商用車制動系統匹配試驗

劉迪

摘要：汽車制動系統是用以強制行駛中的汽車減速或停車、使下坡行駛的汽車車速保持穩定以及使已停駛的汽車在原地駐留不動的機構。制動系統是汽車重要組成之一，是保證車上乘客生命的最重要安全保障，尤其是商用車，交通道路狀況復雜，超載情況嚴重，一旦制動系統失效或滿足不了要求，造成的損失將不可估量，這就對制動系統的可靠性要求更高。

關鍵詞：制動系統；安全；可靠性

前言

汽車在山區道路行駛時，由于采用主制動系統進行長時間制動，制動器長時間工作，熱負荷量非常大，如果無法及時將熱能釋放給周圍環境，制動器過熱就會致使制動鼓和制動蹄的溫度迅速升高。當溫度過高時，制動器將部分失去制動效能，嚴重時危機人身安全。國內，長期以來靠駕駛員經常給輪轂澆水，實施強制冷卻來滿足汽車連續下長坡的制動要求。這種方法一方面可靠性不高，另一方面在冬季行駛時也直接影響到后續車輛的安全性，更避免不了由于冷卻不均勻而使局部熱應力過大引起的制動轂損壞。這種路況下，整車配備輔助制動顯得尤為重要。輔助制動系統不僅有強勁的制動力矩，而且大大減少了制動器的磨損，很好的解決了此問題，提高了車輛的行駛安全性及舒適性。

1國內中重型商用車制動系統的研究現狀

我國中重型商用車制動系統主要是在引進的斯太爾技術基礎上改進提升，技術水平相對落后。早在2003年GB/T13594法規中就對商用車ABS系統進行過強制規定，當時沒有很好地實施。到2011年，我國商用車事故頻發，國家工信部對各大主機廠，比如一汽、二汽、重汽、陜汽、福田，以及客車廠包括宇通在內都加強了法規實施力度。2012年頒布的《機動車運行安全技術條件》GB7258中對商用車ABS的強制性安裝法規被推遲到14年9月1日起實施。屆時GB7258中約定的所有商用車種都必須安裝ABS。近年來，我國加大了對汽車零部件行業支持的力度?！捌囮P鍵零部件開發制造”被列入了《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄（2000年修訂）》。2005年4月1日起執行的《構成整車特征的汽車零部件進口管理辦法》規定，“對具有整車特征的進口零部件將按整車征稅。其中對汽車制動系統（制動主缸或氣制動閥、助力器總成、前制動器總成、后制動器總成、防抱制動系統ABS的閥體和ECU總成）達到或超過進口件總界定數量4，即視為構成總成（系統）特征”。該規定有利于提高汽車制動系統產品的國產化率，而且跨國汽車公司和零部件企業為了減少進口關稅，降低成本，也將增大在我國的生產、采購份額。2006年12月，國家發展和改革委員會發布了《國家發展改革委關于汽車工業結構整意見的通知》，該政策的實施有利于汽車零部件行業的有序發展及結構調整。傳統汽車制動系統和電子化技術的結合，將是未來汽車制動系統產品的發展趨勢。

2制動系統的種類

2.1電渦流緩速器制動

電渦流緩速器是根據電磁原理設計而成的。當緩速器工作時，線圈通電產生強大磁場；轉子隨轉動軸一起旋轉，在磁場中切割磁力線，使轉子盤內產生渦電流，渦電流的磁場和定子線圈磁場相互作用，產生阻力矩，從而達到緩速的效果。

2.2發動機制動

發動機制動其工作原理為改變發動機排氣門的配氣相位，使車輛減速。當活塞接近壓縮沖程頂部位置時該裝置打開氣缸排氣門，將壓縮的氣缸氣體釋放到排氣系統中。壓縮氣體的壓力降低到大氣壓，從而阻止了能量返回到做功沖程的氣缸活塞上。由于排氣是發生在壓縮過程中，氣缸氣體在做功沖程中并沒有返回，因此其結果就是能量的凈損失，從而達到制動的效果。

2.3排氣制動

排氣制動又名蝶閥制動，原理其結構相對要簡單一些。駕駛員使用蝶閥制動后，蝶閥轉動將排氣管堵死，在發動機氣缸內形成可控的背壓力，以增加發動機排氣行程的功率消耗，迫使發動機降低轉速，從而達到在短時間內降低車速的目的。

