汽车刹车系统产品认证中的温度与压力测试研究

摘要：汽车刹车系统是保障车辆行驶安全的关键部件，其性能的稳定性直接影响到驾驶的安全性。温度和压力作为影响刹车系统功能的两个主要因素，长期以来在刹车系统的设计与测试中受到广泛关注，刹车系统在实际应用中会经历温度和压力的剧烈变化，这些变化会导致系统效率降低、组件磨损加剧，甚至出现系统故障。因此，重点研究汽车刹车系统中温度与压力的影响及其测试方法，探讨目前温度与压力测试技术的现状与挑战，提出优化建议，进而提高汽车安全性能。

关键词：刹车系统；温度测试；压力测试

中图分类号：U467.5 收稿日期：2024-10-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.024

1 前言

刹车系统作为汽车安全的保障，其性能的稳定性直接影响到驾驶安全，而汽车技术的不断进步使得车辆的安全性要求日益提高，刹车系统的研究也逐渐从传统的功能性测试向更加复杂、精准的性能验证转变。此过程中，温度与压力这两个因素成为刹车系统性能研究中的关键变量，刹车过程中热量的积累和压力的变化会直接影响刹车效率，甚至导致刹车失效。

因此，本文就温度与压力测试方法及其对汽车刹车系统性能的影响展开探讨，以期为刹车系统的性能认证提供更加科学和准确的理论依据与实践指导。

2 汽车刹车系统的工作原理与性能

2.1 刹车系统的组成与工作原理

刹车系统作为车辆安全保障的核心组成部分，其通过精密的机械、液压及电子元件协同工作，实现车辆的减速与停止功能。刹车系统的基本组成包括制动器、制动液、主缸、液压系统、制动盘、制动片等关键部件，各部件之间通过复杂的物理与化学反应相互作用，共同确保刹车过程中的高效与安全。

刹车系统的工作原理基于力学中的摩擦原理与液压传输原理，驾驶员通过踏下刹车踏板，激活主缸内的液压系统，产生压力并传递至制动器，进而使制动盘与制动片之间产生摩擦，转化车辆的动能为热能，最终实现车辆的减速与停止。

此过程中，制动器中的摩擦片与制动盘之间的摩擦力通过复杂的材料性能和热效应相互作用，决定了刹车系统的有效性与稳定性，且随着刹车操作的进行，系统中温度与压力的变化会对刹车效能产生影响，在长时间或高强度的刹车条件下，刹车液的温度升高将导致气泡产生或压力不稳定，从而降低制动效果[1]。

2.2 刹车系统的性能指标

刹车系统的性能指标包括制动距离、制动响应时间、热衰退特性、摩擦因数、抗衰退能力及耐久性等。

制动距离是指刹车系统从车辆开始制动至完全停止所需的距离，反映了刹车系统在特定工作状态下的制动能力。

制动响应时间是指从驾驶员操作刹车踏板到系统实际开始制动所需的时间，通常受到液压传动系统、电子控制单元反应速度及其与其他辅助系统协调能力的影响。

热衰退是指刹车系统在长时间或频繁制动过程中因温升导致的性能下降，系统在长时间高负荷运行时，制动效果会受到摩擦材料热衰退现象的影响，表现为制动效果明显减弱，而抗衰退能力是指刹车系统在高温环境下维持稳定性能的能力。

摩擦因数则是评价刹车系统摩擦材料与制动盘之间相对滑动产生摩擦力的指标，直接关系到刹车系统的制动效果与稳定性。

耐久性指标则关注刹车系统在长期使用后，特别是在复杂环境与高负荷下的磨损情况及其维/+dslFq0R2J2/vAR7Zro7eSdDuONUFtFx5jeE7emzTw=持正常功能的能力[2]。

3 温度与压力对刹车系统性能的影响

3.1 温度变化对刹车系统的影响

刹车系统在工作过程中会经历显著的温度波动，在高强度或频繁的制动条件下，制动盘、摩擦片及液压系统中的各类组件的温度迅速上升，这些温度变化会直接影响摩擦材料的性能，还会引发一系列热效应，进而影响刹车系统的工作稳定性与安全性。且随着温度的升高，摩擦片和制动盘之间的摩擦特性会发生变化，摩擦因数通常呈现下降趋势，高温状态下，摩擦材料的软化、热膨胀及其内部结构的变化，会导致摩擦性能衰减，从而延长制动距离或降低制动响应效率。

过高的温度还会导致摩擦材料的过度磨损，甚至出现材料的热衰退或热失效现象，进而影响刹车系统的长期可靠性。制动液的温度升高会降低其黏度，并导致气泡的生成或气化现象，会引发气压失效，严重时导致刹车系统的失灵。

