乘用車(chē)制動(dòng)距離的改善和研究

王躍，湯小生，童華鑫

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乘用車(chē)制動(dòng)距離的改善和研究

王躍，湯小生，童華鑫

（吉利汽車(chē)研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)越來(lái)越多的進(jìn)入普通百姓家庭，成為大眾家庭標(biāo)配的代步工具，與此同時(shí)，對(duì)于普通的家庭使用，車(chē)輛本身的安全性能在車(chē)輛的各項(xiàng)指標(biāo)中越來(lái)越引起人們的重視。為改善乘用車(chē)普遍存在的制動(dòng)距離偏長(zhǎng)的現(xiàn)狀，給出了制動(dòng)距離的目標(biāo)定義和減短制動(dòng)距離各個(gè)因素。通過(guò)相關(guān)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)所得的制動(dòng)距離，對(duì)車(chē)型的制動(dòng)距離進(jìn)行分析，并且對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)零部件的參數(shù)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，進(jìn)一步把問(wèn)題原因細(xì)化到零部件參數(shù)上，通過(guò)改進(jìn)零部件關(guān)鍵參數(shù)來(lái)改善制動(dòng)距離。

制動(dòng)系統(tǒng)；踏板距離；PEAK MU；ABS

前言

隨著汽車(chē)用戶要求的越來(lái)越高，就制動(dòng)性能來(lái)說(shuō)，用戶已經(jīng)不僅僅滿足于能夠在一定距離內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)，并且提高了對(duì)制動(dòng)距離的要求，同時(shí)他們還會(huì)比較優(yōu)秀車(chē)型的制動(dòng)距離。所以現(xiàn)在很多自主品牌的車(chē)廠開(kāi)發(fā)的車(chē)型如果在制動(dòng)距離表現(xiàn)較差，不被用戶認(rèn)可的話，對(duì)其銷(xiāo)量也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。“制動(dòng)距離長(zhǎng)，制動(dòng)踏板軟，反應(yīng)不夠靈敏”這些都是用戶對(duì)制動(dòng)距離不好的真實(shí)反饋。這就要求我們?cè)陂_(kāi)發(fā)新車(chē)型的前期，設(shè)定好制動(dòng)性能的目標(biāo)，這些目標(biāo)值包括制動(dòng)系統(tǒng)方案選型、輪胎的peak mu、ABS壓力模型精細(xì)調(diào)教，是結(jié)合企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有的接受準(zhǔn)則，以及競(jìng)品車(chē)的制動(dòng)距離測(cè)試值進(jìn)行的初步設(shè)定。目標(biāo)設(shè)定好后就進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的匹配工作，選擇合適的制動(dòng)系統(tǒng)零部件型號(hào)，并通過(guò)制作騾車(chē)進(jìn)行性能目標(biāo)的驗(yàn)證工作。在騾車(chē)的驗(yàn)證中，反復(fù)進(jìn)行零部件參數(shù)的修正以及目標(biāo)的完善，使實(shí)際開(kāi)發(fā)車(chē)型的性能達(dá)到理論設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。

1 某車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)距離的影響

在傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)踏板通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)與真空助力器，進(jìn)而與制動(dòng)主缸相連，駕駛員在踩下制動(dòng)踏板以后，制動(dòng)踏板克服機(jī)構(gòu)間隙，在真空助力器的作用下，推動(dòng)主缸活塞運(yùn)動(dòng)，使管路油壓升高推動(dòng)制動(dòng)分泵并使得摩擦塊和制動(dòng)盤(pán)間產(chǎn)生制動(dòng)力矩，進(jìn)而在輪胎-路面的相互作用下對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)力并最終使車(chē)輛減速，這個(gè)過(guò)程中盡量用最短的時(shí)間，完成車(chē)輛的停止，為車(chē)制動(dòng)距離。制動(dòng)系統(tǒng)零部件以及制動(dòng)系統(tǒng)與整車(chē)匹配所決定，影響制動(dòng)距離主要有以下幾個(gè)參數(shù)：

真空助力器尺寸規(guī)格、制動(dòng)主缸的尺寸規(guī)格；

（1）制動(dòng)踏板感的杠桿比；

（2）前、后制動(dòng)鉗缸徑；

（3）前、后制動(dòng)盤(pán)有效半徑；

（4）前、后摩擦片摩擦系數(shù)。

某車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)方案如下：

表1 某車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)方案對(duì)比

某車(chē)型以上5個(gè)方案的在車(chē)輛滿載100km/h制動(dòng)性能及制動(dòng)距離結(jié)果如下：

表2 某車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)性能結(jié)果對(duì)比

根據(jù)結(jié)果解析：

（1）根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果顯示，方案1在500N制動(dòng)踏板力下，真空助力器所提供的液壓為9.19Mpa，無(wú)法滿足車(chē)輛1g減速度的抱死壓力，因此制動(dòng)距離偏長(zhǎng)48.71m。

