关于汽车制动系统性能分析及优化设计探讨

王嘉兴 王健

摘要：现代化汽车产品在质量和性能上均提出了更高的要求，而汽车制动性能作为关乎到汽车驾驶安全性的一个关键指标，对其进行优化设计具有极其重要的现实意义。本文对汽车制动系统的工作原理进行了概述，尤其是对其制动过程中表现出来的主要性能进行了重点分析，然后在此基础上就如何对性能进行优化设计进行了探讨。

关键词：汽车;制动系统;性能分析;优化设计

一、研究意义

经济社会的快速发展使汽车产品走进了千家万户，这一方面证明了我国改革开放以来取得的巨大成就，另一方面也对汽车产品的使用性能和安全性提出了新的和更高的要求。而在汽车的众多性能要求中，制动系统的性能非常关键，这直接关系到行驶中汽车能否稳定减速并可靠汽车，对汽车的使用安全至关重要。目前汽车主要采用的制动系统有气压动力制动和电控液压制动（如图1所示），两种制动系统都可以有效地在汽车停车过程中进行缓冲，使得行驶中汽车的惯性得到缓释。重型汽车制动主要采用的是气压制動方式，它可以气压动力制动系统主要安装在车辆后轮处，并通过强力弹簧的作用以实现对汽车的有效制动。而电控液压制动则是将液压制动和液压执行元件进行结合，通过对踏板转角信号的检测来控制电液控制阀，进而实现制动效果。本文对汽车制动系统的工作原理进行了概述分析，尤其对其在制动过程中表现出来的主要性能进行了重点分析，然后在此基础上就如何对性能进行优化改善进行了探讨，希望通过本文探讨可以为业界提出了一些有意义的参考借鉴。进而促使汽车的制动过程更加协调与安全可靠。

二、制动系统的工作原理概述

对于采用气压动力制动系统的汽车产品而言，如果驾驶员没有采取制动行为，则系统的前、后制动气室会经制动阀和快放阀与外界大气连通，因为此时制动气室和储气罐中的压缩空气处于相互隔绝的状态，所以驾驶员可以对行驶中的汽车进行安全可靠的操控;反之，如果汽车驾驶员采取了制动行为，那么制动踏板会被踩下，使受踏板控制的制动阀关闭，这样就实现了对前、后制动气室的相互隔绝，并且同步阻断了制动气室与外界大气的连通，在此基础上将制动气室接通压缩空气。在压缩空气的作用下，前、后制动器会与后车轮产生摩擦作用，进而达到制动效果。

而对于采用电控液压制动系统的汽车，车轮制动力由电控单元和执行器控制，踏板转角传感器会对踏板转角信号进行检测，并将检测到信号转为电信号输送至电控单元。电控单元则将控制信号与电流分别输入阀驱动器和电液控制阀，并依据这两个信号中较大者产生控制电流输入至电液控制阀中。电液控制阀则对输入电流进行接受并据此对制动器的压力大小进行调节。在采用电控液压制动的过程中，电控单元还根据车辆行驶速度以及其他信号进行综合分析，进而实现ABS、ASR等多种功能。

三、主要性能分析

对于汽车动力制动系统，要实现对其主要性能的分析，需要从三个角度进行阐述。首先是制动系统的制动效能;其次是制动系统的恒定性;最后则是制动系统的稳定可靠性。下面将对这三个方面进行分别阐述和分析。

1.制动效能

所谓的制动效能主要指让处于正常行驶状态的汽车可以平稳减速并实现可靠停车，如果汽车正行驶在斜坡上，则体现为可以让汽车在斜坡上驻停。根据汽车制动的功能和安全要求，制动效能的优化设计应朝着尽量缩短制动距离和时间的方向进行，这也是车辆行驶安全的重要保障。

2.恒定性

对于制动系统的恒定性，主要强调汽车制动效果的持续性，要求汽车能够长时间实现制动并有效保持制动状态，这既是汽车制动系统恒定性设计的评判标准，也是后续优化改善的主要目的和方向。

3.稳定可靠性

对于汽车制动系统而言，稳定可靠性也非常重要，假如这方面的性能不够优秀，那么汽车在制动中就可能出现偏移和打转现象，进而影响到其安全驾驶。鉴于此，现代汽车对制动系统的稳定性要求非常高。因此，在进行制动系统的优化设计时，稳定性是一项必须重视的性能指标，必须采取措施对其进行重点保证。

四、优化设计探讨

1.气压制动系统的优化设计

气压制动过程涉及到两个关键点：第一，制动阀的建模仿真和分析。当驾驶员做出制动行为后，制动系统会将收到的制动信号通过制动阀转变成压力信号。接着在压力的驱动下，制动系统做出相应响应以实现制动。第二，考虑到前、后制动气室是直接控制制动器的关键部件，所以也必须对其进行重点建模分析。此外，前、制动气室是根据制动系统内的气体压力来控制操作推杆的，所以系统内气路管道的压力强度也是需要重点关注的内容之一。

本文主要选择对制动系统响应速度具有重要影响作用的几个关键参数进行讨论分析，具体包括以下两个方面：第一，补充气体延长时间。从补充气体延长时间的角度来看，制动阀的弹簧强度和活塞回位的弹簧强度均会对该参数造成较大影响，而通过对这种影响进行分析比较得出，制动阀和活塞回位的弹簧强度都宜控制在10N/mm。第二，排气延长时间。从该参数的角度来看制动阀和继动阀的排气间隙是关键影响因素，因为排气间隙会对排气时间产生直接影响，因此需要对连个阀门的排气间隙进行优化设计，一般选择间隙为1.5m较为合适。

2.电控液压制动系统的优化设计

对于电控液压制动系统，其制动踏板和制动器之间的动力传递相互分离，制动力由电控单元驱动电控液压泵供给，这替代了传统的机械传递方式。依靠电信号传递动力简化了传统的制动管路，具有节省空间的作用，但信号传递的准确性和及时性则至关重要，必须对制动系统的电控单元、传感器及连接线路进行优化设计，保证制动信号传递的准确性和响应的及时性。此外，电控液压制动系统的使用成本比较高，而且在工作中容易受到电磁干扰，如何通过采用新技术、材料来降低使用成本以及在设计中采用抗干扰和屏蔽技术都是未来优化设计的重点关注领域。

五、结束语

现代化汽车产品在质量和性能上均提出了更高的要求，而汽车制动性能作为关乎到汽车驾驶安全性的一个关键指标，对其进行优化设计具有极其重要的现实意义，必须引起充分的重视。诚然，受到笔者自身水平和文章篇幅限制，以上相关讨论难免有所局限，这里希望能够在业内同行之间起到抛砖引玉的效果。

参考文献

[1]  钱金鹏，张滔.汽车制动系统性能分析及优化设计探讨[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017，（12）：138+140

[2]  郑庆华，高世浩.汽车制动系统的性能分析和优化设计[J].百科论坛电子杂志， 2018，（4）：791

[3]  袁新华.汽车制动系统优化设计[J].内燃机与配件，2017，（17）：10-11

作者简介：王嘉兴（1991.3-），男，汉族，浙江杭州人，杭州汉腾汽车研发有限公司，大学本科，研究方向：汽车制动系统