劉迪

摘要：汽車制動系統(tǒng)是用以強(qiáng)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(wěn)定以及使已停駛的汽車在原地駐留不動的機(jī)構(gòu)。制動系統(tǒng)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(fù)雜，超載情況嚴(yán)重，一旦制動系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性要求更高。

關(guān)鍵詞：制動系統(tǒng)；安全；可靠性

前言

汽車在山區(qū)道路行駛時，由于采用主制動系統(tǒng)進(jìn)行長時間制動，制動器長時間工作，熱負(fù)荷量非常大，如果無法及時將熱能釋放給周圍環(huán)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(dāng)溫度過高時，制動器將部分失去制動效能，嚴(yán)重時危機(jī)人身安全。國內(nèi)，長期以來靠駕駛員經(jīng)常給輪轂澆水，實(shí)施強(qiáng)制冷卻來滿足汽車連續(xù)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(xù)車輛的安全性，更避免不了由于冷卻不均勻而使局部熱應(yīng)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(tǒng)不僅有強(qiáng)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(nèi)中重型商用車制動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

我國中重型商用車制動系統(tǒng)主要是在引進(jìn)的斯太爾技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)提升，技術(shù)水平相對落后。早在2003年GB/T13594法規(guī)中就對商用車ABS系統(tǒng)進(jìn)行過強(qiáng)制規(guī)定，當(dāng)時沒有很好地實(shí)施。到2011年，我國商用車事故頻發(fā)，國家工信部對各大主機(jī)廠，比如一汽、二汽、重汽、陜汽、福田，以及客車廠包括宇通在內(nèi)都加強(qiáng)了法規(guī)實(shí)施力度。2012年頒布的《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》GB7258中對商用車ABS的強(qiáng)制性安裝法規(guī)被推遲到14年9月1日起實(shí)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(yè)支持的力度。“汽車關(guān)鍵零部件開發(fā)制造”被列入了《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄（2000年修訂）》。2005年4月1日起執(zhí)行的《構(gòu)成整車特征的汽車零部件進(jìn)口管理辦法》規(guī)定，“對具有整車特征的進(jìn)口零部件將按整車征稅。其中對汽車制動系統(tǒng)（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(tǒng)ABS的閥體和ECU總成）達(dá)到或超過進(jìn)口件總界定數(shù)量4，即視為構(gòu)成總成（系統(tǒng)）特征”。該規(guī)定有利于提高汽車制動系統(tǒng)產(chǎn)品的國產(chǎn)化率，而且跨國汽車公司和零部件企業(yè)為了減少進(jìn)口關(guān)稅，降低成本，也將增大在我國的生產(chǎn)、采購份額。2006年12月，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《國家發(fā)展改革委關(guān)于汽車工業(yè)結(jié)構(gòu)整意見的通知》，該政策的實(shí)施有利于汽車零部件行業(yè)的有序發(fā)展及結(jié)構(gòu)調(diào)整。傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)和電子化技術(shù)的結(jié)合，將是未來汽車制動系統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。

2制動系統(tǒng)的種類

2.1電渦流緩速器制動

電渦流緩速器是根據(jù)電磁原理設(shè)計(jì)而成的。當(dāng)緩速器工作時，線圈通電產(chǎn)生強(qiáng)大磁場；轉(zhuǎn)子隨轉(zhuǎn)動軸一起旋轉(zhuǎn)，在磁場中切割磁力線，使轉(zhuǎn)子盤內(nèi)產(chǎn)生渦電流，渦電流的磁場和定子線圈磁場相互作用，產(chǎn)生阻力矩，從而達(dá)到緩速的效果。

