某N1類Ⅱ型雙回路皮卡前失效制動性能提升

高建光，張超

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某N1類Ⅱ型雙回路皮卡前失效制動性能提升

高建光，張超

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

以國內(nèi)某Ⅱ型雙回路皮卡前失效性能為研究對象，根據(jù)整車道路試驗結(jié)果，結(jié)合鼓式制動器的臺架試驗數(shù)據(jù)，并對比理論計算數(shù)據(jù)進(jìn)行原因分析。針對前失效制動距離過大提出相應(yīng)改進(jìn)措施，并進(jìn)行試驗驗證。試驗結(jié)果表明，理論分析計算和改進(jìn)措施有效，為后期后鼓式制動器的設(shè)計和整車制動系統(tǒng)匹配提供了技術(shù)支持。

鼓式制動器；前失效制動距離；效能因數(shù)；質(zhì)心

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-07-05

引言

前失效制動是Ⅱ型雙回路制動系統(tǒng)應(yīng)急制動的一種。應(yīng)急制動必須在行車制動只有一處失效的情況下，在適當(dāng)?shù)囊欢尉嚯x內(nèi)使車輛停住，應(yīng)急制動必須是可控制的。前失效制動是在前輪制動器失效，即前制動器無法提供前制動力的情況下，只有后輪制動器提供整車需求的制動力。

本文在對國內(nèi)某新型皮卡做整車道路前失效制動測試過程中，發(fā)現(xiàn)前失效的制動距離偏大，已接近法規(guī)值，且車輛制動狀態(tài)不穩(wěn)定，制動距離波動范圍較大。因此，本文針對空載前失效制動性能進(jìn)行單獨分析，依據(jù)整車道路制動性能測試數(shù)據(jù)，結(jié)合臺架試驗和制動相關(guān)理論計算進(jìn)行原因分析，最后提出改進(jìn)措施并加以驗證。

1、前失效制動性能試驗

前失效的制動性能是通過發(fā)動機(jī)脫開的0型試驗來檢驗的，GB 12676-1999規(guī)定N1類制動初速度為70km/h，制動踏板力小于700N時的制動距離Smax、充分發(fā)出的制動減速度MFDDmin小于法規(guī)值。

三組前失效制動距離Smax、充分發(fā)出的制動減速度MFDDmin經(jīng)修正后，數(shù)據(jù)對比如表1：

根據(jù)3輛車性能數(shù)據(jù)與法規(guī)值對比，前失效制動距離在法規(guī)值附近波動，充分發(fā)出的制動減速度均小于法規(guī)值，且車輛狀態(tài)不穩(wěn)定，制動性能數(shù)據(jù)波動較大。

2、原因分析

式（1）中，t1為制動器起作用時間，t2為制動力增長時間，jmax為最大減速度，v為制動初速度（定值）。式（2）中，a為質(zhì)心到前軸距離，L為軸距，hg為質(zhì)心高度，φ為附著系數(shù)。

充分發(fā)出的制動減速度公式：

式（3）中， vb和vc分別為制動初速度的80%和10%，為定值，Sb為試驗車速從v到vb的行駛的距離，Sc為試驗車速從v到vc的行駛的距離，MFDD與S成反比關(guān)系，且S為MFDD的唯一影響因素，下面只對制動距離S進(jìn)行原因分析。

根據(jù)制動距離公式和最大減速度公式進(jìn)行分析、排查如圖2：

因GB 12676規(guī)定制動初速度70km/h，為定值，所以導(dǎo)致前失效制動距離過大的原因主要有需液量過大、制動器制動力小、整車參數(shù)變化等四個方面。

2.1 需液量過大

對后制動器管路系統(tǒng)按下面公式（4）進(jìn)行供需比計算校核：

式（4）中，S1：總泵面積；S3：后輪缸面積；V4：軟管膨脹量；L1：總泵單腔行程；L3：后輪缸緊急行程；L4：軟管長度

計算結(jié)果如下表2：

乘用車經(jīng)驗值要求λ≤0.6時較為理想，前失效時的供需比0.41＜0.6，滿足設(shè)計要求。

2.2 制動器制動力小

根據(jù)制動器制動力計算式（5）進(jìn)行分析：

式（5）中，P2為后制動器管路壓力，d2為后制動器分泵缸徑，n2為后制動器單側(cè)油缸數(shù)目，BF2為后制動器效能因數(shù)，r2后制動器有效半徑，R為輪胎滾動半徑。

導(dǎo)致制動器制動力小的因素主要有三個：后制動器規(guī)格?。╠2、r2）、行車效能因數(shù)小（BF2）、后分泵油壓過低（P2）。下面分別對這三個因素進(jìn)行分析：

2.2.1 后制動器規(guī)格小

設(shè)計之初，已對制動系統(tǒng)進(jìn)行匹配計算，前、后制動器提供的制動力需滿足整車前后軸在各附著系數(shù)下的制動力需求。表3為整車參數(shù)、表4為后制動器等相關(guān)參數(shù)，如下：

整車?yán)碚撔枰闹苿恿τ嬎愎饺缦拢?/p>

式（6）中，a為汽車質(zhì)心離前軸的距離，b為汽車質(zhì)心離后軸的距離，hg為汽車質(zhì)心高度，L為汽車軸距，μ為附著系數(shù)。

經(jīng)計算校核后制動器滿足整車后軸需求的制動力，數(shù)據(jù)如下表5：

2.2.2 行車效能因數(shù)小

按QC/T 239-1997《貨車、客車制動器性能要求》進(jìn)行后制動器臺架效能試驗，本皮卡后制動器與標(biāo)桿車后制動器的臺架效能試驗數(shù)據(jù)對比如下表6：

