汽車ABS性能的臺架檢測孫鵬

于明進(jìn)　黃萬友　王廣燦

摘要：構(gòu)建了汽車ABS性能檢測臺架裝置，分析其測量原理及過程。利用檢測臺進(jìn)行實車試驗，得到了ABS反映在汽車輪胎表面的動作頻率，滑移率（差）等參數(shù)，并對結(jié)果進(jìn)行了分析。試驗結(jié)果表明，此臺架及檢測方法可靠性好，可作為汽車ABS檢測的一種參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車ABs；臺架試驗；低附著系數(shù)；滑移率

1引言

汽車ABS通過調(diào)節(jié)車輪的制動力，自動控制車輪上制動力矩的大小，將車輪與路面間的附著系數(shù)控制在峰值附近，最大限度的縮短制動距離，提高制動時車輛行駛的穩(wěn)定性，防止汽車產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象，從而提高汽車的安全性。現(xiàn)在已成為普通轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置。

汽車制動性能檢測方法有路試和臺試方法。由于路試投資及風(fēng)險巨大，為實現(xiàn)快速、有效、經(jīng)濟(jì)地對ABS性能進(jìn)行測試，臺架測試已成為ABS在研發(fā)過程中對其性能進(jìn)行評價的主要手段。但由于汽車ABS通常必須四輪同時在20km/h以上運轉(zhuǎn)起作用，要求測試速度高，且雙軸同時測量，目前還沒有成熟的ABS性能臺式動態(tài)檢驗方法。本文開發(fā)一種新型汽車ABS檢測臺架，以彌補(bǔ)此研究領(lǐng)域的短缺。

2試驗裝置

本試驗臺由濟(jì)南新凌志檢測技術(shù)有限公司研發(fā)，能在高車速狀態(tài)下進(jìn)行制動性能（含ABS）檢測。本試驗臺主要由反拖電機(jī)，離合器，滾筒組，前后行走機(jī)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示?；趹T性原理，制動試驗臺對前后軸同時檢測。不同車型的軸距不同，兩個制動臺之間的距離可自動調(diào)整。

試驗裝置采用電功率測量方法，準(zhǔn)確測量系統(tǒng)的阻滯力作為標(biāo)準(zhǔn)制動力，普通制動性能和ABS制動性能的檢測統(tǒng)一在同一個制動過程中。

試驗裝置滾筒表面光滑，模擬低附著系數(shù)路面。

3測量原理

車輪和前后主滾筒（承重滾筒）組成的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)如圖2所示。

主滾筒為實心鋼制，增加轉(zhuǎn)動慣量。前后滾筒用鏈條連接且裝有速度傳感器。在車速達(dá)到40Km/h（或更高）時開始制動，前滾筒和車輪接觸處的摩擦力用于制動力測量的同時，前滾筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力，轉(zhuǎn)變?yōu)閷囕喌暮笸屏Α＼囕喓秃鬂L筒之間的法向作用力F，除重力的分力外，還有該后推力的分力，而且后推力數(shù)值很大。將后滾筒適當(dāng)抬高，進(jìn)一步增加了該后推力的作用，同時防止車輛退出試驗臺。

在重力和后推力的合力作用下，車輪和滾筒之間產(chǎn)生的摩擦力足以進(jìn)行制動力測量。前后滾筒用鏈條鏈接，在制動過程中即使車輪懸離前滾筒，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動質(zhì)量不會發(fā)生變化。

首先進(jìn)行系統(tǒng)阻力標(biāo)定。系統(tǒng)阻力f是分布參數(shù)，主要包括車輪在滾筒上的滾動阻力和車輪軸承、滾筒軸承、反拖電機(jī)軸承的摩擦阻力，以及連接鏈條、電磁離合器同心度、電磁離合器打滑等產(chǎn)生的功率損耗。用一般的測力傳感器很難準(zhǔn)確測出系統(tǒng)的阻力，宜采用高速反拖系統(tǒng)，進(jìn)行電功率測量。

拖動電機(jī)消耗的電功率主要用于克服系統(tǒng)阻力f，使系統(tǒng)均勻運轉(zhuǎn)。電機(jī)本身的銅耗、鐵耗也消耗一部分功率。大功率電機(jī)效率一般都在90%以上，該參數(shù)由電機(jī)生產(chǎn)廠家給出，也可以用電渦流機(jī)組成臺架進(jìn)行測量。輸入到反拖系統(tǒng)的電功率，扣除變頻器損耗、電機(jī)的銅耗、鐵耗，就是電機(jī)用來克服系統(tǒng)阻力輸出的機(jī)械功率。在反拖速度一定的情況下可以準(zhǔn)確計算出系統(tǒng)阻力f，標(biāo)定過程不在此贅述。

