汽車制動力試驗方法的對比分析

汽車制動力試驗方法的對比分析

ece713（生態(tài)友好型能源生產）的制動配置法提出了制動配置的設計要求。這是合理的，但由于計算參數(shù)難以正確確定，關于制動配置的確定是反對的。由于電機鎖的影響，前后軸的制動分配關系的變化，尤其是具有自動行駛模式的大型車輛，因此決定了1960年中期確定車輛軸之間的制動分配方法已成為研究的主題。1-性能分析方法1.1制動力試驗臺的設置確定制動力的分配主要采用臺試和路試的方法.歐洲和日本普遍采用臺試的方法測定有關法規(guī)規(guī)定的測試項目.例如在德國鮑許公司試驗臺上可檢測:每個車輪的制動力;同一軸左右車輪的制動力;前、后軸軸間制動力分配;制動管路壓力;車輪的滾動阻力.我國GB7258-87標準也要求利用制動力試驗臺檢測以下參數(shù):制動力總和占整車質量的百分比;主要承載軸的制動力占該軸軸荷的百分比;同一軸左右車輪制動力之差.臺架測試具有操作方便,效率高,費用低等優(yōu)點.然而這種方法不能反映載荷、質心高度、車速、輪胎特性、滾動阻力、空氣阻力、發(fā)動機制動、驅動方式、制動操縱方式等一系列動態(tài)特性對制動力分配的影響,故有人認為應采用路試的方法.1.2對汽車制動穩(wěn)定性的影響利用道路試驗測試制動力分配,曾采用過以下方法:①使用車輪力矩和車輪制動力傳感器;②使用單軸制動測量制動距離;③在不同路面上試驗,直接得到車軸附著系數(shù)利用特性;④空載時,在良好路面上,從初速80km·h-1,以7.8m.s-2的減速度制動汽車,考察車輪的抱死順序.方法①雖可以得到一些非常有益的試驗數(shù)據(jù),但這種方法費用高,傳感器的通用性不好,目前我國ZBT24007-89標準就是推薦采用這種方法.方法②受一系列誤差的影響,其主要原因是,在相同的初速下,制動單個車軸時的能量輸入與制動全部車軸時的能量輸入比率會有很大的差別,此外從某一初速開始制動到停車的全過程,某一制動軸的輸入能量變化幅度是很大的,由此就會得到不符合實際情況的結果.方法③是一種最具有實際意義的試驗方法,但必須使用大量的儀器,怎樣確定和保證獲得不同附著系數(shù)的路面也是所面臨的困難.方法④雖簡單,但難以全面檢測在不同附著系數(shù)的路面上汽車的制動穩(wěn)定性和制動力分配情況.1.3制動減速度和民性試驗研究采用的方法是FMVSS135(FederalMotorSafetyStandard)推薦的試驗方法,該方法規(guī)定在車速為70km·h-1時松開油門踏板,在變速器掛檔滑行到65km·h-1的車速時再換入空檔并采制動踏板.所取的測量區(qū)間是車速從55km·h-1降到45km·h-1這一段制動過程.變速器掛檔滑行可使制動總閥在工作前處于穩(wěn)定狀態(tài),這對于真空助力型總閥尤為重要.制動初速比測量初速高10km·h-1,旨在使制動管路壓力和制動減速度都達到穩(wěn)定狀態(tài)再行測量.所取的是一個中間區(qū)間,而不是按傳統(tǒng)試驗方法那樣取從某一初速制動到停車的整個制動過程.這是因為在整個制動過程中制動器吸收能量大而使其性能不夠穩(wěn)定,影響試驗結果的準確性和重復試驗的一致性.測量區(qū)間的速度增量為10km·h-1.這個區(qū)間不太長是為了避免因制動器吸收能量過大而影響試驗結果.50km·h-1是汽車制動時測量區(qū)間的中間值.雖然較高的制動初速度在制動效能試驗中使用,但對于附著系數(shù)利用試驗,50km·h-1是一個合適的車速.因為相對于高速而言,在較低的車速下制動汽車對車輪的抱死更為敏感.此外較低的車速使得試驗較為安全和較為容易進行.試驗中用測量區(qū)間的速度增量與時間增量的比值來計算制動減速度,而不是按傳統(tǒng)的試驗方法那樣用減速度儀直接測量制動減速度.這是因為若減速度儀安裝在汽車的非懸掛質量上,由于制動過程中車軸的扭轉,測得的減速度會有誤差.雖然把減速度儀裝在陀螺平臺上,可以消除制動點頭角的影響,但是代價昂貴,使用不便.