自動擋車型冰雪路面制動問題分析方法

童成前,王華拓,鄭素云

（101300 北京市 北京汽車集團(tuán)越野車有限公司）

0 引言

生活品質(zhì)的改善促使汽車保有量逐步提升。在日常行駛、臨時停車和突然轉(zhuǎn)彎中均會應(yīng)用到制動系統(tǒng)，所以制動系統(tǒng)對保證車輛安全行駛至關(guān)重要[1]。一項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)計顯示，交通安全事故的出現(xiàn)幾率呈遞增趨勢，且由制動系統(tǒng)造成的安全事故達(dá)到了一半。由此而知，一定要重視制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計，增加車輛運(yùn)行的安全性[2-3]。

我國幅員遼闊，南北跨度較大，北方特別是東北地區(qū)，在冬季大都處于極度寒冷的天氣，由于雨雪的原因，路面或多或少存在一定積雪或結(jié)冰現(xiàn)象，而汽車作為人們?nèi)粘３鲂械慕煌üぞ撸脖仨毭鎸θ绱藧毫拥沫h(huán)境和路面。在汽車設(shè)計開發(fā)過程中，各大主機(jī)廠大都要開展在寒冷地區(qū)的行駛試驗(yàn)，以驗(yàn)證車輛在寒冷天氣下或冰雪路面上的性能表現(xiàn)，及早發(fā)現(xiàn)問題并解決[4-5]。

本文以某自動擋車型寒區(qū)試驗(yàn)過程中在冰雪路面上出現(xiàn)的制動問題為例，通過分析冰雪路面制動的機(jī)理找到真正的原因，給出問題解決方案，并通過實(shí)車試驗(yàn)證明解決方案的有效性。

1 問題描述

某自動擋車型在寒區(qū)試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)在冰雪路面上以10～15 km/h 速度行駛（分動器處于2H 擋位，此時車輛為后驅(qū)模式），輕點(diǎn)剎車，前輪抱死拖滑，后輪（即驅(qū)動輪）依然繼續(xù)轉(zhuǎn)動并推動車輛向前移動2.5～3.0 m 后才停止。

2 原因分析

2.1 對標(biāo)分析

表1 所示為部分車型后驅(qū)或四驅(qū)模式下在冰雪路面制動時的表現(xiàn)，包括：車輛向前滑行距離、車輛的控制性表現(xiàn)等。

表1 對標(biāo)結(jié)果匯總Tab.1 Summary of benchmarking results

從表1 可以看出：（1）所有車型在冰雪路面低速制動至停車過程中，均出現(xiàn)前輪抱死拖滑，后輪（即驅(qū)動輪）依然繼續(xù)轉(zhuǎn)動并推動車輛向前移動的現(xiàn)象，且四驅(qū)模式下的滑行距離好于后驅(qū)狀態(tài)；（2）滑行距離較小時，車輛容易實(shí)現(xiàn)控制，駕駛者無不安感，當(dāng)滑行距離較大時，則會出現(xiàn)不安感。

分析同一車型在后驅(qū)與四驅(qū)模式狀態(tài)下的不同表現(xiàn)，可以得出輪邊驅(qū)動扭矩對于該問題產(chǎn)生具有較大影響。

2.2 輪邊驅(qū)動扭矩分析

表2 所示為不同車速下的輪邊驅(qū)動扭矩值。從表2 可以看出，隨著車速逐漸降低，輪邊驅(qū)動扭矩反而呈逐漸增加的趨勢，若保持制動踏板位置不變，則駕駛者會感知出踏板力有變沉的趨勢；當(dāng)車輛停下后，若駕駛者稍微抬起制動踏板，車輛就會表現(xiàn)出很強(qiáng)烈的向前竄動的趨勢，給駕駛者帶來不安感。

表2 不同車速下的輪邊驅(qū)動扭矩值Tab.2 Wheel drive force values at different vehicle speeds

2.3 制動踏板力分析

根據(jù)文獻(xiàn)[6]，計算出為了平衡輪邊驅(qū)動扭矩所需的制動踏板力如表3 所示。

表3 不同車速下停車所需的最小踏板力值Tab.3 Minimum pedal force required to stop at different speeds

從表3 可以看出，車輛在停止過程中，為了平衡輪邊驅(qū)動扭矩的變化，所需的踏板力逐漸增加，且最大值達(dá)到101.4 N，如此大的踏板力會使駕駛員產(chǎn)生駕駛疲勞。

3 解決方案

3.1 降低發(fā)動機(jī)行車怠速

如圖1 所示，輪邊驅(qū)動扭矩隨發(fā)動機(jī)行車怠速降低呈現(xiàn)降低的趨勢，所以為了減小該車型的輪邊驅(qū)動扭矩，將發(fā)動機(jī)行車怠速由900 r/min降低為800 r/min。

圖1 輪邊驅(qū)動扭矩在不同發(fā)動機(jī)行車怠速下隨車速的變化曲線Fig.1 Curve of wheel drive torque changing with vehicle speed at different idling speeds

3.2 增加基礎(chǔ)制動能力

如圖2 所示，隨著發(fā)動機(jī)行車怠速的降低，在制動過程中，制動踏板力實(shí)現(xiàn)了較大幅度的降低，但是當(dāng)車輛快要停止時，所需的踏板力減小較少，且停止時的制動踏板力值相同，即停車時的制動舒適性仍然較差。為了進(jìn)一步改善該問題，對基礎(chǔ)制動器進(jìn)行提升。考慮到車型已處于開發(fā)的后期，為縮短開發(fā)周期，采用增加有效半徑的方式來提升基礎(chǔ)制動性能，總體方案如表4。

圖2 輪邊驅(qū)動扭矩在不同發(fā)動機(jī)行車怠速下所需踏板力隨車速的變化曲線Fig.2 Curve of pedal force required by wheel drive torque with vehicle speed at different idling speeds

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 考察項(xiàng)目

（1）發(fā)動機(jī)行車怠速降低后，車輛是否產(chǎn)生令人抱怨的抖動；（2）在冰雪路面，低速輕踩制動停車過程中，記錄前輪抱死后，后輪繼續(xù)推動車輛向前行駛至最終停車的距離，以及主觀評價車輛的控制性。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果如表5 和表6 所示，實(shí)施優(yōu)化方案后，車輛在冰雪路面制動拖滑問題得到極大改善，且提升可控性，車輛振動沒有惡化，解決方案有效。

表5 振動測試結(jié)果Tab.5 Vibration test results

表6 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果匯總Fig.6 Summary of validation test results

5 結(jié)論

通過對標(biāo)分析、驅(qū)動扭矩分析、制動踏板力計算等全面分析某自動擋車型的冰雪路面制動問題，并提出了解決方案；最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了解決方案的有效性。輪邊驅(qū)動扭矩對制動踏板感的匹配具有較大影響，制動踏板感匹配時應(yīng)該考慮此影響因素。降低發(fā)動機(jī)行車怠速比提升基礎(chǔ)制動能力對解決冰雪路面制動問題更有效。