2.4輔助制動聯動

隨著商用車技術的不斷發展和道路條件的改善，車輛行駛速度不斷提高，要求車輛的制動力矩也不斷的增加。但是單一的制動功率有限，且隨變速箱檔位的增加制動扭矩大幅度減小，無法滿足車輛在一定速度范圍內連續下坡行駛時的持續制動要求。所以采用各輔助制動系統聯合作用的方案已成為商用車持續制動方式的一種合理有效的辦法。

3商用車制動系統設計的內容

中重型商用車制動方案設計主要包括行車、駐車制動系統匹配設計，法規校核；制動器特性校核；儲氣筒容量計算、校核等方面內容。其中，行車制動系統匹配設計是利用前后制動器的初選配置參數以及整車質心輸入、懸架剛度、車輪滾動半徑等強相關參數輸入確定前后制動理想制動力分配曲線，ECE法規曲線等進行校核。駐車制動系統匹配設計時利用前后制動器的初選配置參數以及整車質心輸入轉向傳動系統、車輪滾動半徑等強相關參數確定空滿載、上下坡等工況下最大駐坡角度。通過發動機空壓機參數、儲氣筒初選容積校核制動次數，打氣時間。最后根據經驗，合理布置閥類位置，使用合理規格管路，使整車滿足法規要求反應時間，制動性能。各種閥類接頭需按照新頒布的國標和企標進行選型，在制動原理設計上需要滿足整車設計任務書的相關要求。

4制動系統匹配計算

4.1等效雙軸車行車制動系統匹配計算

等效雙軸車即兩軸車型或者是后雙橋為平衡懸架的車型。其余車型見氣室輸出力匹配計算。

a）前、后制動制動力分配匹配

制動力分配是制動設計重要一環，直接影響制動性能，如果匹配不好，會產生跑偏、甩尾等嚴重后果。制動力分配需要整車提供質心的較準確參數，結合制動器輸出力，通過固定比值制動器制動力以及理論制動力分配對制動器制動力分配進行匹配分析。

1）固定比值制動器制動力

根據前后制動器制動力分配，載荷情況及道路附著系數和坡度等因素，當制動器制動力足夠時，有以下三種情況，前輪先抱死拖滑，失去轉向能力，可能會跑偏；后輪先抱死拖滑，可能會甩尾；同時抱死拖滑，是理想工況，但失去轉向能力。固定比值制動器制動力車型，只有在特定的地面附著系數時，才有可能出現第三種情況，此問題通過下面同步附著系數進行分析。

β=（1）

=（2）

式中：

β——制動器制動力分配系數；

——前制動器制動力，N；

——后制動器制動力，N。

2）理想制動器制動力分配

由于固定比值制動器制動力車型在同一路面行駛，只有某一特定附著系數路面才能前后車輪同時抱死拖滑，所以理想制動器制動力分配只能是非固定比值制動器制動力，具體見下面分析。

需要滿足同時抱死，則需要同時滿足：

=ψFz1...（3）

=ψFz2...（4）

式中：

ψ——地面附著系數；

Fz1——地面對前輪反向作用力，N；

Fz2——地面對后輪反向作用力，N。

由于現在社會車速越來越快，甩尾成為較嚴重工況，所以一般情況下，同步附著系數需要大于0.6，首先可以簡單的通過調節制動器輸出力來調節同步附著系數，其中由于輪輞大小固定，制動器形式固定，所以一般可更改的只有制動氣室有效作用面積，也就是氣室大小，其次是通過感載比例閥進行調節。

結束語

總之，根據試驗的進一步匹配計算。因制動失效造成了眾多交通事故案例的發生，制動系統的設計水平與人民群眾生命財產安全息息相關，制動系統設計應細化匹配計算并與試驗相結合，合理的對制動系統進行設計顯得尤為重要。

參考文獻：

[1]陳倩.商用車氣壓制動系統動態特性仿真研究[J].吉林大學.2015.

[2]商用車氣壓制動系統動態特性仿真研究商用車電控制動系統遲滯特性及補償控制策略研究[J].吉林大學.2014.