乘用车制动距离的改善和研究

王跃，汤小生，童华鑫



乘用车制动距离的改善和研究

王跃，汤小生，童华鑫

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，浙江 宁波 315336）

近年来，随着人们生活水平的不断提高，汽车越来越多的进入普通百姓家庭，成为大众家庭标配的代步工具，与此同时，对于普通的家庭使用，车辆本身的安全性能在车辆的各项指标中越来越引起人们的重视。为改善乘用车普遍存在的制动距离偏长的现状，给出了制动距离的目标定义和减短制动距离各个因素。通过相关检测设备检测所得的制动距离，对车型的制动距离进行分析，并且对制动系统相关零部件的参数进行对标，进一步把问题原因细化到零部件参数上，通过改进零部件关键参数来改善制动距离。

制动系统；踏板距离；PEAK MU；ABS

前言

随着汽车用户要求的越来越高，就制动性能来说，用户已经不仅仅满足于能够在一定距离内进行制动，并且提高了对制动距离的要求，同时他们还会比较优秀车型的制动距离。所以现在很多自主品牌的车厂开发的车型如果在制动距离表现较差，不被用户认可的话，对其销量也会产生较大的影响。“制动距离长，制动踏板软，反应不够灵敏”这些都是用户对制动距离不好的真实反馈。这就要求我们在开发新车型的前期，设定好制动性能的目标，这些目标值包括制动系统方案选型、轮胎的peak mu、ABS压力模型精细调教，是结合企业内部现有的接受准则，以及竞品车的制动距离测试值进行的初步设定。目标设定好后就进行制动系统的匹配工作，选择合适的制动系统零部件型号，并通过制作骡车进行性能目标的验证工作。在骡车的验证中，反复进行零部件参数的修正以及目标的完善，使实际开发车型的性能达到理论设计的目标值。

1 某车型制动系统对制动距离的影响

在传统液压制动系统中，制动踏板通过杠杆机构与真空助力器，进而与制动主缸相连，驾驶员在踩下制动踏板以后，制动踏板克服机构间隙，在真空助力器的作用下，推动主缸活塞运动，使管路油压升高推动制动分泵并使得摩擦块和制动盘间产生制动力矩，进而在轮胎-路面的相互作用下对车辆的制动力并最终使车辆减速，这个过程中尽量用最短的时间，完成车辆的停止，为车制动距离。制动系统零部件以及制动系统与整车匹配所决定，影响制动距离主要有以下几个参数：

真空助力器尺寸规格、制动主缸的尺寸规格；

（1）制动踏板感的杠杆比；

（2）前、后制动钳缸径；

（3）前、后制动盘有效半径；

（4）前、后摩擦片摩擦系数。

某车型制动系统方案如下：

表1 某车型制动系统方案对比

某车型以上5个方案的在车辆满载100km/h制动性能及制动距离结果如下：

表2 某车型制动系统性能结果对比

根据结果解析：

（1）根据以上计算结果显示，方案1在500N制动踏板力下，真空助力器所提供的液压为9.19Mpa，无法满足车辆1g减速度的抱死压力，因此制动距离偏长48.71m。

（2）车辆其他条件相同的情况下，前、后制动钳缸径一样，前、后制动盘有效半径一样，前、后摩擦系数一样的方案，方案2只改动真空助力器尺寸大小，9寸真空助力器改为10寸真空助力器，主缸缸径不变，制动距离可以减少4.67m，真空助力器提升一寸，真空助力器的挂点液压提升1.75Mpa，500N制动踏板力真空助力器的液压提升1.54Mpa，500N踏板力下真空助力器所以提供的液压，满足制动器所需要的压力，制动器满足整车所需的制动力矩，使车辆的ABS、轮胎、地面充分发挥作用，制动距离达到最佳效果。

（3）车辆其他条件相同的情况下，前、后制动钳缸径一样，前、后制动盘有效半径一样，方案3仅仅改动前摩擦片摩擦系数，可以提升同步附着系数，降低满载前制动器的抱死压力，此时500N制动踏板力9.19Mpa＞前制动器的抱死压力8.24Mpa，制动距离42.32m，满足制动器所需要的压力，制动器满足整车所需的制动力矩，使车辆的ABS、轮胎、地面充分发挥作用，制动距离达到最佳效果。

（4）车辆其他条件相同的情况下，相对于方案1，方案4和方案5提升摩擦系数，加大真空助力器尺寸，改变同步附着系数，降低前制动器的抱死压力，提升真空助力器拐点液压，提升500N制动踏板力所提供的液压，制动距离会进一步剪短，根据数据经验一般500N的踏板力下真空助力器所提供的液压大于制动器抱死液压的20%，设计余量比较合适。