（2）車(chē)輛其他條件相同的情況下，前、后制動(dòng)鉗缸徑一樣，前、后制動(dòng)盤(pán)有效半徑一樣，前、后摩擦系數(shù)一樣的方案，方案2只改動(dòng)真空助力器尺寸大小，9寸真空助力器改為10寸真空助力器，主缸缸徑不變，制動(dòng)距離可以減少4.67m，真空助力器提升一寸，真空助力器的掛點(diǎn)液壓提升1.75Mpa，500N制動(dòng)踏板力真空助力器的液壓提升1.54Mpa，500N踏板力下真空助力器所以提供的液壓，滿足制動(dòng)器所需要的壓力，制動(dòng)器滿足整車(chē)所需的制動(dòng)力矩，使車(chē)輛的ABS、輪胎、地面充分發(fā)揮作用，制動(dòng)距離達(dá)到最佳效果。

（3）車(chē)輛其他條件相同的情況下，前、后制動(dòng)鉗缸徑一樣，前、后制動(dòng)盤(pán)有效半徑一樣，方案3僅僅改動(dòng)前摩擦片摩擦系數(shù)，可以提升同步附著系數(shù)，降低滿載前制動(dòng)器的抱死壓力，此時(shí)500N制動(dòng)踏板力9.19Mpa＞前制動(dòng)器的抱死壓力8.24Mpa，制動(dòng)距離42.32m，滿足制動(dòng)器所需要的壓力，制動(dòng)器滿足整車(chē)所需的制動(dòng)力矩，使車(chē)輛的ABS、輪胎、地面充分發(fā)揮作用，制動(dòng)距離達(dá)到最佳效果。

（4）車(chē)輛其他條件相同的情況下，相對(duì)于方案1，方案4和方案5提升摩擦系數(shù)，加大真空助力器尺寸，改變同步附著系數(shù)，降低前制動(dòng)器的抱死壓力，提升真空助力器拐點(diǎn)液壓，提升500N制動(dòng)踏板力所提供的液壓，制動(dòng)距離會(huì)進(jìn)一步剪短，根據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般500N的踏板力下真空助力器所提供的液壓大于制動(dòng)器抱死液壓的20%，設(shè)計(jì)余量比較合適。

2 某車(chē)型輪胎對(duì)制動(dòng)距離的影響

制動(dòng)距離調(diào)教過(guò)程中，輪胎的選型對(duì)制動(dòng)距離的影響是至關(guān)重要的，輪胎的peak mu峰值直接影響制動(dòng)減速度的最大值，也影響ABS的壓力模型調(diào)教，下面我們針對(duì)固特異、玲瓏、瑪吉斯、米其林四種輪胎在同一款車(chē)上進(jìn)行測(cè)試制動(dòng)距離，四種輪胎的peak mu峰值排序：固特異＞瑪吉斯＞玲瓏＞米其林。

圖1 四種輪胎peak mu試驗(yàn)值

某車(chē)型用以上四種輪胎，測(cè)試制動(dòng)距離結(jié)果如下：

表3 四種輪胎制動(dòng)距離試驗(yàn)值

根據(jù)以上四種輪胎的選擇，對(duì)制動(dòng)距離的測(cè)試數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制動(dòng)距離的數(shù)據(jù)與輪胎peak m正相關(guān)，peak mu峰值大一些對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離好一些，peak mu峰值大的，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)輪胎和地面產(chǎn)生的制動(dòng)減速度會(huì)大一些，制動(dòng)減速度高，制動(dòng)距離就會(huì)短一些，制動(dòng)距離計(jì)算公式S=（1/3.6）*tv+v2/（25.92*a）公式中，S代表制定距離，t代表制動(dòng)時(shí)間，a代表制動(dòng)減速度，減速度a越大制動(dòng)距離越短，因此輪胎的peak mu峰值大小對(duì)制動(dòng)距離的影響至關(guān)重要。

