商用车制动系统匹配试验

刘迪

摘要：汽车制动系统是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地驻留不动的机构。制动系统是汽车重要组成之一，是保证车上乘客生命的最重要安全保障，尤其是商用车，交通道路状况复杂，超载情况严重，一旦制动系统失效或满足不了要求，造成的损失将不可估量，这就对制动系统的可靠性要求更高。

关键词：制动系统；安全；可靠性

前言

汽车在山区道路行驶时，由于采用主制动系统进行长时间制动，制动器长时间工作，热负荷量非常大，如果无法及时将热能释放给周围环境，制动器过热就会致使制动鼓和制动蹄的温度迅速升高。当温度过高时，制动器将部分失去制动效能，严重时危机人身安全。国内，长期以来靠驾驶员经常给轮毂浇水，实施强制冷却来满足汽车连续下长坡的制动要求。这种方法一方面可靠性不高，另一方面在冬季行驶时也直接影响到后续车辆的安全性，更避免不了由于冷却不均匀而使局部热应力过大引起的制动毂损坏。这种路况下，整车配备辅助制动显得尤为重要。辅助制动系统不仅有强劲的制动力矩，而且大大减少了制动器的磨损，很好的解决了此问题，提高了车辆的行驶安全性及舒适性。

1国内中重型商用车制动系统的研究现状

我国中重型商用车制动系统主要是在引进的斯太尔技术基础上改进提升，技术水平相对落后。早在2003年GB/T13594法规中就对商用车ABS系统进行过强制规定，当时没有很好地实施。到2011年，我国商用车事故频发，国家工信部对各大主机厂，比如一汽、二汽、重汽、陕汽、福田，以及客车厂包括宇通在内都加强了法规实施力度。2012年颁布的《机动车运行安全技术条件》GB7258中对商用车ABS的强制性安装法规被推迟到14年9月1日起实施。届时GB7258中约定的所有商用车种都必须安装ABS。近年来，我国加大了对汽车零部件行业支持的力度。“汽车关键零部件开发制造”被列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录（2000年修订）》。2005年4月1日起执行的《构成整车特征的汽车零部件进口管理办法》规定，“对具有整车特征的进口零部件将按整车征税。其中对汽车制动系统（制动主缸或气制动阀、助力器总成、前制动器总成、后制动器总成、防抱制动系统ABS的阀体和ECU总成）达到或超过进口件总界定数量4，即视为构成总成（系统）特征”。该规定有利于提高汽车制动系统产品的国产化率，而且跨国汽车公司和零部件企业为了减少进口关税，降低成本，也将增大在我国的生产、采购份额。2006年12月，国家发展和改革委员会发布了《国家发展改革委关于汽车工业结构整意见的通知》，该政策的实施有利于汽车零部件行业的有序发展及结构调整。传统汽车制动系统和电子化技术的结合，将是未来汽车制动系统产品的发展趋势。

2制动系统的种类

2.1电涡流缓速器制动

电涡流缓速器是根据电磁原理设计而成的。当缓速器工作时，线圈通电产生强大磁场；转子随转动轴一起旋转，在磁场中切割磁力线，使转子盘内产生涡电流，涡电流的磁场和定子线圈磁场相互作用，产生阻力矩，从而达到缓速的效果。

2.2发动机制动

发动机制动其工作原理为改变发动机排气门的配气相位，使车辆减速。当活塞接近压缩冲程顶部位置时该装置打开气缸排气门，将压缩的气缸气体释放到排气系统中。压缩气体的压力降低到大气压，从而阻止了能量返回到做功冲程的气缸活塞上。由于排气是发生在压缩过程中，气缸气体在做功冲程中并没有返回，因此其结果就是能量的净损失，从而达到制动的效果。

2.3排气制动

排气制动又名蝶阀制动，原理其结构相对要简单一些。驾驶员使用蝶阀制动后，蝶阀转动将排气管堵死，在发动机气缸内形成可控的背压力，以增加发动机排气行程的功率消耗，迫使发动机降低转速，从而达到在短时间内降低车速的目的。

