汽车制动力试验方法的对比分析

汽车制动力试验方法的对比分析

ece713（生态友好型能源生产）的制动配置法提出了制动配置的设计要求。这是合理的，但由于计算参数难以正确确定，关于制动配置的确定是反对的。由于电机锁的影响，前后轴的制动分配关系的变化，尤其是具有自动行驶模式的大型车辆，因此决定了1960年中期确定车辆轴之间的制动分配方法已成为研究的主题。1-性能分析方法1.1制动力试验台的设置确定制动力的分配主要采用台试和路试的方法.欧洲和日本普遍采用台试的方法测定有关法规规定的测试项目.例如在德国鲍许公司试验台上可检测:每个车轮的制动力;同一轴左右车轮的制动力;前、后轴轴间制动力分配;制动管路压力;车轮的滚动阻力.我国GB7258-87标准也要求利用制动力试验台检测以下参数:制动力总和占整车质量的百分比;主要承载轴的制动力占该轴轴荷的百分比;同一轴左右车轮制动力之差.台架测试具有操作方便,效率高,费用低等优点.然而这种方法不能反映载荷、质心高度、车速、轮胎特性、滚动阻力、空气阻力、发动机制动、驱动方式、制动操纵方式等一系列动态特性对制动力分配的影响,故有人认为应采用路试的方法.1.2对汽车制动稳定性的影响利用道路试验测试制动力分配,曾采用过以下方法:①使用车轮力矩和车轮制动力传感器;②使用单轴制动测量制动距离;③在不同路面上试验,直接得到车轴附着系数利用特性;④空载时,在良好路面上,从初速80km·h-1,以7.8m.s-2的减速度制动汽车,考察车轮的抱死顺序.方法①虽可以得到一些非常有益的试验数据,但这种方法费用高,传感器的通用性不好,目前我国ZBT24007-89标准就是推荐采用这种方法.方法②受一系列误差的影响,其主要原因是,在相同的初速下,制动单个车轴时的能量输入与制动全部车轴时的能量输入比率会有很大的差别,此外从某一初速开始制动到停车的全过程,某一制动轴的输入能量变化幅度是很大的,由此就会得到不符合实际情况的结果.方法③是一种最具有实际意义的试验方法,但必须使用大量的仪器,怎样确定和保证获得不同附着系数的路面也是所面临的困难.方法④虽简单,但难以全面检测在不同附着系数的路面上汽车的制动稳定性和制动力分配情况.1.3制动减速度和民性试验研究采用的方法是FMVSS135(FederalMotorSafetyStandard)推荐的试验方法,该方法规定在车速为70km·h-1时松开油门踏板,在变速器挂档滑行到65km·h-1的车速时再换入空档并采制动踏板.所取的测量区间是车速从55km·h-1降到45km·h-1这一段制动过程.变速器挂档滑行可使制动总阀在工作前处于稳定状态,这对于真空助力型总阀尤为重要.制动初速比测量初速高10km·h-1,旨在使制动管路压力和制动减速度都达到稳定状态再行测量.所取的是一个中间区间,而不是按传统试验方法那样取从某一初速制动到停车的整个制动过程.这是因为在整个制动过程中制动器吸收能量大而使其性能不够稳定,影响试验结果的准确性和重复试验的一致性.测量区间的速度增量为10km·h-1.这个区间不太长是为了避免因制动器吸收能量过大而影响试验结果.50km·h-1是汽车制动时测量区间的中间值.虽然较高的制动初速度在制动效能试验中使用,但对于附着系数利用试验,50km·h-1是一个合适的车速.因为相对于高速而言,在较低的车速下制动汽车对车轮的抱死更为敏感.此外较低的车速使得试验较为安全和较为容易进行.试验中用测量区间的速度增量与时间增量的比值来计算制动减速度,而不是按传统的试验方法那样用减速度仪直接测量制动减速度.这是因为若减速度仪安装在汽车的非悬挂质量上,由于制动过程中车轴的扭转,测得的减速度会有误差.