变化较小,说明摩擦热量对制动盘影响更大,这是由于制动盘导热系数远大于制动衬块的导热系数的缘故。60km/h持续制动工况下的仿真结果表明:与紧急制动工况相比,持续制动工况下制动盘和制动衬块的最高温度都要高,最高温度达到376℃。不同厚度平面温度也高,制动盘距离摩擦表面6.25mm平面温度与制动盘接触面基本一致;制动衬块距离摩擦表面12mm处的温度已达到130℃,这是由于制动时间相对较长,热传导更加充分,持续制动对制动器的影响更大,更容易造成制动器的热衰退现象。对ABS传热特性的模拟研究表明ABS制动过程会产生大量热量,导致制动器温度大幅升高,是ABS产生气液两相流的重要影响因素。(3)本文运用AMESim软件仿真分析了不同参数对制动压力的影响。制动液吸水、蒸发、制动系统混入空气等都会导致制动液流动特性发生改变,影响制动压力。因此,在仿真过程中分别设置制动液温度、含气率等参数来探讨气液两相流对流动特性的影响。当制动液温度为40℃、180℃和250℃时,制动压力分别经过3.2s、4.2s和6.2s达到峰值,峰值压力分别为290kPa、280kPa和260kPa,制动压力可调节范围分别为150-290kPa、170-280kPa和180-260kPa;当制动液中含气率分别为1%、3%和5%时,制动压力达到峰值的时间分别为1.2s、2.2s和3.5s,峰值压力约为300kPa、290kPa和270kPa,制动压力可调节范围为100-300kPa、130-290kPa和150-270kPa。可以看出,当ABS系统内部发生气液两相流时,制动压力动态响应变慢,压力可调节范围变小。当制动压力变小时,作用在制动盘上的制动力矩变小,制动盘加速度变小,从而导致制动距离延长,影响ABS的制动性能。(4)设计搭建了基于桑塔纳3000的ABS实验平台,进行了相关实验研究。对采集到的压力数据进行处理,求取压差波动信号,并对压差波动信号进行HHT变换,得到去噪后的压差信号、imf分量、边际谱,发现制动初始速度为30km/h时,信号幅值范围集中在0-0.2;制动初始速度为40km/h时,信号幅值范围集中在0-0.3内;而当制动初始速度为50km/h时,信号幅值范围集中在0-0.4,随着制动初始速度的升高,信号幅值逐渐增大,而信号幅值主要集中在0-50Hz区域。求取了不同工况下的imf能量比和各频率区域能量比,发现高频区域能量比占据主导地位。运用流型判别准则,可以得到制动系统内部制动液流型为泡状流;对温度测量实验数据进行处理分析,得到制动液温度和摩擦接触处的温度,持续制动时,制动初始速度越快,升温速率越快,最高温度越高,且温度上升趋势与仿真结果基本相符。