汽車剎車系統產品認證中的溫度與壓力測試研究

摘要：汽車剎車系統是保障車輛行駛安全的關鍵部件，其性能的穩定性直接影響到駕駛的安全性。溫度和壓力作為影響剎車系統功能的兩個主要因素，長期以來在剎車系統的設計與測試中受到廣泛關注，剎車系統在實際應用中會經歷溫度和壓力的劇烈變化，這些變化會導致系統效率降低、組件磨損加劇，甚至出現系統故障。因此，重點研究汽車剎車系統中溫度與壓力的影響及其測試方法，探討目前溫度與壓力測試技術的現狀與挑戰，提出優化建議，進而提高汽車安全性能。

關鍵詞：剎車系統；溫度測試；壓力測試

中圖分類號：U467.5 收稿日期：2024-10-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.024

1 前言

剎車系統作為汽車安全的保障，其性能的穩定性直接影響到駕駛安全，而汽車技術的不斷進步使得車輛的安全性要求日益提高，剎車系統的研究也逐漸從傳統的功能性測試向更加復雜、精準的性能驗證轉變。此過程中，溫度與壓力這兩個因素成為剎車系統性能研究中的關鍵變量，剎車過程中熱量的積累和壓力的變化會直接影響剎車效率，甚至導致剎車失效。

因此，本文就溫度與壓力測試方法及其對汽車剎車系統性能的影響展開探討，以期為剎車系統的性能認證提供更加科學和準確的理論依據與實踐指導。

2 汽車剎車系統的工作原理與性能

2.1 剎車系統的組成與工作原理

剎車系統作為車輛安全保障的核心組成部分，其通過精密的機械、液壓及電子元件協同工作，實現車輛的減速與停止功能。剎車系統的基本組成包括制動器、制動液、主缸、液壓系統、制動盤、制動片等關鍵部件，各部件之間通過復雜的物理與化學反應相互作用，共同確保剎車過程中的高效與安全。

剎車系統的工作原理基于力學中的摩擦原理與液壓傳輸原理，駕駛員通過踏下剎車踏板，激活主缸內的液壓系統，產生壓力并傳遞至制動器，進而使制動盤與制動片之間產生摩擦，轉化車輛的動能為熱能，最終實現車輛的減速與停止。

此過程中，制動器中的摩擦片與制動盤之間的摩擦力通過復雜的材料性能和熱效應相互作用，決定了剎車系統的有效性與穩定性，且隨著剎車操作的進行，系統中溫度與壓力的變化會對剎車效能產生影響，在長時間或高強度的剎車條件下，剎車液的溫度升高將導致氣泡產生或壓力不穩定，從而降低制動效果[1]。

2.2 剎車系統的性能指標

剎車系統的性能指標包括制動距離、制動響應時間、熱衰退特性、摩擦因數、抗衰退能力及耐久性等。

制動距離是指剎車系統從車輛開始制動至完全停止所需的距離，反映了剎車系統在特定工作狀態下的制動能力。

制動響應時間是指從駕駛員操作剎車踏板到系統實際開始制動所需的時間，通常受到液壓傳動系統、電子控制單元反應速度及其與其他輔助系統協調能力的影響。

熱衰退是指剎車系統在長時間或頻繁制動過程中因溫升導致的性能下降，系統在長時間高負荷運行時，制動效果會受到摩擦材料熱衰退現象的影響，表現為制動效果明顯減弱，而抗衰退能力是指剎車系統在高溫環境下維持穩定性能的能力。

摩擦因數則是評價剎車系統摩擦材料與制動盤之間相對滑動產生摩擦力的指標，直接關系到剎車系統的制動效果與穩定性。

耐久性指標則關注剎車系統在長期使用后，特別是在復雜環境與高負荷下的磨損情況及其維/+dslFq0R2J2/vAR7Zro7eSdDuONUFtFx5jeE7emzTw=持正常功能的能力[2]。

3 溫度與壓力對剎車系統性能的影響

3.1 溫度變化對剎車系統的影響

剎車系統在工作過程中會經歷顯著的溫度波動，在高強度或頻繁的制動條件下，制動盤、摩擦片及液壓系統中的各類組件的溫度迅速上升，這些溫度變化會直接影響摩擦材料的性能，還會引發一系列熱效應，進而影響剎車系統的工作穩定性與安全性。且隨著溫度的升高，摩擦片和制動盤之間的摩擦特性會發生變化，摩擦因數通常呈現下降趨勢，高溫狀態下，摩擦材料的軟化、熱膨脹及其內部結構的變化，會導致摩擦性能衰減，從而延長制動距離或降低制動響應效率。

過高的溫度還會導致摩擦材料的過度磨損，甚至出現材料的熱衰退或熱失效現象，進而影響剎車系統的長期可靠性。制動液的溫度升高會降低其黏度，并導致氣泡的生成或氣化現象，會引發氣壓失效，嚴重時導致剎車系統的失靈。