在試驗過程中,由制動減速度和整車質量所確定的制動力,實際上是由制動系產生的制動力與寄生阻力(即空氣阻力與滾動阻力)之和.為了確定該寄生阻力的影響,在試驗中規(guī)定用滑行試驗來測定并計算滑行減速度,其測量區(qū)間與制動試驗相同.然后從制動減速度中減去滑行減速度,從而得到凈制動減速度.考慮到發(fā)動機制動的影響,同時還測量了掛檔滑行減速度.該試驗要求在恒定的制動能量輸入(對給定的踏板行程,制動踏板力或制動管路壓力恒定)的情況下,前軸或后軸單獨進行制動,在前述的速度區(qū)間里測出制動時間,由計算得到減速度,再計算相應的前軸或后軸制動力,在單獨進行前軸或后軸制動的同時,試驗中還測量在前后軸同時制動的情況下的制動力,用以對試驗數(shù)據(jù)進行檢查.從理論上說,在給定的制動能量輸入時,前軸單獨制動所取得的制動力加上后軸單獨制動所取得的制動力之和應等于相應的前后軸同時制動所產生的制動力.所以采取這一手段也是檢驗試驗數(shù)據(jù)是否可信的一種有效方法.為了將隨機試驗誤差的影響減少到最低限,試驗應在同一路段上沿著相反的方法來回進行試驗,這樣就可以將路面的坡道以及風阻影響加以消除.2道路試驗數(shù)據(jù)的收集和處理實車的道路試驗是在機場的跑道上進行的,試驗樣車是北京90XJ切諾基吉普車.2.1均壓壓制試驗監(jiān)測系統(tǒng)圖1是試驗所用的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的方框圖.試驗要確定3個原始參數(shù):時間、速度、踏板力或管路壓力,在試驗中制動器的初始溫度較為重要,可用熱電偶對其進行監(jiān)測.為保證對制動管路壓力的控制和多次重復制動的一致性,試驗中用壓力表對管路壓力進行監(jiān)控.試驗中車速是重要的測量參數(shù),測速裝置的精度和靈敏度至關重要.采樣時間過長,量值過大的數(shù)字式五輪儀不適合該試驗,試驗所用五輪儀的量值在0.1s以下,這些參數(shù)由磁帶機記錄,然后由計算機進行處理.2.2q值最即時的確定雖然所研究系統(tǒng)的數(shù)學模型是已知的,但模型中的各個參數(shù)尚未確定,為避免在試驗中用很多復雜的設備測定這些參數(shù).作者采用曲線擬合的方法,推算出各參數(shù)值.設已知式中Y為自變量X和待定參數(shù)C的函數(shù);X可以是p個變量,而參數(shù)C可以是m個變量,即從試驗中得到n個數(shù)據(jù)(Xk,Yk),k=1,2,3,…,n.求Q值最小時參數(shù)值C,其中各Ci應滿足如下方程組對于Y=(X;C1,C2…,Cm)是線性或廣義線性的,可直接求出結果.2.3試驗結果的分析2.3.1車速區(qū)間內v、t同時,v和t兩相關度分析圖2和圖3分別是在某一制動踏板力時,前后軸同時制動、后軸單獨制動的情況下,v-t以及p-t曲線.由試驗曲線可知,在所感興趣的45～55km·h-1的車速區(qū)間內,v與t有較好的線性關系,非線性誤差一般可控制在3%以內,這樣為準確地計算減速度和車軸制動力提供了可靠的保障.由圖2和圖3可知,在踏板力維持不變的條件下,所測得的管路壓力也幾乎維持不變,以圖3為例,在壓力穩(wěn)定區(qū)域,測得的后管路壓力波動值在40.5kPa左右,是所測區(qū)間壓力值的1.68%,因此所測得的管路壓力可控制在相當?shù)木确秶鷥?2.3.2前后制動管路壓力的關系圖4為靜態(tài)工況下測得的踏板力與前、后管路壓力的關系曲線.由于試驗車制動系中裝有真空助力器,因此前管路壓力與踏板力的關系曲線有一折點,并且兩段直線斜率各異.又由于調節(jié)閥和助力器的特性,后制動管路壓力的關系曲線有兩個折點,前一個折點是由于調節(jié)閥的作用引起的,后一個折點是由于助力器特性引起的.由圖示可見各試驗點均具有較好的線性特性.