2.2發(fā)動機(jī)制動

發(fā)動機(jī)制動其工作原理為改變發(fā)動機(jī)排氣門的配氣相位，使車輛減速。當(dāng)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(tǒng)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(fā)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(jié)果就是能量的凈損失，從而達(dá)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(jié)構(gòu)相對要簡單一些。駕駛員使用蝶閥制動后，蝶閥轉(zhuǎn)動將排氣管堵死，在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)形成可控的背壓力，以增加發(fā)動機(jī)排氣行程的功率消耗，迫使發(fā)動機(jī)降低轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到在短時間內(nèi)降低車速的目的。

2.4輔助制動聯(lián)動

隨著商用車技術(shù)的不斷發(fā)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(nèi)連續(xù)下坡行駛時的持續(xù)制動要求。所以采用各輔助制動系統(tǒng)聯(lián)合作用的方案已成為商用車持續(xù)制動方式的一種合理有效的辦法。

3商用車制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

中重型商用車制動方案設(shè)計(jì)主要包括行車、駐車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)，法規(guī)校核；制動器特性校核；儲氣筒容量計(jì)算、校核等方面內(nèi)容。其中，行車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)是利用前后制動器的初選配置參數(shù)以及整車質(zhì)心輸入、懸架剛度、車輪滾動半徑等強(qiáng)相關(guān)參數(shù)輸入確定前后制動理想制動力分配曲線，ECE法規(guī)曲線等進(jìn)行校核。駐車制動系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)時利用前后制動器的初選配置參數(shù)以及整車質(zhì)心輸入轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)、車輪滾動半徑等強(qiáng)相關(guān)參數(shù)確定空滿載、上下坡等工況下最大駐坡角度。通過發(fā)動機(jī)空壓機(jī)參數(shù)、儲氣筒初選容積校核制動次數(shù)，打氣時間。最后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，合理布置閥類位置，使用合理規(guī)格管路，使整車滿足法規(guī)要求反應(yīng)時間，制動性能。各種閥類接頭需按照新頒布的國標(biāo)和企標(biāo)進(jìn)行選型，在制動原理設(shè)計(jì)上需要滿足整車設(shè)計(jì)任務(wù)書的相關(guān)要求。

4制動系統(tǒng)匹配計(jì)算

4.1等效雙軸車行車制動系統(tǒng)匹配計(jì)算

等效雙軸車即兩軸車型或者是后雙橋?yàn)槠胶鈶壹艿能囆?。其余車型見氣室輸出力匹配?jì)算。

a）前、后制動制動力分配匹配

制動力分配是制動設(shè)計(jì)重要一環(huán)，直接影響制動性能，如果匹配不好，會產(chǎn)生跑偏、甩尾等嚴(yán)重后果。制動力分配需要整車提供質(zhì)心的較準(zhǔn)確參數(shù)，結(jié)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(jìn)行匹配分析。

1）固定比值制動器制動力

根據(jù)前后制動器制動力分配，載荷情況及道路附著系數(shù)和坡度等因素，當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)時，才有可能出現(xiàn)第三種情況，此問題通過下面同步附著系數(shù)進(jìn)行分析。

β=（1）

=（2）

式中：

β——制動器制動力分配系數(shù)；

——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(shù)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(shù)；

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(xiàn)在社會車速越來越快，甩尾成為較嚴(yán)重工況，所以一般情況下，同步附著系數(shù)需要大于0.6，首先可以簡單的通過調(diào)節(jié)制動器輸出力來調(diào)節(jié)同步附著系數(shù)，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(jìn)行調(diào)節(jié)。

結(jié)束語

總之，根據(jù)試驗(yàn)的進(jìn)一步匹配計(jì)算。因制動失效造成了眾多交通事故案例的發(fā)生，制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平與人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)細(xì)化匹配計(jì)算并與試驗(yàn)相結(jié)合，合理的對制動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳倩.商用車氣壓制動系統(tǒng)動態(tài)特性仿真研究[J].吉林大學(xué).2015.

[2]商用車氣壓制動系統(tǒng)動態(tài)特性仿真研究商用車電控制動系統(tǒng)遲滯特性及補(bǔ)償控制策略研究[J].吉林大學(xué).2014.