2.4辅助制动联动

随着商用车技术的不断发展和道路条件的改善，车辆行驶速度不断提高，要求车辆的制动力矩也不断的增加。但是单一的制动功率有限，且随变速箱档位的增加制动扭矩大幅度减小，无法满足车辆在一定速度范围内连续下坡行驶时的持续制动要求。所以采用各辅助制动系统联合作用的方案已成为商用车持续制动方式的一种合理有效的办法。

3商用车制动系统设计的内容

中重型商用车制动方案设计主要包括行车、驻车制动系统匹配设计，法规校核；制动器特性校核；储气筒容量计算、校核等方面内容。其中，行车制动系统匹配设计是利用前后制动器的初选配置参数以及整车质心输入、悬架刚度、车轮滚动半径等强相关参数输入确定前后制动理想制动力分配曲线，ECE法规曲线等进行校核。驻车制动系统匹配设计时利用前后制动器的初选配置参数以及整车质心输入转向传动系统、车轮滚动半径等强相关参数确定空满载、上下坡等工况下最大驻坡角度。通过发动机空压机参数、储气筒初选容积校核制动次数，打气时间。最后根据经验，合理布置阀类位置，使用合理规格管路，使整车满足法规要求反应时间，制动性能。各种阀类接头需按照新颁布的国标和企标进行选型，在制动原理设计上需要满足整车设计任务书的相关要求。

4制动系统匹配计算

4.1等效双轴车行车制动系统匹配计算

等效双轴车即两轴车型或者是后双桥为平衡悬架的车型。其余车型见气室输出力匹配计算。

a）前、后制动制动力分配匹配

制动力分配是制动设计重要一环，直接影响制动性能，如果匹配不好，会产生跑偏、甩尾等严重后果。制动力分配需要整车提供质心的较准确参数，结合制动器输出力，通过固定比值制动器制动力以及理论制动力分配对制动器制动力分配进行匹配分析。

1）固定比值制动器制动力

根据前后制动器制动力分配，载荷情况及道路附着系数和坡度等因素，当制动器制动力足够时，有以下三種情况，前轮先抱死拖滑，失去转向能力，可能会跑偏；后轮先抱死拖滑，可能会甩尾；同时抱死拖滑，是理想工况，但失去转向能力。固定比值制动器制动力车型，只有在特定的地面附着系数时，才有可能出现第三种情况，此问题通过下面同步附着系数进行分析。

β=（1）

=（2）

式中：

β——制动器制动力分配系数；

——前制动器制动力，N；

——后制动器制动力，N。

2）理想制动器制动力分配

由于固定比值制动器制动力车型在同一路面行驶，只有某一特定附着系数路面才能前后车轮同时抱死拖滑，所以理想制动器制动力分配只能是非固定比值制动器制动力，具体见下面分析。

需要满足同时抱死，则需要同时满足：

=ψFz1...（3）

=ψFz2...（4）

式中：

ψ——地面附着系数；

Fz1——地面对前轮反向作用力，N；

Fz2——地面对后轮反向作用力，N。

由于现在社会车速越来越快，甩尾成为较严重工况，所以一般情况下，同步附着系数需要大于0.6，首先可以简单的通过调节制动器输出力来调节同步附着系数，其中由于轮辋大小固定，制动器形式固定，所以一般可更改的只有制动气室有效作用面积，也就是气室大小，其次是通过感载比例阀进行调节。

结束语

总之，根据试验的进一步匹配计算。因制动失效造成了众多交通事故案例的发生，制动系统的设计水平与人民群众生命财产安全息息相关，制动系统设计应细化匹配计算并与试验相结合，合理的对制动系统进行设计显得尤为重要。

参考文献：

[1]陈倩.商用车气压制动系统动态特性仿真研究[J].吉林大学.2015.

[2]商用车气压制动系统动态特性仿真研究商用车电控制动系统迟滞特性及补偿控制策略研究[J].吉林大学.2014.