虽然把减速度仪装在陀螺平台上,可以消除制动点头角的影响,但是代价昂贵,使用不便.在试验过程中,由制动减速度和整车质量所确定的制动力,实际上是由制动系产生的制动力与寄生阻力(即空气阻力与滚动阻力)之和.为了确定该寄生阻力的影响,在试验中规定用滑行试验来测定并计算滑行减速度,其测量区间与制动试验相同.然后从制动减速度中减去滑行减速度,从而得到净制动减速度.考虑到发动机制动的影响,同时还测量了挂档滑行减速度.该试验要求在恒定的制动能量输入(对给定的踏板行程,制动踏板力或制动管路压力恒定)的情况下,前轴或后轴单独进行制动,在前述的速度区间里测出制动时间,由计算得到减速度,再计算相应的前轴或后轴制动力,在单独进行前轴或后轴制动的同时,试验中还测量在前后轴同时制动的情况下的制动力,用以对试验数据进行检查.从理论上说,在给定的制动能量输入时,前轴单独制动所取得的制动力加上后轴单独制动所取得的制动力之和应等于相应的前后轴同时制动所产生的制动力.所以采取这一手段也是检验试验数据是否可信的一种有效方法.为了将随机试验误差的影响减少到最低限,试验应在同一路段上沿着相反的方法来回进行试验,这样就可以将路面的坡道以及风阻影响加以消除.2道路试验数据的收集和处理实车的道路试验是在机场的跑道上进行的,试验样车是北京90XJ切诺基吉普车.2.1均压压制试验监测系统图1是试验所用的数据采集和处理系统的方框图.试验要确定3个原始参数:时间、速度、踏板力或管路压力,在试验中制动器的初始温度较为重要,可用热电偶对其进行监测.为保证对制动管路压力的控制和多次重复制动的一致性,试验中用压力表对管路压力进行监控.试验中车速是重要的测量参数,测速装置的精度和灵敏度至关重要.采样时间过长,量值过大的数字式五轮仪不适合该试验,试验所用五轮仪的量值在0.1s以下,这些参数由磁带机记录,然后由计算机进行处理.2.2q值最即时的确定虽然所研究系统的数学模型是已知的,但模型中的各个参数尚未确定,为避免在试验中用很多复杂的设备测定这些参数.作者采用曲线拟合的方法,推算出各参数值.设已知式中Y为自变量X和待定参数C的函数;X可以是p个变量,而参数C可以是m个变量,即从试验中得到n个数据(Xk,Yk),k=1,2,3,…,n.求Q值最小时参数值C,其中各Ci应满足如下方程组对于Y=(X;C1,C2…,Cm)是线性或广义线性的,可直接求出结果.2.3试验结果的分析2.3.1车速区间内v、t同时,v和t两相关度分析图2和图3分别是在某一制动踏板力时,前后轴同时制动、后轴单独制动的情况下,v-t以及p-t曲线.由试验曲线可知,在所感兴趣的45～55km·h-1的车速区间内,v与t有较好的线性关系,非线性误差一般可控制在3%以内,这样为准确地计算减速度和车轴制动力提供了可靠的保障.由图2和图3可知,在踏板力维持不变的条件下,所测得的管路压力也几乎维持不变,以图3为例,在压力稳定区域,测得的后管路压力波动值在40.5kPa左右,是所测区间压力值的1.68%,因此所测得的管路压力可控制在相当的精度范围内.2.3.2前后制动管路压力的关系图4为静态工况下测得的踏板力与前、后管路压力的关系曲线.由于试验车制动系中装有真空助力器,因此前管路压力与踏板力的关系曲线有一折点,并且两段直线斜率各异.又由于调节阀和助力器的特性,后制动管路压力的关系曲线有两个折点,前一个折点是由于调节阀的作用引起的,后一个折点是由于助力器特性引起的.由图示可见各试验点均具有较好的线性特性.由此曲线很容易得到前后管路压力关系(p1-p2)曲线(角标1,2分别指前、后轴,下同).2.3.3试验2:mpa-1图5为前轴单独制动时,p1-F1的关系曲线;图中有二条曲线,上面的一条是考虑到制动过程中有寄生阻力等因素时的车轴制动力.