由此曲線很容易得到前后管路壓力關系(p1-p2)曲線(角標1,2分別指前、后軸,下同).2.3.3試驗2:mpa-1圖5為前軸單獨制動時,p1-F1的關系曲線;圖中有二條曲線,上面的一條是考慮到制動過程中有寄生阻力等因素時的車軸制動力.由圖5可知,前制動器的制動因素是25.56Nm·MPa-1,而設計值是26.43Nm·MPa-1,試驗值與設計值的相對誤差是3.3%.由試驗還可得到p2-F2的關系曲線,并且還可得到前后軸同時制動時,踏板力、前管路壓力與前后軸制動力之和之間的關系曲線.由曲線p1-p2,p1-F1,p2-F2可得到前后軸凈制動力之間的關系曲線,即F1-F2曲線.圖6是前管路壓力與前后軸制動力之和的關系曲線.通過比較圖6中曲線1和曲線2可知,兩條曲線有較好的一致性.在前管路壓力是6.86MPa時,前后軸同時制動的情況下,前后軸凈制動力之和是11746.86N,而前后軸單獨制動時前后軸凈制動力之和為12505.65N,兩者的相對誤差是6.07%,誤差值小于標準規(guī)定值(10%),這說明試驗結果是可信的.2.3.4前后軸附著系數(shù)利用曲線圖7是試驗車在試驗載荷時前后軸附著系數(shù)利用曲線.對于空載和滿載,經適當?shù)靥幚硪部傻玫较鄳那昂筝S附著系數(shù)利用曲線.由圖7可見,該車前后軸附著系數(shù)利用曲線滿足ECER13法規(guī)的要求.由于考慮了發(fā)動機制動力矩、車輪滾動阻力、制動器起作用時前后制動管路壓力差別等因素的影響,因此前后軸附著系數(shù)利用曲線右移(相對于沒有考慮以上因素).由于這些因素存在于實際制動過程中,對此加以考慮更能反映汽車的實際制動情況.3比較道路試驗結果和平臺試驗結果的比較3.1測試結果分析通過圖8和圖9將道路試驗的結果與臺架試驗的結果進行比較.由圖8可知,在腳踏板力小于700N時,道路試驗結果與臺架試驗結果較為接近.由于試驗臺上測得的后軸制動力包括后輪與滾筒間的滾動阻力,因此與路試后軸凈制動力曲線相比,臺試所得的試驗數(shù)據(jù)與路試所得包括有寄生阻力在內的后軸制動力曲線更為接近,圖8所示試驗結果說明了這一點.由圖9可知,當前軸制動力與前軸靜軸荷之比沒有達到60%,臺試與路試的結果有較好的一致性.當前軸制動力與該軸靜軸荷之比大于60%以后,臺試結果與路試結果相差較大.由圖9可知,對于臺試結果,當踏板力大于200N以后,再增加踏板力時,所測前軸制動力并不是明顯地增加,甚至有下降的情況.因此可以斷定,在制動力試驗臺上測試車軸制動力時,一旦所測制動力與被測軸的軸荷比大于某一百分比值時,則車輪與試驗臺滾筒出現(xiàn)相對滑移,因而使測得的制動力不夠準確.通過上述臺試與路試結果的比較可知,只要被測軸的制動力不超過該軸軸荷的60%,臺架試驗的結果與路試結果較為接近.因此為了提高臺試結果的準確性,可采取增加軸荷的方法.3.2滿足該標準的要求按照GB7258標準的要求,我國交通監(jiān)理部門按以下方法對汽車制動力進行檢測,即在試驗臺上,檢測人員踩制動踏板的力為700N,如被測軸制動力與該軸空載靜軸荷之比不小于60%,則認為該軸制動力達到該標準的要求;如該軸制動力與該軸空載靜軸荷之比達不到60%,則認為該軸制動力沒達到要求.如按該標準對試驗樣車進行制動力測量,則要求前軸制動力是5115.6N,而由上述試驗結果可知,此時對應的制動踏板力是118.5N,但是當制動踏板力是700N時,后軸制動力是3306.6N,占該車空載后軸靜軸荷的48.2%,達不到GB7258標準的要求.由此可以知道,按我國交通監(jiān)理部門的檢測方法,只能知道在規(guī)定的踏板力限值下前后軸制動力是否能達到該標準所要求的大小,該標準并不考察在同一制動踏板力時所對應的前后軸制動力的關系,因此該方法并不能有效地檢測汽車軸間制動力的分配關系.4對于分配機制動力的確定和試驗方案的確定起了明確.對于試驗方法的選擇①本文所介紹的道路試驗方法能較為客觀地反映載荷、質心高度、車速、輪胎特性、滾動阻力、空氣阻力、發(fā)動機制動、驅動方式、制動操作方式等一系列動態(tài)