2 某车型轮胎对制动距离的影响

制动距离调教过程中，轮胎的选型对制动距离的影响是至关重要的，轮胎的peak mu峰值直接影响制动减速度的最大值，也影响ABS的压力模型调教，下面我们针对固特异、玲珑、玛吉斯、米其林四种轮胎在同一款车上进行测试制动距离，四种轮胎的peak mu峰值排序：固特异＞玛吉斯＞玲珑＞米其林。

图1 四种轮胎peak mu试验值

某车型用以上四种轮胎，测试制动距离结果如下：

表3 四种轮胎制动距离试验值

根据以上四种轮胎的选择，对制动距离的测试数据分析，结果发现制动距离的数据与轮胎peak m正相关，peak mu峰值大一些对应的制动距离好一些，peak mu峰值大的，车辆制动系统对轮胎和地面产生的制动减速度会大一些，制动减速度高，制动距离就会短一些，制动距离计算公式S=（1/3.6）*tv+v²/（25.92*a）公式中，S代表制定距离，t代表制动时间，a代表制动减速度，减速度a越大制动距离越短，因此轮胎的peak mu峰值大小对制动距离的影响至关重要。

3 某车型ABS调教对制动距离的影响

制动距离调教过程中，ABS的调教对制动距离的影响是至关重要的，ABS调教在制动距离方面主要体现在，滑移率控制、升压梯度、降低梯度、EBD限压、制动减速度调整等。

图2 制动距离测试液压曲线

图2测试制动距离为47m，绿色线为制动减速度，紫色曲线和浅绿色曲线为前轮液压，橘黄色和蓝色为后轮液压曲线，数据曲线可以看出，制动时间在0.6s时候，前轮液进行压降，压降为2Mpa，保压时间为0.6s-1.1s，此时的减速度在下降，1g下降到0.85g左右，这种制动中段的减速度下降不利于制动距离，根据公式S=（1/3.6）*tv+v²/（25.92*a），a偏小，制动距离s偏长，保压时间太久，制动减速度偏低，即为前轮升压慢，ABS调教偏于保守，导致制动距离偏长，整体图2制动距离测试曲线看，前、后轮限压时间偏长，压力模型调整线性不稳定，杂乱无章，导致制动减速度不稳定，制动距离偏长。

图2为制动距离测试数据，约0.15s制动器达到抱死压力，ABS开始调整前管路压力，压降从9MPa到7MPa，管路压力缓步上升，后轮压力限制在7Mpa，减速度在制动0.6s时候达到1g，前管路压力持续上升，后轮伴随轴荷转移，继续限制压力，但是减速度继续上升，说明管路压力调整合理，在1.4s时候，前后管路abs开始进入循环模式，升压减压，压力模型调节很规律，制动减速度比较稳定，制动距离结果比较好。

图3 制动距离测试液压曲线

4 结束语

本文通过某车型制动距离实际案例分析, 对制动系统选型计算、轮胎的选型及轮胎实际peak mu测试，不同轮胎实际制动距离测试，ABS压力模型的曲线分析，对制动距离改善优化初步得到了解，对后期相应车型制动距离改善优化都有重大的参考和应用意义，对我们新开发车型时不断提高制动距离作出了重要的贡献。

[1] 郭孔辉.汽车操纵动力学[M].吉林:吉林科学技术出版社,1991.

[2] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2003.

[3] 方泳龙.汽车制动理论与设计[M].北京:国防工业初版社,2005.

[4] 刘光明.汽车电子稳定性程序控制技术[J].公路与汽运,2006.

The Research And Improvement of Passenger Car Brake distance

Wang Yue, Tang Xiaosheng, Tong Huaxin

( Geely Automobile Research Institute(Ningbo) Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315336 )

In recent years, with the continuous improvement of people's living standards, more and more cars are entering ordinary families and become the standard tools for the public families. At the same time, for ordinary family use, the safety performance of vehicle itself has attracted more and more attention in various indicators of vehicles. For improving the existent problems on the passenger car of the brake distance too long, the object definition of braking distance and the factors of reducing braking distance are given. Through the braking distance detected by relevant testing equipment, the braking distance of the vehicle is analyzed, and the parameters of relevant parts of the braking system are benchmarked, so as to further refine the cause of the problem to the parts parameters and improve the braking distance by improving the key parameters of the parts.

Brake System; Brake Distance; PEAK MU; ABS

A

1671-7988(2019)03-151-03

U262.2

A

1671-7988(2019)03-151-03

U262.2

王跃，就职于吉利汽车研究院（宁波）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.050