3 某車(chē)型ABS調(diào)教對(duì)制動(dòng)距離的影響

制動(dòng)距離調(diào)教過(guò)程中，ABS的調(diào)教對(duì)制動(dòng)距離的影響是至關(guān)重要的，ABS調(diào)教在制動(dòng)距離方面主要體現(xiàn)在，滑移率控制、升壓梯度、降低梯度、EBD限壓、制動(dòng)減速度調(diào)整等。

圖2 制動(dòng)距離測(cè)試液壓曲線

圖2測(cè)試制動(dòng)距離為47m，綠色線為制動(dòng)減速度，紫色曲線和淺綠色曲線為前輪液壓，橘黃色和藍(lán)色為后輪液壓曲線，數(shù)據(jù)曲線可以看出，制動(dòng)時(shí)間在0.6s時(shí)候，前輪液進(jìn)行壓降，壓降為2Mpa，保壓時(shí)間為0.6s-1.1s，此時(shí)的減速度在下降，1g下降到0.85g左右，這種制動(dòng)中段的減速度下降不利于制動(dòng)距離，根據(jù)公式S=（1/3.6）*tv+v2/（25.92*a），a偏小，制動(dòng)距離s偏長(zhǎng)，保壓時(shí)間太久，制動(dòng)減速度偏低，即為前輪升壓慢，ABS調(diào)教偏于保守，導(dǎo)致制動(dòng)距離偏長(zhǎng)，整體圖2制動(dòng)距離測(cè)試曲線看，前、后輪限壓時(shí)間偏長(zhǎng)，壓力模型調(diào)整線性不穩(wěn)定，雜亂無(wú)章，導(dǎo)致制動(dòng)減速度不穩(wěn)定，制動(dòng)距離偏長(zhǎng)。

圖2為制動(dòng)距離測(cè)試數(shù)據(jù)，約0.15s制動(dòng)器達(dá)到抱死壓力，ABS開(kāi)始調(diào)整前管路壓力，壓降從9MPa到7MPa，管路壓力緩步上升，后輪壓力限制在7Mpa，減速度在制動(dòng)0.6s時(shí)候達(dá)到1g，前管路壓力持續(xù)上升，后輪伴隨軸荷轉(zhuǎn)移，繼續(xù)限制壓力，但是減速度繼續(xù)上升，說(shuō)明管路壓力調(diào)整合理，在1.4s時(shí)候，前后管路abs開(kāi)始進(jìn)入循環(huán)模式，升壓減壓，壓力模型調(diào)節(jié)很規(guī)律，制動(dòng)減速度比較穩(wěn)定，制動(dòng)距離結(jié)果比較好。

圖3 制動(dòng)距離測(cè)試液壓曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)某車(chē)型制動(dòng)距離實(shí)際案例分析, 對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)選型計(jì)算、輪胎的選型及輪胎實(shí)際peak mu測(cè)試，不同輪胎實(shí)際制動(dòng)距離測(cè)試，ABS壓力模型的曲線分析，對(duì)制動(dòng)距離改善優(yōu)化初步得到了解，對(duì)后期相應(yīng)車(chē)型制動(dòng)距離改善優(yōu)化都有重大的參考和應(yīng)用意義，對(duì)我們新開(kāi)發(fā)車(chē)型時(shí)不斷提高制動(dòng)距離作出了重要的貢獻(xiàn)。

[1] 郭孔輝.汽車(chē)操縱動(dòng)力學(xué)[M].吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[2] 余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[3] 方泳龍.汽車(chē)制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)初版社,2005.

[4] 劉光明.汽車(chē)電子穩(wěn)定性程序控制技術(shù)[J].公路與汽運(yùn),2006.

The Research And Improvement of Passenger Car Brake distance

Wang Yue, Tang Xiaosheng, Tong Huaxin

( Geely Automobile Research Institute(Ningbo) Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336 )

In recent years, with the continuous improvement of people's living standards, more and more cars are entering ordinary families and become the standard tools for the public families. At the same time, for ordinary family use, the safety performance of vehicle itself has attracted more and more attention in various indicators of vehicles. For improving the existent problems on the passenger car of the brake distance too long, the object definition of braking distance and the factors of reducing braking distance are given. Through the braking distance detected by relevant testing equipment, the braking distance of the vehicle is analyzed, and the parameters of relevant parts of the braking system are benchmarked, so as to further refine the cause of the problem to the parts parameters and improve the braking distance by improving the key parameters of the parts.

Brake System; Brake Distance; PEAK MU; ABS

A

1671-7988(2019)03-151-03

U262.2

A

1671-7988(2019)03-151-03

U262.2

王躍，就職于吉利汽車(chē)研究院（寧波）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.050