乘用車制動距離的改善和研究

王躍，湯小生，童華鑫

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乘用車制動距離的改善和研究

王躍，湯小生，童華鑫

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車越來越多的進(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，對于普通的家庭使用，車輛本身的安全性能在車輛的各項指標(biāo)中越來越引起人們的重視。為改善乘用車普遍存在的制動距離偏長的現(xiàn)狀，給出了制動距離的目標(biāo)定義和減短制動距離各個因素。通過相關(guān)檢測設(shè)備檢測所得的制動距離，對車型的制動距離進(jìn)行分析，并且對制動系統(tǒng)相關(guān)零部件的參數(shù)進(jìn)行對標(biāo)，進(jìn)一步把問題原因細(xì)化到零部件參數(shù)上，通過改進(jìn)零部件關(guān)鍵參數(shù)來改善制動距離。

制動系統(tǒng)；踏板距離；PEAK MU；ABS

前言

隨著汽車用戶要求的越來越高，就制動性能來說，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，并且提高了對制動距離的要求，同時他們還會比較優(yōu)秀車型的制動距離。所以現(xiàn)在很多自主品牌的車廠開發(fā)的車型如果在制動距離表現(xiàn)較差，不被用戶認(rèn)可的話，對其銷量也會產(chǎn)生較大的影響?！爸苿泳嚯x長，制動踏板軟，反應(yīng)不夠靈敏”這些都是用戶對制動距離不好的真實反饋。這就要求我們在開發(fā)新車型的前期，設(shè)定好制動性能的目標(biāo)，這些目標(biāo)值包括制動系統(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，以及競品車的制動距離測試值進(jìn)行的初步設(shè)定。目標(biāo)設(shè)定好后就進(jìn)行制動系統(tǒng)的匹配工作，選擇合適的制動系統(tǒng)零部件型號，并通過制作騾車進(jìn)行性能目標(biāo)的驗證工作。在騾車的驗證中，反復(fù)進(jìn)行零部件參數(shù)的修正以及目標(biāo)的完善，使實際開發(fā)車型的性能達(dá)到理論設(shè)計的目標(biāo)值。

1 某車型制動系統(tǒng)對制動距離的影響

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

真空助力器尺寸規(guī)格、制動主缸的尺寸規(guī)格；

（1）制動踏板感的杠桿比；

（2）前、后制動鉗缸徑；

（3）前、后制動盤有效半徑；

（4）前、后摩擦片摩擦系數(shù)。

某車型制動系統(tǒng)方案如下：

表1 某車型制動系統(tǒng)方案對比

某車型以上5個方案的在車輛滿載100km/h制動性能及制動距離結(jié)果如下：

表2 某車型制動系統(tǒng)性能結(jié)果對比

根據(jù)結(jié)果解析：

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

（2）車輛其他條件相同的情況下，前、后制動鉗缸徑一樣，前、后制動盤有效半徑一樣，前、后摩擦系數(shù)一樣的方案，方案2只改動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，真空助力器的掛點液壓提升1.75Mpa，500N制動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，滿足制動器所需要的壓力，制動器滿足整車所需的制動力矩，使車輛的ABS、輪胎、地面充分發(fā)揮作用，制動距離達(dá)到最佳效果。

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

（4）車輛其他條件相同的情況下，相對于方案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)，降低前制動器的抱死壓力，提升真空助力器拐點液壓，提升500N制動踏板力所提供的液壓，制動距離會進(jìn)一步剪短，根據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)驗一般500N的踏板力下真空助力器所提供的液壓大于制動器抱死液壓的20%，設(shè)計余量比較合適。

2 某車型輪胎對制動距離的影響

制動距離調(diào)教過程中，輪胎的選型對制動距離的影響是至關(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，下面我們針對固特異、玲瓏、瑪吉斯、米其林四種輪胎在同一款車上進(jìn)行測試制動距離，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試驗值

某車型用以上四種輪胎，測試制動距離結(jié)果如下：

表3 四種輪胎制動距離試驗值

根據(jù)以上四種輪胎的選擇，對制動距離的測試數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制動距離的數(shù)據(jù)與輪胎peak m正相關(guān)，peak mu峰值大一些對應(yīng)的制動距離好一些，peak mu峰值大的，車輛制動系統(tǒng)對輪胎和地面產(chǎn)生的制動減速度會大一些，制動減速度高，制動距離就會短一些，制動距離計算公式S=（1/3.6）*tv+v2/（25.92*a）公式中，S代表制定距離，t代表制動時間，a代表制動減速度，減速度a越大制動距離越短，因此輪胎的peak mu峰值大小對制動距離的影響至關(guān)重要。

3 某車型ABS調(diào)教對制動距離的影響

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

圖2 制動距離測試液壓曲線

圖2測試制動距離為47m，綠色線為制動減速度，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，制動時間在0.6s時候，前輪液進(jìn)行壓降，壓降為2Mpa，保壓時間為0.6s-1.1s，此時的減速度在下降，1g下降到0.85g左右，這種制動中段的減速度下降不利于制動距離，根據(jù)公式S=（1/3.6）*tv+v2/（25.92*a），a偏小，制動距離s偏長，保壓時間太久，制動減速度偏低，即為前輪升壓慢，ABS調(diào)教偏于保守，導(dǎo)致制動距離偏長，整體圖2制動距離測試曲線看，前、后輪限壓時間偏長，壓力模型調(diào)整線性不穩(wěn)定，雜亂無章，導(dǎo)致制動減速度不穩(wěn)定，制動距離偏長。

圖2為制動距離測試數(shù)據(jù)，約0.15s制動器達(dá)到抱死壓力，ABS開始調(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0.6s時候達(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，說明管路壓力調(diào)整合理，在1.4s時候，前后管路abs開始進(jìn)入循環(huán)模式，升壓減壓，壓力模型調(diào)節(jié)很規(guī)律，制動減速度比較穩(wěn)定，制動距離結(jié)果比較好。

圖3 制動距離測試液壓曲線

4 結(jié)束語

本文通過某車型制動距離實際案例分析, 對制動系統(tǒng)選型計算、輪胎的選型及輪胎實際peak mu測試，不同輪胎實際制動距離測試，ABS壓力模型的曲線分析，對制動距離改善優(yōu)化初步得到了解，對后期相應(yīng)車型制動距離改善優(yōu)化都有重大的參考和應(yīng)用意義，對我們新開發(fā)車型時不斷提高制動距離作出了重要的貢獻(xiàn)。

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

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

[3] 方泳龍.汽車制動理論與設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)初版社,2005.

[4] 劉光明.汽車電子穩(wěn)定性程序控制技術(shù)[J].公路與汽運,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，就職于吉利汽車研究院（寧波）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.050