機械式汽車制動輔助功能

李學佳 凌利峰 吳火娟

摘要：簡述了制動輔助功能的用途及意義，分析了機械式制動輔助功能的優勢，結合一款布置在汽車制動真空助力器內的機械式制動輔助裝置，闡述其結構形式、工作原理及使用效果。

關鍵詞：制動輔助；BA；真空助力器；原理

1.引言

從汽車誕生時起，制動系統在汽車安全方面就扮演著至關重要的角色。研究表明，許多駕駛者由于缺乏經驗或體力不足，在緊急情況下未能采取足夠的制動措施。換言之，因為駕駛者未能將制動踏板踩到足夠的位置，制動器無法實現所能達到的最大制動作用，故而汽車未能及時停止導致事故。譬如強行變道、行人突然橫穿馬路、車速控制不當或車距保持不足等原因導致的許多事故，都可以通過改善制動過程加以避免。

基于上述原因，制動輔助系統被提出研發，在緊急情況下為駕駛者在實施行車制動時提供支持，在保持車輛操縱性的前提下達到最短制動距離。歐盟2009年1月14日發布的行人保護法規Regulation78/2009/EC規定了在歐盟注冊的乘用車均需強制安裝BA（制動輔助功能）。近年來，國內汽車制造商也逐漸將此功能納入一些車型的標配。下面結合一款集成在真空助力器中的機械制動輔助裝置，闡述其原理和使用效果。

2.結構形式及工作原理

MBA是機械制動輔助（Mechanical Brake Assist）的簡稱，按BA形式還有電子式（Electronical Brake Assist，簡稱EBA）和液壓式（Hydraulic Brake Assist，簡稱HBA）兩種。真空助力器MBA產品，利用機械裝置的慣性及流體的時滯特性，通過制動踏板識別駕駛者緊急制動的意圖，在緊急情況下為駕駛者在實施行車制動時提供支持，在保持車輛操縱性的前提下達到最短制動距離。

2.1結構形式

控制部分見如圖1-1，在常規的真空助力器中通過改制橡膠閥組件和柱塞閥，同時添加一個滑閥組件（由件5、6、7組成）。這里提及的滑閥是BA功能開關機構，負責開啟和鎖止BA功能，滑閥一般選用強度和彈性良好的高分子復合材料。

1—輸出頂桿 2—反饋盤 3—活塞體 4—鎖片 5—BA啟動簧 6—密封皮碗 7—滑閥 8—閥門彈簧 9—回位簧 10—輸入桿 11、12—橡膠閥組件 13—柱塞閥 14—滑閥保持盤 15—頂塊

圖1-1

該裝置特點如下：

1）機構配置容積率高：BA滑閥組件嵌入在助力器中，不增加制動真空助力器體積；

2）組件單元化：可通過是否嵌入BA滑閥組件，在MBA與傳統真空助力器之間切換；

3）成本優勢：相對于EBA和HBA，MBA相對制作成本較低；

4）可靠性優勢：相對于電子產品，機械裝置具有較好的耐惡劣環境能力。

2.2工作原理

當實施制動時，由于制動系統中的壓力升高，駕駛者能感受到制動踏板的反作用力。通過未啟動BA（圖2-1）和啟動BA（圖2-2）的受力圖，可發現：緊急制動時，MBA通過制動助力器中的機械部件，感知制動的力度和速度，MBA啟動，將制動系統反力傳遞到活塞體上，由此減少對駕駛者體力的要求。同時通過機械鎖止裝置，外部大氣閥口將保持較大開度（遠大于正常制動時），單位時間內大氣的攝入量呈現沖擊狀上升，在最短時間內達到最大伺服力，產生足夠大的制動力，以縮短制動距離。

當緊急制動結束，踏板回程，觸發機構回退，滑閥組件復位，真空閥口與大氣閥口恢復正常制動狀態。因此BA開啟后，制動踏板須正常回至初始位置一次后，方可完全解除BA。

3.使用效果

以北汽C50型轎車為例，分別搭載BA助力器和非BA助力器，進行緊急制動工況下的制動距離測試。所用真空助力器帶總泵規格10"、缸徑φ23.81，臺架測得200N輸入力對應輸出液壓BA開啟前4.2Mpa，BA開啟后達7.02Mpa（輸出液壓提升67.14%）。整車試驗條件：干水泥路面，制動初時速80km/h。

上述測試表明，緊急制動時，為瞬間獲得最高輸出液壓使車輛停止，駕駛員必須施加并維持很大的踏板力 （根據圖3-1，制動輸入力約900 N），踏板端受到很大的制動系統反力。此種情況下，一般無緊急制動經驗或體力較弱的駕駛員，很難果決地提供并保持很高的踏板輸入力，同時在ABS啟動后，踏板端體驗到很強的“彈腳感”。而此時若是帶BA功能的車，感知駕駛員實施制動時的力度和速度，開啟BA，此時以較小的踏板力便能維持高液壓輸出（根據圖3-2，輸入力約500 N），直到駕駛員完全松開踏板。測試數據顯示，BA功能使達到ABS工作液壓時間縮短了0.06s，制動距離縮短了2.22m，平均減速度增加了0.41m/s2，同時ABS工作時踏板端體驗到的“彈腳感”明顯減輕。

4結束語

“節能，安全，舒適，智能”已成為汽車技術發展主流趨勢，安全性始終是汽車最受關注的點。而緊急制動輔助系統就是對汽車安全性能的一個提升，為駕駛者提供了更高的安全系數。BA功能的以下特點，能夠顯著改善緊急制動情況下的主動安全性，其性能的可靠性被消費者所認同。

1）減輕駕駛者體力，縮短制動距離；

2）縮短了防抱死制動系統（ABS）起作用的時間，讓ABS更具智能化；

3）減輕ABS工作時踏板端感受到的振動。

參考文獻：

[1]周玉存. 汽車制動輔助系統BAS [J].汽車電器.2005，（6）：43-44

[2]韓國希. 波羅、寶來的制動輔助系統 [J].新車透視.2010：8-12