3.2 壓力變化對剎車系統的影響

剎車系統中的壓力變化對其工作性能具有深遠影響，特別是在液壓傳動機制中，壓力的波動直接關系到制動響應的時效性與系統的穩定性。剎車系統的核心功能依賴于液壓介質的壓力傳遞，當其液壓壓力發生變化時，主要體現于制動盤與摩擦片之間的接觸力變化。

壓力不足時，制動器未能產生足夠的摩擦力，從而導致制動效果下降，延長制動距離，甚至出現剎車失靈的風險；過高的壓力會導致制動器的過度壓緊，使摩擦材料過早磨損，甚至引發系統的過熱和變形。壓力波動還將引發液壓系統的非線性響應，影響制動過程中的精確控制與動態穩定性，在液壓系統中，壓力的波動還會對剎車液的傳遞效率產生影響。

液壓系統的有效性依賴于穩定的液壓壓力，在長時間連續制動或高強度剎車的情境下，剎車液的溫度與壓力共同作用，會引發氣泡生成、液壓鎖死等現象，嚴重時導致剎車系統失效[3]。

3.3 溫度與壓力的聯合影響

溫度與壓力的聯合變化對系統性能的影響具有極其復雜的非線性特征。在實際工作環境中，溫度與壓力的變化往往是同步發生的，且相互作用、相互制約，共同決定了剎車系統的穩定性、可靠性及安全性。

兩者的聯合作用通常表現為熱膨脹效應與液壓傳遞效率的相互作用，影響系統各個組件的摩擦特性與工作狀態，當溫度升高時，剎車系統內的液壓介質會發生物理性質的變化，液體的黏度降低，使得液壓系統的傳遞效率發生變化。同時，溫度的升高還會加劇摩擦材料的熱膨脹與摩擦系數的衰減，摩擦片與制動盤的接觸力隨之降低，制動效果減弱，而壓力的變化會放大該影響，壓力不足時，制動效果急劇下降；壓力過大時，導致制動器的過度磨損與熱失效。

在高溫與高壓的聯合作用下，液壓系統中的氣泡使液體的壓縮性增加，降低液壓系統的傳遞效率，甚至導致剎車響應的延遲或失效。

4 溫度與壓力測試方法與技術

4.1 溫度測試方法

溫度的測量通常依賴于多種傳感器技術，其中最常用的為熱電偶、紅外測溫儀和光纖溫度傳感器等，選擇合適的測試技術有助于確保測試結果的準確性。熱電偶通過測量不同材料接觸點的電壓變化來推算溫度，能夠在較為嚴苛的環境條件下保持較高的測量精度。但其測量精度受外部干擾影響較大，在使用時需要注意傳感器的準確定位與電氣噪聲的控制。

紅外測溫技術通過非接觸方式測量目標物體的表面溫度，其原理基于物體輻射出的紅外線強度與溫度之間的關系，具有快速、無損的優點。但該技術的測量結果受表面材質、表面光潔度以及環境干擾等因素的影響，測試中需對測量距離、角度及環境溫度進行嚴格校準。

光纖溫度傳感器則利用光纖的溫度依賴性特征進行測量，具有優異的抗電磁干擾能力和極高的空間分辨率，其在復雜或高溫環境中能夠提供連續的溫度分布圖像，適用于動態監測，但該技術的高成本與安裝難度是其應用的制約因素。

4.2 壓力測試方法

液壓系統的壓力波動直接關聯到制動器的響應能力與穩定性，常見的壓力測試方法包括壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器及光纖壓力傳感器等，每種技術具有獨特的優越性與適用場景。

壓阻式壓力傳感器是目前應用最廣泛的壓力測量工具，其工作原理基于壓力對導電材料電阻的影響。傳感器通過測量材料電阻的變化來推算壓力的大小，具有較高的靈敏度與較寬的測量范圍，用于對高頻率壓力波動的實時監控。

電容式壓力傳感器則通過測量壓力引起的電容變化來獲得壓力值，具有較高的準確度與較低的滯后響應，能夠有效應對快速變化的壓力環境，適用于在剎車系統的動態負荷下進行長時間監測。

光纖壓力傳感器是新興的高精度壓力測量技術，通過測量光纖內光信號的強度變化，可以精確獲得所施加的壓力。光纖傳感器能夠實現遠程、非接觸式測量，并且具有極高的抗電磁干擾能力，適用于惡劣環境下的壓力監測。

