自動擋車型冰雪路面制動問題分析方法

童成前,王華拓,鄭素云

（101300 北京市 北京汽車集團越野車有限公司）

0 引言

生活品質的改善促使汽車保有量逐步提升。在日常行駛、臨時停車和突然轉彎中均會應用到制動系統，所以制動系統對保證車輛安全行駛至關重要[1]。一項調查統計顯示，交通安全事故的出現幾率呈遞增趨勢，且由制動系統造成的安全事故達到了一半。由此而知，一定要重視制動系統的匹配設計，增加車輛運行的安全性[2-3]。

我國幅員遼闊，南北跨度較大，北方特別是東北地區，在冬季大都處于極度寒冷的天氣，由于雨雪的原因，路面或多或少存在一定積雪或結冰現象，而汽車作為人們日常出行的交通工具，也必須面對如此惡劣的環境和路面。在汽車設計開發過程中，各大主機廠大都要開展在寒冷地區的行駛試驗，以驗證車輛在寒冷天氣下或冰雪路面上的性能表現，及早發現問題并解決[4-5]。

本文以某自動擋車型寒區試驗過程中在冰雪路面上出現的制動問題為例，通過分析冰雪路面制動的機理找到真正的原因，給出問題解決方案，并通過實車試驗證明解決方案的有效性。

1 問題描述

某自動擋車型在寒區試驗過程中，發現在冰雪路面上以10～15 km/h 速度行駛（分動器處于2H 擋位，此時車輛為后驅模式），輕點剎車，前輪抱死拖滑，后輪（即驅動輪）依然繼續轉動并推動車輛向前移動2.5～3.0 m 后才停止。

2 原因分析

2.1 對標分析

表1 所示為部分車型后驅或四驅模式下在冰雪路面制動時的表現，包括：車輛向前滑行距離、車輛的控制性表現等。

表1 對標結果匯總Tab.1 Summary of benchmarking results

從表1 可以看出：（1）所有車型在冰雪路面低速制動至停車過程中，均出現前輪抱死拖滑，后輪（即驅動輪）依然繼續轉動并推動車輛向前移動的現象，且四驅模式下的滑行距離好于后驅狀態；（2）滑行距離較小時，車輛容易實現控制，駕駛者無不安感，當滑行距離較大時，則會出現不安感。

分析同一車型在后驅與四驅模式狀態下的不同表現，可以得出輪邊驅動扭矩對于該問題產生具有較大影響。

2.2 輪邊驅動扭矩分析

表2 所示為不同車速下的輪邊驅動扭矩值。從表2 可以看出，隨著車速逐漸降低，輪邊驅動扭矩反而呈逐漸增加的趨勢，若保持制動踏板位置不變，則駕駛者會感知出踏板力有變沉的趨勢；當車輛停下后，若駕駛者稍微抬起制動踏板，車輛就會表現出很強烈的向前竄動的趨勢，給駕駛者帶來不安感。

表2 不同車速下的輪邊驅動扭矩值Tab.2 Wheel drive force values at different vehicle speeds

2.3 制動踏板力分析

根據文獻[6]，計算出為了平衡輪邊驅動扭矩所需的制動踏板力如表3 所示。

表3 不同車速下停車所需的最小踏板力值Tab.3 Minimum pedal force required to stop at different speeds

從表3 可以看出，車輛在停止過程中，為了平衡輪邊驅動扭矩的變化，所需的踏板力逐漸增加，且最大值達到101.4 N，如此大的踏板力會使駕駛員產生駕駛疲勞。

3 解決方案

3.1 降低發動機行車怠速

如圖1 所示，輪邊驅動扭矩隨發動機行車怠速降低呈現降低的趨勢，所以為了減小該車型的輪邊驅動扭矩，將發動機行車怠速由900 r/min降低為800 r/min。

圖1 輪邊驅動扭矩在不同發動機行車怠速下隨車速的變化曲線Fig.1 Curve of wheel drive torque changing with vehicle speed at different idling speeds

3.2 增加基礎制動能力

如圖2 所示，隨著發動機行車怠速的降低，在制動過程中，制動踏板力實現了較大幅度的降低，但是當車輛快要停止時，所需的踏板力減小較少，且停止時的制動踏板力值相同，即停車時的制動舒適性仍然較差。為了進一步改善該問題，對基礎制動器進行提升。考慮到車型已處于開發的后期，為縮短開發周期，采用增加有效半徑的方式來提升基礎制動性能，總體方案如表4。

圖2 輪邊驅動扭矩在不同發動機行車怠速下所需踏板力隨車速的變化曲線Fig.2 Curve of pedal force required by wheel drive torque with vehicle speed at different idling speeds

4 試驗驗證

4.1 考察項目

（1）發動機行車怠速降低后，車輛是否產生令人抱怨的抖動；（2）在冰雪路面，低速輕踩制動停車過程中，記錄前輪抱死后，后輪繼續推動車輛向前行駛至最終停車的距離，以及主觀評價車輛的控制性。

4.2 試驗結果分析

試驗結果如表5 和表6 所示，實施優化方案后，車輛在冰雪路面制動拖滑問題得到極大改善，且提升可控性，車輛振動沒有惡化，解決方案有效。

表5 振動測試結果Tab.5 Vibration test results

表6 驗證試驗結果匯總Fig.6 Summary of validation test results

5 結論

通過對標分析、驅動扭矩分析、制動踏板力計算等全面分析某自動擋車型的冰雪路面制動問題，并提出了解決方案；最后通過試驗驗證了解決方案的有效性。輪邊驅動扭矩對制動踏板感的匹配具有較大影響，制動踏板感匹配時應該考慮此影響因素。降低發動機行車怠速比提升基礎制動能力對解決冰雪路面制動問題更有效。