3.2 压力变化对刹车系统的影响

刹车系统中的压力变化对其工作性能具有深远影响，特别是在液压传动机制中，压力的波动直接关系到制动响应的时效性与系统的稳定性。刹车系统的核心功能依赖于液压介质的压力传递，当其液压压力发生变化时，主要体现于制动盘与摩擦片之间的接触力变化。

压力不足时，制动器未能产生足够的摩擦力，从而导致制动效果下降，延长制动距离，甚至出现刹车失灵的风险；过高的压力会导致制动器的过度压紧，使摩擦材料过早磨损，甚至引发系统的过热和变形。压力波动还将引发液压系统的非线性响应，影响制动过程中的精确控制与动态稳定性，在液压系统中，压力的波动还会对刹车液的传递效率产生影响。

液压系统的有效性依赖于稳定的液压压力，在长时间连续制动或高强度刹车的情境下，刹车液的温度与压力共同作用，会引发气泡生成、液压锁死等现象，严重时导致刹车系统失效[3]。

3.3 温度与压力的联合影响

温度与压力的联合变化对系统性能的影响具有极其复杂的非线性特征。在实际工作环境中，温度与压力的变化往往是同步发生的，且相互作用、相互制约，共同决定了刹车系统的稳定性、可靠性及安全性。

两者的联合作用通常表现为热膨胀效应与液压传递效率的相互作用，影响系统各个组件的摩擦特性与工作状态，当温度升高时，刹车系统内的液压介质会发生物理性质的变化，液体的黏度降低，使得液压系统的传递效率发生变化。同时，温度的升高还会加剧摩擦材料的热膨胀与摩擦系数的衰减，摩擦片与制动盘的接触力随之降低，制动效果减弱，而压力的变化会放大该影响，压力不足时，制动效果急剧下降；压力过大时，导致制动器的过度磨损与热失效。

在高温与高压的联合作用下，液压系统中的气泡使液体的压缩性增加，降低液压系统的传递效率，甚至导致刹车响应的延迟或失效。

4 温度与压力测试方法与技术

4.1 温度测试方法

温度的测量通常依赖于多种传感器技术，其中最常用的为热电偶、红外测温仪和光纤温度传感器等，选择合适的测试技术有助于确保测试结果的准确性。热电偶通过测量不同材料接触点的电压变化来推算温度，能够在较为严苛的环境条件下保持较高的测量精度。但其测量精度受外部干扰影响较大，在使用时需要注意传感器的准确定位与电气噪声的控制。

红外测温技术通过非接触方式测量目标物体的表面温度，其原理基于物体辐射出的红外线强度与温度之间的关系，具有快速、无损的优点。但该技术的测量结果受表面材质、表面光洁度以及环境干扰等因素的影响，测试中需对测量距离、角度及环境温度进行严格校准。

光纤温度传感器则利用光纤的温度依赖性特征进行测量，具有优异的抗电磁干扰能力和极高的空间分辨率，其在复杂或高温环境中能够提供连续的温度分布图像，适用于动态监测，但该技术的高成本与安装难度是其应用的制约因素。

4.2 压力测试方法

液压系统的压力波动直接关联到制动器的响应能力与稳定性，常见的压力测试方法包括压阻式压力传感器、电容式压力传感器及光纤压力传感器等，每种技术具有独特的优越性与适用场景。

压阻式压力传感器是目前应用最广泛的压力测量工具，其工作原理基于压力对导电材料电阻的影响。传感器通过测量材料电阻的变化来推算压力的大小，具有较高的灵敏度与较宽的测量范围，用于对高频率压力波动的实时监控。

电容式压力传感器则通过测量压力引起的电容变化来获得压力值，具有较高的准确度与较低的滞后响应，能够有效应对快速变化的压力环境，适用于在刹车系统的动态负荷下进行长时间监测。

光纤压力传感器是新兴的高精度压力测量技术，通过测量光纤内光信号的强度变化，可以精确获得所施加的压力。光纤传感器能够实现远程、非接触式测量，并且具有极高的抗电磁干扰能力，适用于恶劣环境下的压力监测。

4.3 联合温度与压力测试的技术实现

联合温度与压力测试技术是对刹车系统进行综合性能评估的关键手段，能够同时揭示温度与压力的耦合效应及其对系统工作状态的共同影响。在实际应用中，温度与压力作为两个独立而相互关联的物理变量，其变化是同步且交织的，仅依赖单一的温度或压力测量已无法全面反映刹车系统在复杂工况下的真实表现。联合测试技术的实施，要求采用多种传感器与数据采集系统协同工作，以确保在严苛的测试环境中实现高效、准确的多参数监测。温度与压力的联合测试通常依托多维传感器网络构建，在传感器选择上，热电偶、红外测温仪与压阻式、光纤式压力传感器等多种传感器联合使用，以实现对系统内部与外部温度、液压压力的全方位监控[4]。