根據(jù)第三次效能試驗(V =80 Km/h)得出的制動力矩Mb進(jìn)行輸出力的計算：

再根據(jù)效能因數(shù)計算公式進(jìn)行計算：

數(shù)據(jù)對比如下表7：

通過對比得知，本皮卡后制動器效能因數(shù)小于標(biāo)桿水平，且低于國內(nèi)經(jīng)驗值（2.2），所以后制動器效能因數(shù)小為前失效性能差的一個重要影響因素。

2.2.3 后分泵油壓過低

經(jīng)整車制動力需求計算（見2.2表5），整車空載在0.8附著系數(shù)路面上，車輛抱死理論需求的制動力為4485.8N,而后制動器在5Mpa的制動力（4517.2N）可以滿足，即空載狀態(tài)，觸發(fā)ABS調(diào)節(jié)的后制動器油壓為5Mpa，且ABS應(yīng)在此油壓左右調(diào)節(jié)。

皮卡試驗車進(jìn)行前失效制動試驗時有輕微抖動和抱死現(xiàn)象，初步判斷ABS異常調(diào)節(jié)后制動器油壓，于是進(jìn)行前失效試驗動態(tài)油壓檢測，制動過程圖如下：

從上圖可以看出，ABS進(jìn)行調(diào)節(jié)時，后制動器壓力約在2Mpa至10Mpa之間調(diào)節(jié)，且大多在5Mpa油壓以下波動，并且ABS兩次全循環(huán)調(diào)節(jié)間隔較大，導(dǎo)致試驗時后輪抱死，出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。ABS異常調(diào)節(jié)導(dǎo)致的后分泵油壓過低為前失效制動性能差的主要影響因素。

2.3 整車參數(shù)變化

通過表8可知，質(zhì)心位置的上移、前移導(dǎo)致最大減速度減小和制動距離增加，所以整車參數(shù)的變化對制動距離有一定影響，但因整車質(zhì)心參數(shù)不易整改，忽略此方面帶來的影響。

3、改進(jìn)措施

3.1 提升后制動器行車效能因數(shù)

在后制動器結(jié)構(gòu)不變的情況下，影響行車效能因數(shù)的是摩擦片的摩擦系數(shù)，可從以下三方面來調(diào)整摩擦系數(shù)：

a.減少有機(jī)物含量，提高熱穩(wěn)定性；

b.增加高溫增磨材料，減少熱衰退；

c.調(diào)整纖維，石墨配比，增加摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，同時減少磨損。

按以上方法先后進(jìn)行了9組摩擦片配方的優(yōu)化、調(diào)整，然后對優(yōu)化的摩擦片進(jìn)行定速試驗，各溫度下的摩擦系數(shù)和磨損率如下表9、表10：

通過表9、表10中9組摩擦片的性能數(shù)據(jù)對比可以看出，9#配方的摩擦系數(shù)較穩(wěn)定，在0.42左右浮動，且其磨損率較小、較穩(wěn)定。

先后對這9組中的2#、3#、5#、9#配方進(jìn)行了效能試驗，試驗數(shù)據(jù)對比如下：

通過上表可知，2#、3#、5#配方摩擦片的速度穩(wěn)定性未滿足要求，而9#配方各項性能均達(dá)標(biāo)，且第三次效能試驗80km/h的制動力矩最大，經(jīng)過公式（7）、（8）計算，9#配方效能因數(shù)為2.74，遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)桿水平（2.34）。

3.2 優(yōu)化ABS軟件數(shù)據(jù)

對ABS進(jìn)行第二次高附標(biāo)定，優(yōu)化其內(nèi)部軟件數(shù)據(jù)。標(biāo)定、優(yōu)化后的空載前失效動態(tài)油壓數(shù)據(jù)如下圖：

圖中后輪缸壓力單位為bar，圖示量程為-300-400，刻度為每格70bar，圖示后輪缸壓力：（-300+70×5）bar=5Mpa，與理論計算相符。

4、整車試驗

對3臺試驗車更換9#配方摩擦片和最新ABS樣件，進(jìn)行空載前失效制動性能試驗，1#車制動過程圖如下：

如上圖所示，后制動器壓力在5Mpa上下調(diào)節(jié)，ABS調(diào)節(jié)正常，經(jīng)過校正后的制動距離與充分發(fā)出的制動減速度如下表所示：

A N1 II Type Double Loop Pickup Before Failure of Brake Performance

Gao Jianguang, Zhang Chao
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

As the research object to a Ⅱ type double circuit of the pickup front failure performance, According to the result of the vehicle road test, in combination with bench test data of drum brake ,and compared to the theoretical calculation data for root cause analysis. Corresponding improvement measures for the excessive front failure braking distance, and experimental verification in the vehicle. The test results show that the theoretical analysis calculations and effective improvement measures, providing the technical support for the rear drum brake design and matching the vehicle brake system.

Drum brake; the front failure braking distance; Efficiency factor; center of mass

U463.5

A

1671-7988(2015)06-07-05

高建光，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。