自动挡车型冰雪路面制动问题分析方法

2021-01-29童成前王华拓郑素云

农业装备与车辆工程 2021年1期

童成前,王华拓,郑素云

（101300 北京市北京汽车集团越野车有限公司）

0 引言

生活品质的改善促使汽车保有量逐步提升。在日常行驶、临时停车和突然转弯中均会应用到制动系统，所以制动系统对保证车辆安全行驶至关重要[1]。一项调查统计显示，交通安全事故的出现几率呈递增趋势，且由制动系统造成的安全事故达到了一半。由此而知，一定要重视制动系统的匹配设计，增加车辆运行的安全性[2-3]。

我国幅员辽阔，南北跨度较大，北方特别是东北地区，在冬季大都处于极度寒冷的天气，由于雨雪的原因，路面或多或少存在一定积雪或结冰现象，而汽车作为人们日常出行的交通工具，也必须面对如此恶劣的环境和路面。在汽车设计开发过程中，各大主机厂大都要开展在寒冷地区的行驶试验，以验证车辆在寒冷天气下或冰雪路面上的性能表现，及早发现问题并解决[4-5]。

本文以某自动挡车型寒区试验过程中在冰雪路面上出现的制动问题为例，通过分析冰雪路面制动的机理找到真正的原因，给出问题解决方案，并通过实车试验证明解决方案的有效性。

1 问题描述

某自动挡车型在寒区试验过程中，发现在冰雪路面上以10～15 km/h 速度行驶（分动器处于2H 挡位，此时车辆为后驱模式），轻点刹车，前轮抱死拖滑，后轮（即驱动轮）依然继续转动并推动车辆向前移动2.5～3.0 m 后才停止。

2 原因分析

2.1 对标分析

表1 所示为部分车型后驱或四驱模式下在冰雪路面制动时的表现，包括：车辆向前滑行距离、车辆的控制性表现等。

表1 对标结果汇总Tab.1 Summary of benchmarking results

从表1 可以看出：（1）所有车型在冰雪路面低速制动至停车过程中，均出现前轮抱死拖滑，后轮（即驱动轮）依然继续转动并推动车辆向前移动的现象，且四驱模式下的滑行距离好于后驱状态；（2）滑行距离较小时，车辆容易实现控制，驾驶者无不安感，当滑行距离较大时，则会出现不安感。

分析同一车型在后驱与四驱模式状态下的不同表现，可以得出轮边驱动扭矩对于该问题产生具有较大影响。

2.2 轮边驱动扭矩分析

表2 所示为不同车速下的轮边驱动扭矩值。从表2 可以看出，随着车速逐渐降低，轮边驱动扭矩反而呈逐渐增加的趋势，若保持制动踏板位置不变，则驾驶者会感知出踏板力有变沉的趋势；当车辆停下后，若驾驶者稍微抬起制动踏板，车辆就会表现出很强烈的向前窜动的趋势，给驾驶者带来不安感。

表2 不同车速下的轮边驱动扭矩值Tab.2 Wheel drive force values at different vehicle speeds

2.3 制动踏板力分析

根据文献[6]，计算出为了平衡轮边驱动扭矩所需的制动踏板力如表3 所示。

表3 不同车速下停车所需的最小踏板力值Tab.3 Minimum pedal force required to stop at different speeds

从表3 可以看出，车辆在停止过程中，为了平衡轮边驱动扭矩的变化，所需的踏板力逐渐增加，且最大值达到101.4 N，如此大的踏板力会使驾驶员产生驾驶疲劳。

3 解决方案

3.1 降低发动机行车怠速

如图1 所示，轮边驱动扭矩随发动机行车怠速降低呈现降低的趋势，所以为了减小该车型的轮边驱动扭矩，将发动机行车怠速由900 r/min降低为800 r/min。

图1 轮边驱动扭矩在不同发动机行车怠速下随车速的变化曲线Fig.1 Curve of wheel drive torque changing with vehicle speed at different idling speeds

3.2 增加基础制动能力

如图2 所示，随着发动机行车怠速的降低，在制动过程中，制动踏板力实现了较大幅度的降低，但是当车辆快要停止时，所需的踏板力减小较少，且停止时的制动踏板力值相同，即停车时的制动舒适性仍然较差。为了进一步改善该问题，对基础制动器进行提升。考虑到车型已处于开发的后期，为缩短开发周期，采用增加有效半径的方式来提升基础制动性能，总体方案如表4。