5 汽车刹车系统产品认证的优化建议

5.1 提升认证过程中的温度与压力测试精度

温度与压力作为影响刹车系统工作状态的关键因素，其测试结果的准确性直接关系到系统在极端工况下的表现，为优化测试精度，要求从传感器选型、测量技术、数据采集与处理等多个环节进行系统性提升[5]。

一4f1f4e478713e89ff05e144ca6a3b761方面，传感器的精度与稳定性是测试结果准确性的基础，针对温度与压力的测量，应优先选择具有高精度、低滞后响应及较强抗干扰能力的传感器。而选用传感器时，需综合考虑其量程、响应速度、长期稳定性与环境适应性，确保能够在高温、高压等苛刻条件下依然保持精准的测量能力。

另一方面，为了确保传感器与测量设备之间的协调性，应定期进行校准与误差补偿，采用高精度的标准校准设备和严密的校准流程，可以有效消除由于设备偏差导致的测量误差。同时利用误差分析技术对测试结果进行实时监控，采取适当的数据校正措施，提高测试精度。

5.2 完善温度与压力测试标准

温度与压力测试标准的完善有助于提升刹车系统性能验证的科学性与规范性，通过明确测试的范围、方法与精度要求，能够有效规范刹车系统在各种工作条件下的性能评估，为产品认证提供更加可靠的数据支持。在标准的完善过程中，应关注测试环境与工况的多样性与代表性，现实中的刹车系统常常面临温度、压力及负荷等因素的交替变化。

新的测试标准应当涵盖高温、高压、长时间制动等极端条件下的测试要求，并应当全力模拟实际使用场景，考虑刹车系统在不同道路条件、气候变化及驾驶习惯下的表现，以确保认证结果具有较强的现实意义。同时，温度与压力测试的精度要求应当更加严格且具体，应依据刹车系统的工作特点，制定更为严苛的精度标准，并明确规定不同测试阶段的精度要求。

5.3 与行业技术发展同步认证方法

传统的认证流程与标准滞后于技术发展的步伐，难以充分反映新型刹车系统在复杂工况下的真实表现，为确保认证体系的前瞻性与科学性，必须及时调整认证方法，使其与行业技术的演进保持高度一致，确保产品能够在不断变化的市场与技术环境中保持竞争力。

具体而言，同步于行业技术发展的认证方法应当聚焦于智能化与自动化刹车系统的特殊需求，随着电子控制系统、自动驾驶技术及车辆网络化的不断发展，现代刹车系统应融合多种先进的电子控制、传感器与计算平台。认证方法必须引入智能测试设备，模拟智能化刹车系统在实际驾驶过程中遇到的各种复杂情况，并对其系统响应、故障自诊断及冗余功能等进行严格验证。同时，刹车系统的认证过程应当融入对数据传输、网络协议兼容性以及信息安全性的考核，确保刹车系统在高压、复杂的工作环境中能够稳定运行，并防范因数据延迟或传输中断引发的安全隐患。

6 结语

本文明确了温度与压力对汽车刹车系统性能的深远影响，讨论了温度与压力变化如何通过相互作用影响刹车系统的工作稳定性与安全性。通过分析温度与压力的联合作用，揭示了其对刹车系统各部件如摩擦材料、液压介质及控制系统的综合影响。因此，应加强温度与压力测试的规范化与标准化，优化测试方法，提升测试精度，以更好地适应日益复杂的技术需求和市场环境，从而为刹车系统的安全性与可靠性提供更加科学与全面的保障。

参考文献：

[1]杨英杰.汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计研究[J].设备管理与维修，2024（10）：63-66.

[2]张启森，朱斌.基于混合控制的电动汽车电液盘式制动器控制研究[J].中国工程机械学报，2020，18（6）：549-554.

[3]莫舒玥，林土淦.汽车智能预警防撞刹车系统研究[J].西部交通科技，2022（9）：163-165.

[4]史金辉，何泳，任杰，等.温度变化下无源刹车系统压力失效故障分析[J].液压与气动，2021，45（3）：159-164.

[5]罗恒星，周小磊，李太运，等.盾构机刀盘刹车压力与温度的关联性研究[J].矿山机械，2019，47（9）：14-17.

作者简介：

谢润媛，女，1993年生，助理工程师，研究方向为交通部安全达标检测、工信部强制性检验检测。