某带涡轮增压轻型客车制动助力系统设计分析

邱金泉

摘 要：文章介绍某轻型客车制动助力系统设计方案和分析，发动机为涡轮增压。首先进行介绍系统方案布置，再通过整车静态和静态数据采集，通过数据分析和系统设计需求进行助力系统方案优化改。

关键词：制动助力系统;辅助真空泵;系统真空度

1 引言

涡轮增加发动机在不增加排量的基础上，可幅度提高发动机的功率和扭矩。在相同平臺的发动机，增加涡轮增压器后，最大功率增加约40%。某轻型客车动力采用带涡轮增压功能燃油发动机。制动助力系统采用真空助力方案，如真空源仅由发动机进气歧管提供，在发动机进气增压的情况下，真空源无法满足制动系统需求，故需要增加电动真空泵方案。

2 制动助力系统初步方案及工作原理

如图1制动助力系统布置图和图2制动助力系统电气原理图所示，真空助力器抽气口通过真空助力胶管分别与发动机和电动真空泵相连。真空助力器前腔安装一个真空压力传感器。制动助力系统工作原理为，燃油发动机作为制动助力系统主真空源，电动真空泵作为制动助力系统辅助真空源。真空助力器抽气口带有单向阀功能，避免真空泄漏。真空压力传感器信号和制动灯开关信号提供给发动机控制器（简称ECU），以及ECU自带环境压力传感器信号，ECU设计相应的电动真空泵控制策略，通过控制继电器间接控制电动真空泵开启动与关闭。电动真空泵电源来源于蓄电池，主要目的是保证电动真空泵电源稳定性。ECU的电动真空泵控制策略初步沿用其现有控制策略，待实车验证采集数据分析后进行控制策略优化完善。ECU通过采集的信号，制动助力系统故障可分类别有制动助力系统是否泄漏、真空压力传感器故障、制动灯开关故障。

3 制动助力系统实车数据采集

通过静态几种模式进行时间、真空压力数据和电动真空泵工作时间采集，模式一，发动机怠速，快速踩制动踏板到底，松开踏板绝对压力达到64kpa，即每一脚完全制动，电动真空泵都开始工作，实测电动真空泵工作时间不足一秒。模式二，发动机怠速，缓慢踩制动踏板到底，松开踏板绝对压力达到63.5kpa，即每一脚完全制动，电动真空泵都开始工作，实测电动真空泵工作时间不足一秒。模式三，发动机关闭，缓慢踩制动踏板到底后完全松开。模式四，真空助力器并联3.2L真空罐，发动机怠速，快速踩制动踏板到底，松开踏板绝对压力达到63kpa，即每一脚完全制动，电动真空泵都开始工作，电动真空泵工作时间实测2S以内。模式五，真空助力器并联3.2L真空罐，发动机怠速，缓慢踩制动踏板到底，松开踏板绝对压力达到64kpa，即每一脚完全制动，电动真空泵都开始工作，电动真空泵工作时间实测2S以内。模式六，真空助力器并联3.2L真空罐且真空助力器单向阀取消，发动机怠速，快踩踏板到底，松开踏板绝对压力达到64kpa，即2脚完全制动，电动真空泵开始工作，电动真空泵工作时间实测2S以内。这六种模式采集数据如图3静态时间与真空压力关系图。

通过动态几种模式进行数据采集和主观评价。模式一，车辆满载状态，十里蓝山连续下坡采集时间与制动踏板力。主观评价制动良好，踏板力适中。模式二，车辆满载状态，电动真空泵采用模拟高原方式，十里蓝山连续下坡采集时间与制动踏板力。主观评价制动良好，踏板力适中。模式三，车辆满载状态，燃油发动机不提供真空源，电动真空泵采用模拟高原方式，十里蓝山连续下坡采集时间与制动踏板力。主观评价踏板力大，制动力不佳。这三种模式采集数据如图4动态时间与踏板力关系图。

图5为两款不同燃油发动机在不同海拔下，发动机进气歧管可提供的最高真空度曲线。

4 优化改善

该车型在《GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件》属于其他汽车，法规中要求行车制动在产生最大制动效能时的踏板力应小于或等于700N。电子真空泵设计寿命为45万次，工作时间600h（4.8S一次作动）;真空泵1次作动时间为3～5S，踏板作动2次真空泵作动1次，计算真空泵寿命为：450000*2=90万次制动踏板作动，600*3600/4*2=108万次制动踏板作动，高于QC/T307真空助力器的33.925万次设计寿命要求。通过以上两项输入设计要求以及第3中的数据采集分析，制动助力系统不需要增加单独真空储能罐，但需要进行ECU的电动真空泵控制策略（电动真空泵开启和关闭阀值）进行调整，由于涉及公司保密制度，具体数据文章不体现，制动助力系统满足连续两次完全制动，电动真空泵开始工作，将满足制动系统寿命要求，同时制动踏板力满足法规要求。

参考文献：

[1]GB 7258-2017.机动车运行安全技术条件，2017.09.29.

[2]刘惟信.汽车设计.清华大学出版社.2001.07.

[3]张海军，郝占武，金叙龙，李保权.电动汽车真空助力制动系统的匹配计算与研究，2012.