由图5可知,前制动器的制动因素是25.56Nm·MPa-1,而设计值是26.43Nm·MPa-1,试验值与设计值的相对误差是3.3%.由试验还可得到p2-F2的关系曲线,并且还可得到前后轴同时制动时,踏板力、前管路压力与前后轴制动力之和之间的关系曲线.由曲线p1-p2,p1-F1,p2-F2可得到前后轴净制动力之间的关系曲线,即F1-F2曲线.图6是前管路压力与前后轴制动力之和的关系曲线.通过比较图6中曲线1和曲线2可知,两条曲线有较好的一致性.在前管路压力是6.86MPa时,前后轴同时制动的情况下,前后轴净制动力之和是11746.86N,而前后轴单独制动时前后轴净制动力之和为12505.65N,两者的相对误差是6.07%,误差值小于标准规定值(10%),这说明试验结果是可信的.2.3.4前后轴附着系数利用曲线图7是试验车在试验载荷时前后轴附着系数利用曲线.对于空载和满载,经适当地处理也可得到相应的前后轴附着系数利用曲线.由图7可见,该车前后轴附着系数利用曲线满足ECER13法规的要求.由于考虑了发动机制动力矩、车轮滚动阻力、制动器起作用时前后制动管路压力差别等因素的影响,因此前后轴附着系数利用曲线右移(相对于没有考虑以上因素).由于这些因素存在于实际制动过程中,对此加以考虑更能反映汽车的实际制动情况.3比较道路试验结果和平台试验结果的比较3.1测试结果分析通过图8和图9将道路试验的结果与台架试验的结果进行比较.由图8可知,在脚踏板力小于700N时,道路试验结果与台架试验结果较为接近.由于试验台上测得的后轴制动力包括后轮与滚筒间的滚动阻力,因此与路试后轴净制动力曲线相比,台试所得的试验数据与路试所得包括有寄生阻力在内的后轴制动力曲线更为接近,图8所示试验结果说明了这一点.由图9可知,当前轴制动力与前轴静轴荷之比没有达到60%,台试与路试的结果有较好的一致性.当前轴制动力与该轴静轴荷之比大于60%以后,台试结果与路试结果相差较大.由图9可知,对于台试结果,当踏板力大于200N以后,再增加踏板力时,所测前轴制动力并不是明显地增加,甚至有下降的情况.因此可以断定,在制动力试验台上测试车轴制动力时,一旦所测制动力与被测轴的轴荷比大于某一百分比值时,则车轮与试验台滚筒出现相对滑移,因而使测得的制动力不够准确.通过上述台试与路试结果的比较可知,只要被测轴的制动力不超过该轴轴荷的60%,台架试验的结果与路试结果较为接近.因此为了提高台试结果的准确性,可采取增加轴荷的方法.3.2满足该标准的要求按照GB7258标准的要求,我国交通监理部门按以下方法对汽车制动力进行检测,即在试验台上,检测人员踩制动踏板的力为700N,如被测轴制动力与该轴空载静轴荷之比不小于60%,则认为该轴制动力达到该标准的要求;如该轴制动力与该轴空载静轴荷之比达不到60%,则认为该轴制动力没达到要求.如按该标准对试验样车进行制动力测量,则要求前轴制动力是5115.6N,而由上述试验结果可知,此时对应的制动踏板力是118.5N,但是当制动踏板力是700N时,后轴制动力是3306.6N,占该车空载后轴静轴荷的48.2%,达不到GB7258标准的要求.由此可以知道,按我国交通监理部门的检测方法,只能知道在规定的踏板力限值下前后轴制动力是否能达到该标准所要求的大小,该标准并不考察在同一制动踏板力时所对应的前后轴制动力的关系,因此该方法并不能有效地检测汽车轴间制动力的分配关系.4对于分配机制动力的确定和试验方案的确定起了明确.对于试验方法的选择①本文所介绍的道路试验方法能较为客观地反映载荷、质心高度、车速、轮胎特性、滚动阻力、空气阻力、发动机制动、驱动方式、制动操作方式等一系列动态