某N1类Ⅱ型双回路皮卡前失效制动性能提升

高建光，张超

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某N1类Ⅱ型双回路皮卡前失效制动性能提升

高建光，张超

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

以国内某Ⅱ型双回路皮卡前失效性能为研究对象，根据整车道路试验结果，结合鼓式制动器的台架试验数据，并对比理论计算数据进行原因分析。针对前失效制动距离过大提出相应改进措施，并进行试验验证。试验结果表明，理论分析计算和改进措施有效，为后期后鼓式制动器的设计和整车制动系统匹配提供了技术支持。

鼓式制动器；前失效制动距离；效能因数；质心

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

引言

前失效制动是Ⅱ型双回路制动系统应急制动的一种。应急制动必须在行车制动只有一处失效的情况下，在适当的一段距离内使车辆停住，应急制动必须是可控制的。前失效制动是在前轮制动器失效，即前制动器无法提供前制动力的情况下，只有后轮制动器提供整车需求的制动力。

本文在对国内某新型皮卡做整车道路前失效制动测试过程中，发现前失效的制动距离偏大，已接近法规值，且车辆制动状态不稳定，制动距离波动范围较大。因此，本文针对空载前失效制动性能进行单独分析，依据整车道路制动性能测试数据，结合台架试验和制动相关理论计算进行原因分析，最后提出改进措施并加以验证。

1、前失效制动性能试验

前失效的制动性能是通过发动机脱开的0型试验来检验的，GB 12676-1999规定N1类制动初速度为70km/h，制动踏板力小于700N时的制动距离Smax、充分发出的制动减速度MFDDmin小于法规值。

三组前失效制动距离Smax、充分发出的制动减速度MFDDmin经修正后，数据对比如表1：

根据3辆车性能数据与法规值对比，前失效制动距离在法规值附近波动，充分发出的制动减速度均小于法规值，且车辆状态不稳定，制动性能数据波动较大。

2、原因分析

式（1）中，t1为制动器起作用时间，t2为制动力增长时间，jmax为最大减速度，v为制动初速度（定值）。式（2）中，a为质心到前轴距离，L为轴距，hg为质心高度，φ为附着系数。

充分发出的制动减速度公式：

式（3）中， vb和vc分别为制动初速度的80%和10%，为定值，Sb为试验车速从v到vb的行驶的距离，Sc为试验车速从v到vc的行驶的距离，MFDD与S成反比关系，且S为MFDD的唯一影响因素，下面只对制动距离S进行原因分析。

根据制动距离公式和最大减速度公式进行分析、排查如图2：

因GB 12676规定制动初速度70km/h，为定值，所以导致前失效制动距离过大的原因主要有需液量过大、制动器制动力小、整车参数变化等四个方面。

2.1 需液量过大

对后制动器管路系统按下面公式（4）进行供需比计算校核：

式（4）中，S1：总泵面积；S3：后轮缸面积；V4：软管膨胀量；L1：总泵单腔行程；L3：后轮缸紧急行程；L4：软管长度

计算结果如下表2：

乘用车经验值要求λ≤0.6时较为理想，前失效时的供需比0.41＜0.6，满足设计要求。

2.2 制动器制动力小

根据制动器制动力计算式（5）进行分析：

式（5）中，P2为后制动器管路压力，d2为后制动器分泵缸径，n2为后制动器单侧油缸数目，BF2为后制动器效能因数，r2后制动器有效半径，R为轮胎滚动半径。

导致制动器制动力小的因素主要有三个：后制动器规格小（d2、r2）、行车效能因数小（BF2）、后分泵油压过低（P2）。下面分别对这三个因素进行分析：

2.2.1 后制动器规格小

设计之初，已对制动系统进行匹配计算，前、后制动器提供的制动力需满足整车前后轴在各附着系数下的制动力需求。表3为整车参数、表4为后制动器等相关参数，如下：

整车理论需要的制动力计算公式如下：

式（6）中，a为汽车质心离前轴的距离，b为汽车质心离后轴的距离，hg为汽车质心高度，L为汽车轴距，μ为附着系数。

经计算校核后制动器满足整车后轴需求的制动力，数据如下表5：

2.2.2 行车效能因数小

按QC/T 239-1997《货车、客车制动器性能要求》进行后制动器台架效能试验，本皮卡后制动器与标杆车后制动器的台架效能试验数据对比如下表6：

根据第三次效能试验(V =80 Km/h)得出的制动力矩Mb进行输出力的计算：

再根据效能因数计算公式进行计算：

数据对比如下表7：

通过对比得知，本皮卡后制动器效能因数小于标杆水平，且低于国内经验值（2.2），所以后制动器效能因数小为前失效性能差的一个重要影响因素。

2.2.3 后分泵油压过低

经整车制动力需求计算（见2.2表5），整车空载在0.8附着系数路面上，车辆抱死理论需求的制动力为4485.8N,而后制动器在5Mpa的制动力（4517.2N）可以满足，即空载状态，触发ABS调节的后制动器油压为5Mpa，且ABS应在此油压左右调节。

皮卡试验车进行前失效制动试验时有轻微抖动和抱死现象，初步判断ABS异常调节后制动器油压，于是进行前失效试验动态油压检测，制动过程图如下：

从上图可以看出，ABS进行调节时，后制动器压力约在2Mpa至10Mpa之间调节，且大多在5Mpa油压以下波动，并且ABS两次全循环调节间隔较大，导致试验时后轮抱死，出现抖动现象。ABS异常调节导致的后分泵油压过低为前失效制动性能差的主要影响因素。

2.3 整车参数变化

通过表8可知，质心位置的上移、前移导致最大减速度减小和制动距离增加，所以整车参数的变化对制动距离有一定影响，但因整车质心参数不易整改，忽略此方面带来的影响。

3、改进措施

3.1 提升后制动器行车效能因数

在后制动器结构不变的情况下，影响行车效能因数的是摩擦片的摩擦系数，可从以下三方面来调整摩擦系数：

a.减少有机物含量，提高热稳定性；

b.增加高温增磨材料，减少热衰退；

c.调整纤维，石墨配比，增加摩擦系数的稳定性，同时减少磨损。

按以上方法先后进行了9组摩擦片配方的优化、调整，然后对优化的摩擦片进行定速试验，各温度下的摩擦系数和磨损率如下表9、表10：

通过表9、表10中9组摩擦片的性能数据对比可以看出，9#配方的摩擦系数较稳定，在0.42左右浮动，且其磨损率较小、较稳定。

先后对这9组中的2#、3#、5#、9#配方进行了效能试验，试验数据对比如下：

通过上表可知，2#、3#、5#配方摩擦片的速度稳定性未满足要求，而9#配方各项性能均达标，且第三次效能试验80km/h的制动力矩最大，经过公式（7）、（8）计算，9#配方效能因数为2.74，远优于标杆水平（2.34）。

3.2 优化ABS软件数据

对ABS进行第二次高附标定，优化其内部软件数据。标定、优化后的空载前失效动态油压数据如下图：

图中后轮缸压力单位为bar，图示量程为-300-400，刻度为每格70bar，图示后轮缸压力：（-300+70×5）bar=5Mpa，与理论计算相符。

4、整车试验

对3台试验车更换9#配方摩擦片和最新ABS样件，进行空载前失效制动性能试验，1#车制动过程图如下：

如上图所示，后制动器压力在5Mpa上下调节，ABS调节正常，经过校正后的制动距离与充分发出的制动减速度如下表所示：

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，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。