高吉强 谢晋中 梁荣亮 谢东明 王久明
中国汽车技术研究中心
【摘要】 对某国产轿车进行了制动系统的道路试验研究，基于现有的试验设备，搭建试验测试系统，试验所测量的参数主要有制动减速度、制动距离、制动踏板力，制动液压系统管路压力等。试验结束后，依据制动系统的评价指标和标准要求对试验结果进行分析，对该车制动性能进行综合评鉴，为企业后续的研究和改进提供依据。
主题词：轮胎模型 动态摩擦特性 ABS 滑模控制器
0 引言
受国内某汽车企业的委托，对其提供的某款轿车进行制动系统的道路试验研究，获取制动减速度、制动距离、制动踏板力、制动液压系统管路压力等参数。以此来评价该车制动系统的可靠性以及是否符合制动标准法规的要求，并通过对试验结果的分析，对该车制动系统性能做一综合评价，为企业的后续研究提供指导。
1 试验测量系统及试验方法
1.1 试验测量系统
制动性能道路试验所需的主要设备和仪器包括速度计、数据采集系统、信号放大器、压力传感器、踏板力传感器、拉线式位移传感器、热电偶线、加速度传感器等。试验过程中所需要测量的物理信号有后轮领蹄和从蹄的温度、前轮制动盘的温度、制动踏板行程、前后制动管路压力、车速及加速度信号。试验的测量系统是整合现有的仪器设备搭建而成的，由各种传感器采集的信号最终传输到数据采集器，最后在利用计算机及其相应计算软件进行数据的后处理，测量系统的结构图如图1所示。
1.2 试验方法
本次试验所用的样车为某国产紧凑型SUV，采用CVT无级变速器。制动系统采用真空助力液压伺服助力系统，双回路H型布置，制动器采用前盘后鼓配置，鼓式制动器中带有驻车制动机构。制动系统的布置如图2所示。
试验是在交通部通县试验场的性能路面进行的，路面为干燥、平整的混凝土路面，样车的加载以及试验方案主要依据GB 21670-2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》标准进行。主要的试验项目有制动0型及Ⅰ型试验、应急制动试验等标准试验，另外加上制动踏板感觉试验和主观评价。试验过程中要保证制动器的温度在90℃以下时进行试验，试验要在规定的车速下进行，实际试验车速与规定车速的误差要控制在±2％以内。
2 试验过程
2.1 搭建试验系统
试验开始前，首先要将试验系统搭建起来。本次制动试验所需要采集的信号比较多，因此要合理安排各个仪器设备，试验前的准备工作显得尤为重要。首先要将样车的4个车轮拆下，在制动器上分别打孔，掩埋热电偶线，以便实时监测试验过程中各个制动器的温度；其次还要断开前后制动管路，安装好管路压力传感器；然后再将速度计、加速度传感器、踏板行程和踏板力传感器安装在相应的位置上。传感器安装好后将其连接到数采系统上，调试好测试系统。各传感器安装照片如图3、4所示。
2.2 标准制动试验
试验系统搭载好后，调试好系统，按照标准要求对车辆进行配载，核查样车轮胎气压，校准好所有的仪器设备后就可以正式开始试验。首先做的是空满载的制动0型试验，然后热车进行热衰退试验，待车轮冷却后，分别做空满载的实效试验，其中包括真空助力器失效、前管路失效、后管路失效以及ABS失效。测试过程中实时监控制动器温度，使温度在符合要求的范围内进行试验。将车辆加速至规定试验车速以上5 km/h时停止加速，在车速降至规定车速时进行行车制动。通过数采系统记录制动器温度、速度、前后制动管路压力以及踏板力信号。部分试验曲线如图5～7所示。
2.3 制动踏板感觉试验
制动踏板感觉是制动系统性能评估中不可或缺的重要组成部分，通常说的刹车“软”和“硬”就是对制动踏板感觉的简单描述。制动试验初速度为120km/h，实际制动车速控制在（120±2）km/h，脱开发动机制动，满载进行3次试验，每次试验完成后，待制动器温度降至90℃以下时进行下一次
3.2 制动效能恒定性
制动效能的恒定性是指制动抗热衰退和水衰退的一种性能。这里只对制动的热衰退进行试验研究。汽车制动器工作繁重时，制动器温度会迅速上升，此时制动力下降，导致制动效能降低，这种现象称为制动效能的热衰退。样车在满载工况下，在性能试验道路上进行15次车速60～120km/h的制动试验，每次制动的周期为45s，制动时变速器处于最高档。上述试验完成后，在发动机脱开的状态下，以与0型试验相同的条件进行制动，测定制动系的热态制动性能，试验曲线如图10、11所示。
由上图可以看出，与之前的0型试验相比较，制动器的温度明显提高，特别是前轮制动器的温度达到300℃以上，制动效能没有明显的差异。说明该车制动效能有良好的热稳定性。这主要是由于前轮制动的贡献比较大，而前轮制动器采用的是盘式制动器，具有良好的抗热衰退性能，在整个制动过程中，后轮鼓式制动器的温度在200℃以下，对其制动效能的影响也不大，所以对整车的制动效能没有太大影响。
3.3 制动的方向稳定性
汽车在制动过程中维持直线行驶的能力或者按照预定弯道行驶的能力称为汽车制动时的方向稳定性。汽车制动达不到方向稳定性常有3种情况：制动跑偏、制动时后轴侧滑、制动时前轮失去转向能力。本次试验样车在ABS起作用时都能保持良好的方向稳定性。ABS失效进行试验时，制动出现了明显的后轴侧滑，产生了甩尾现象。可以看出，在制动过程中后轮先于前轮抱死，附着利用率低，是一种不稳定工况，也是制动时的方向稳定性中最危险的一种情况。图12是空载ABS失效时的试验曲线。
4 结语
搭建试验测试系统，对某国产轿车制动系统进行了道路试验研究。从制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性3个方面对试验结果进行了分析。结果发现，该车的主要制动效能由前轮承担，当前管路失效后，该车制动效能达不到规定要求；当ABS失效时，该车前、后轴制动器的制动力分配不理想，出现了后轮先于前轮抱死的情况，容易出现后轴侧滑，使得该车失去方向稳定性。