常規(guī)制動性能檢測：制動力、制動力差、阻滯力、踏板力、協(xié)調(diào)時間、制動距離、輪重。

ABS制動性能檢測：

（1）測出左右輪ABS系統(tǒng)每次動作時的時間、制動力、滑移率和車速；

（2）測出左右輪ABS系統(tǒng)的動作頻率；

（3）測出左右輪ABS系統(tǒng)動作平衡性：每次ABS動作的時間差、制動力差、滑移率差。

用計算機(jī)對所需電壓等參數(shù)進(jìn)行高速采集和數(shù)據(jù)處理，得到所需要的電功率。由電功率可計算得出系統(tǒng)阻力：

f：系統(tǒng)阻力（N）

Pd：克服系統(tǒng)阻力的電功率（kW）

V：用電機(jī)反拖時的車速（km/h）

利用減速度對制動力進(jìn)行定量測量，在開始制動之前，先測出系統(tǒng)阻力f和在該阻力作用下產(chǎn)生的減速度O，再測出制動時的減速度制。由于制動力F遠(yuǎn)大于系統(tǒng)阻力f，可得到公式：

F：制動力

f：系統(tǒng)阻力

O：在系統(tǒng)阻力作用下的減速度

制：在制動力作用下的減速度

進(jìn)行ABS制動性能的檢測，在前后主滾筒之間安裝一個第三滾筒，并使其緊壓在車輪上。用彈簧彈力提供該壓力時，因車輪大小不同，產(chǎn)生的彈力會有較大的變化。用重錘的重力能產(chǎn)生接近恒定的壓力，根據(jù)需要用增加重錘的重量來保證第三滾筒和車輪之間有足夠的壓力。

第三滾筒表面粗糙，提高摩擦系數(shù)。質(zhì)量小，減小轉(zhuǎn)動慣量。通過轉(zhuǎn)速傳感器，比較真實地測出車輪表面的線速度V輪。由于主滾筒上的速度傳感器可以測出車速V車，可得到滑移率：

采集系統(tǒng)對制動過程中的車速和輪速進(jìn)行同步采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可得到ABS動態(tài)制動參數(shù)。

4試驗操作過程

（1）舉升器升起后，提示“前進(jìn)”，駕駛員以約5km/h的速度將車開上試驗臺，前輪通過后臺時提示“前軸通過后臺”，車輛繼續(xù)前進(jìn)，后輪到達(dá)后臺時提示“停止前進(jìn)”，后臺舉升器下降，使車輪停在后臺兩個主滾筒中間，且第三滾筒緊壓在車輪上，此時前臺自動向后慢速移動，當(dāng)前輪進(jìn)入前臺的兩個主滾筒中間時，前臺舉升氣缸下降，使車輪下落到位。

（2）系統(tǒng)提示“開始反拖”，反拖速度從零逐漸增加到40km/h（或更高）并測出制動車速（約30km/h）的電功率。在車速上升過程中駕駛員可微動方向盤使車輛左右平移，保持被測車輛在適當(dāng)位置。車速達(dá)到40km/h后，系統(tǒng)提示“停止反拖”。

（3）整個系統(tǒng)在阻力作用下速度開始下降，系統(tǒng)測出減速度0標(biāo)定結(jié)束后系統(tǒng)提示顯示“踩剎車”，快速進(jìn)行實施制動，系統(tǒng)測出此時的減速度α制，整個制動過程檢測結(jié)束。

（4）舉升氣缸同時將四輪升起，穩(wěn)定后進(jìn)行輪重測量。

（5）手剎制動性能檢測，將后軸單獨反拖到約20km/h，實施手制動。

5試驗結(jié)果與分析

由圖3分析知：汽車在制動過程中，輪速相對車速多次急劇下降（滑移），滑移率增大，此時ABS起作用，保持與車速一致。根據(jù)制動過程時間內(nèi)ABS起作用的次數(shù)，可得到ABS動作頻率。

2、ABS制動數(shù)據(jù)及制動平衡，如表1和表2所示。

由表1和表2檢測數(shù)據(jù)分析知：汽車制動過程中，車速不斷下降，滑移率多次變化，制動力也隨之變化，計算得到了ABS動作頻率。同時采集對比左右輪數(shù)據(jù)，得到左右輪滑移率差。以上參數(shù)可作為汽車ABS性能評價參考標(biāo)準(zhǔn)。

6結(jié)束語

通過臺架汽車制動性能試驗，在進(jìn)行汽車常規(guī)制動性能測試的基礎(chǔ)上，主要對汽車ABS性能進(jìn)行研究。確定了臺架裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及試驗方法，研究得出了汽車ABS反映在汽車輪胎表面的動作頻率，滑移率（差）等技術(shù)參數(shù)，可用于評價汽車ABS性能。

該實驗研究為汽車ABS檢測提供了可行的臺架裝置及試驗方法，為汽車ABS性能評價提供依據(jù)。