4.3 聯合溫度與壓力測試的技術實現

聯合溫度與壓力測試技術是對剎車系統進行綜合性能評估的關鍵手段，能夠同時揭示溫度與壓力的耦合效應及其對系統工作狀態的共同影響。在實際應用中，溫度與壓力作為兩個獨立而相互關聯的物理變量，其變化是同步且交織的，僅依賴單一的溫度或壓力測量已無法全面反映剎車系統在復雜工況下的真實表現。聯合測試技術的實施，要求采用多種傳感器與數據采集系統協同工作，以確保在嚴苛的測試環境中實現高效、準確的多參數監測。溫度與壓力的聯合測試通常依托多維傳感器網絡構建，在傳感器選擇上，熱電偶、紅外測溫儀與壓阻式、光纖式壓力傳感器等多種傳感器聯合使用，以實現對系統內部與外部溫度、液壓壓力的全方位監控[4]。

5 汽車剎車系統產品認證的優化建議

5.1 提升認證過程中的溫度與壓力測試精度

溫度與壓力作為影響剎車系統工作狀態的關鍵因素，其測試結果的準確性直接關系到系統在極端工況下的表現，為優化測試精度，要求從傳感器選型、測量技術、數據采集與處理等多個環節進行系統性提升[5]。

一4f1f4e478713e89ff05e144ca6a3b761方面，傳感器的精度與穩定性是測試結果準確性的基礎，針對溫度與壓力的測量，應優先選擇具有高精度、低滯后響應及較強抗干擾能力的傳感器。而選用傳感器時，需綜合考慮其量程、響應速度、長期穩定性與環境適應性，確保能夠在高溫、高壓等苛刻條件下依然保持精準的測量能力。

另一方面，為了確保傳感器與測量設備之間的協調性，應定期進行校準與誤差補償，采用高精度的標準校準設備和嚴密的校準流程，可以有效消除由于設備偏差導致的測量誤差。同時利用誤差分析技術對測試結果進行實時監控，采取適當的數據校正措施，提高測試精度。

5.2 完善溫度與壓力測試標準

溫度與壓力測試標準的完善有助于提升剎車系統性能驗證的科學性與規范性，通過明確測試的范圍、方法與精度要求，能夠有效規范剎車系統在各種工作條件下的性能評估，為產品認證提供更加可靠的數據支持。在標準的完善過程中，應關注測試環境與工況的多樣性與代表性，現實中的剎車系統常常面臨溫度、壓力及負荷等因素的交替變化。

新的測試標準應當涵蓋高溫、高壓、長時間制動等極端條件下的測試要求，并應當全力模擬實際使用場景，考慮剎車系統在不同道路條件、氣候變化及駕駛習慣下的表現，以確保認證結果具有較強的現實意義。同時，溫度與壓力測試的精度要求應當更加嚴格且具體，應依據剎車系統的工作特點，制定更為嚴苛的精度標準，并明確規定不同測試階段的精度要求。

5.3 與行業技術發展同步認證方法

傳統的認證流程與標準滯后于技術發展的步伐，難以充分反映新型剎車系統在復雜工況下的真實表現，為確保認證體系的前瞻性與科學性，必須及時調整認證方法，使其與行業技術的演進保持高度一致，確保產品能夠在不斷變化的市場與技術環境中保持競爭力。

具體而言，同步于行業技術發展的認證方法應當聚焦于智能化與自動化剎車系統的特殊需求，隨著電子控制系統、自動駕駛技術及車輛網絡化的不斷發展，現代剎車系統應融合多種先進的電子控制、傳感器與計算平臺。認證方法必須引入智能測試設備，模擬智能化剎車系統在實際駕駛過程中遇到的各種復雜情況，并對其系統響應、故障自診斷及冗余功能等進行嚴格驗證。同時，剎車系統的認證過程應當融入對數據傳輸、網絡協議兼容性以及信息安全性的考核，確保剎車系統在高壓、復雜的工作環境中能夠穩定運行，并防范因數據延遲或傳輸中斷引發的安全隱患。

6 結語

本文明確了溫度與壓力對汽車剎車系統性能的深遠影響，討論了溫度與壓力變化如何通過相互作用影響剎車系統的工作穩定性與安全性。通過分析溫度與壓力的聯合作用，揭示了其對剎車系統各部件如摩擦材料、液壓介質及控制系統的綜合影響。因此，應加強溫度與壓力測試的規范化與標準化，優化測試方法，提升測試精度，以更好地適應日益復雜的技術需求和市場環境，從而為剎車系統的安全性與可靠性提供更加科學與全面的保障。

參考文獻：

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[3]莫舒玥，林土淦.汽車智能預警防撞剎車系統研究[J].西部交通科技，2022（9）：163-165.

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[5]羅恒星，周小磊，李太運，等.盾構機刀盤剎車壓力與溫度的關聯性研究[J].礦山機械，2019，47（9）：14-17.

作者簡介：

謝潤媛，女，1993年生，助理工程師，研究方向為交通部安全達標檢測、工信部強制性檢驗檢測。