關于汽車制動系統性能分析及優化設計探討

王嘉興 王健

摘要：現代化汽車產品在質量和性能上均提出了更高的要求，而汽車制動性能作為關乎到汽車駕駛安全性的一個關鍵指標，對其進行優化設計具有極其重要的現實意義。本文對汽車制動系統的工作原理進行了概述，尤其是對其制動過程中表現出來的主要性能進行了重點分析，然后在此基礎上就如何對性能進行優化設計進行了探討。

關鍵詞：汽車;制動系統;性能分析;優化設計

一、研究意義

經濟社會的快速發展使汽車產品走進了千家萬戶，這一方面證明了我國改革開放以來取得的巨大成就，另一方面也對汽車產品的使用性能和安全性提出了新的和更高的要求。而在汽車的眾多性能要求中，制動系統的性能非常關鍵，這直接關系到行駛中汽車能否穩定減速并可靠汽車，對汽車的使用安全至關重要。目前汽車主要采用的制動系統有氣壓動力制動和電控液壓制動（如圖1所示），兩種制動系統都可以有效地在汽車停車過程中進行緩沖，使得行駛中汽車的慣性得到緩釋。重型汽車制動主要采用的是氣壓制動方式，它可以氣壓動力制動系統主要安裝在車輛后輪處，并通過強力彈簧的作用以實現對汽車的有效制動。而電控液壓制動則是將液壓制動和液壓執行元件進行結合，通過對踏板轉角信號的檢測來控制電液控制閥，進而實現制動效果。本文對汽車制動系統的工作原理進行了概述分析，尤其對其在制動過程中表現出來的主要性能進行了重點分析，然后在此基礎上就如何對性能進行優化改善進行了探討，希望通過本文探討可以為業界提出了一些有意義的參考借鑒。進而促使汽車的制動過程更加協調與安全可靠。

二、制動系統的工作原理概述

對于采用氣壓動力制動系統的汽車產品而言，如果駕駛員沒有采取制動行為，則系統的前、后制動氣室會經制動閥和快放閥與外界大氣連通，因為此時制動氣室和儲氣罐中的壓縮空氣處于相互隔絕的狀態，所以駕駛員可以對行駛中的汽車進行安全可靠的操控;反之，如果汽車駕駛員采取了制動行為，那么制動踏板會被踩下，使受踏板控制的制動閥關閉，這樣就實現了對前、后制動氣室的相互隔絕，并且同步阻斷了制動氣室與外界大氣的連通，在此基礎上將制動氣室接通壓縮空氣。在壓縮空氣的作用下，前、后制動器會與后車輪產生摩擦作用，進而達到制動效果。

而對于采用電控液壓制動系統的汽車，車輪制動力由電控單元和執行器控制，踏板轉角傳感器會對踏板轉角信號進行檢測，并將檢測到信號轉為電信號輸送至電控單元。電控單元則將控制信號與電流分別輸入閥驅動器和電液控制閥，并依據這兩個信號中較大者產生控制電流輸入至電液控制閥中。電液控制閥則對輸入電流進行接受并據此對制動器的壓力大小進行調節。在采用電控液壓制動的過程中，電控單元還根據車輛行駛速度以及其他信號進行綜合分析，進而實現ABS、ASR等多種功能。

三、主要性能分析

對于汽車動力制動系統，要實現對其主要性能的分析，需要從三個角度進行闡述。首先是制動系統的制動效能;其次是制動系統的恒定性;最后則是制動系統的穩定可靠性。下面將對這三個方面進行分別闡述和分析。

1.制動效能

所謂的制動效能主要指讓處于正常行駛狀態的汽車可以平穩減速并實現可靠停車，如果汽車正行駛在斜坡上，則體現為可以讓汽車在斜坡上駐停。根據汽車制動的功能和安全要求，制動效能的優化設計應朝著盡量縮短制動距離和時間的方向進行，這也是車輛行駛安全的重要保障。

2.恒定性

對于制動系統的恒定性，主要強調汽車制動效果的持續性，要求汽車能夠長時間實現制動并有效保持制動狀態，這既是汽車制動系統恒定性設計的評判標準，也是后續優化改善的主要目的和方向。

3.穩定可靠性

對于汽車制動系統而言，穩定可靠性也非常重要，假如這方面的性能不夠優秀，那么汽車在制動中就可能出現偏移和打轉現象，進而影響到其安全駕駛。鑒于此，現代汽車對制動系統的穩定性要求非常高。因此，在進行制動系統的優化設計時，穩定性是一項必須重視的性能指標，必須采取措施對其進行重點保證。

四、優化設計探討

1.氣壓制動系統的優化設計

氣壓制動過程涉及到兩個關鍵點：第一，制動閥的建模仿真和分析。當駕駛員做出制動行為后，制動系統會將收到的制動信號通過制動閥轉變成壓力信號。接著在壓力的驅動下，制動系統做出相應響應以實現制動。第二，考慮到前、后制動氣室是直接控制制動器的關鍵部件，所以也必須對其進行重點建模分析。此外，前、制動氣室是根據制動系統內的氣體壓力來控制操作推桿的，所以系統內氣路管道的壓力強度也是需要重點關注的內容之一。

本文主要選擇對制動系統響應速度具有重要影響作用的幾個關鍵參數進行討論分析，具體包括以下兩個方面：第一，補充氣體延長時間。從補充氣體延長時間的角度來看，制動閥的彈簧強度和活塞回位的彈簧強度均會對該參數造成較大影響，而通過對這種影響進行分析比較得出，制動閥和活塞回位的彈簧強度都宜控制在10N/mm。第二，排氣延長時間。從該參數的角度來看制動閥和繼動閥的排氣間隙是關鍵影響因素，因為排氣間隙會對排氣時間產生直接影響，因此需要對連個閥門的排氣間隙進行優化設計，一般選擇間隙為1.5m較為合適。

2.電控液壓制動系統的優化設計

對于電控液壓制動系統，其制動踏板和制動器之間的動力傳遞相互分離，制動力由電控單元驅動電控液壓泵供給，這替代了傳統的機械傳遞方式。依靠電信號傳遞動力簡化了傳統的制動管路，具有節省空間的作用，但信號傳遞的準確性和及時性則至關重要，必須對制動系統的電控單元、傳感器及連接線路進行優化設計，保證制動信號傳遞的準確性和響應的及時性。此外，電控液壓制動系統的使用成本比較高，而且在工作中容易受到電磁干擾，如何通過采用新技術、材料來降低使用成本以及在設計中采用抗干擾和屏蔽技術都是未來優化設計的重點關注領域。

五、結束語

現代化汽車產品在質量和性能上均提出了更高的要求，而汽車制動性能作為關乎到汽車駕駛安全性的一個關鍵指標，對其進行優化設計具有極其重要的現實意義，必須引起充分的重視。誠然，受到筆者自身水平和文章篇幅限制，以上相關討論難免有所局限，這里希望能夠在業內同行之間起到拋磚引玉的效果。

參考文獻

[1] ?錢金鵬，張滔.汽車制動系統性能分析及優化設計探討[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017，（12）：138+140

[2] ?鄭慶華，高世浩.汽車制動系統的性能分析和優化設計[J].百科論壇電子雜志， 2018，（4）：791

[3] ?袁新華.汽車制動系統優化設計[J].內燃機與配件，2017，（17）：10-11

作者簡介：王嘉興（1991.3-），男，漢族，浙江杭州人，杭州漢騰汽車研發有限公司，大學本科，研究方向：汽車制動系統