图线法确定汽车制动力的分配比

2012-11-05黄金鹏

北京汽车 2012年1期

黄金鹏

Huang Jinpeng

（浙江农林大学工程学院，浙江杭州 311300）

0 前言

汽车制动性能的好坏，既限制了汽车动力性的发挥，也影响汽车行驶安全性。一直以来科研工作者在汽车设计和改装工程中对汽车制动问题都十分重视[1-3]。对于两轴汽车而言，需要为制动系统选择合适的制动力分配系数。制动力分配系数的选择方法主要为求解多边界条件方程获取其取值范围[3-7]，计算过程复杂，多次不等式迭代过程造成较大误差。文中利用前、后轴车轮分别抱死时的制动强度和利用附着系数间的关系作为临界值，结合ECE制动法规（等同GB 12676-1999中附录A3规定）通过图像直观得到需要的制动力分配系数取值范围。

1 ECE制动法规

为了保证制动时汽车的方向稳定性和足够的附着效率，欧洲经济委员会（ECE）制定的ECE-R13制动法规，对双轴汽车的前、后制动器制动力提出了明确要求[2]。

对M1类型车辆的制动力分配有如下规定：

（1）制动强度z=0.1～0.61，前轴利用附着系数曲线应在后轴利用附着系数曲线上方，且满足φ=（z+0.07）/0.85。

（2）当制动强度z=0.3～0.45时，在后轴利用附着系数曲线不超过直线φ=z+0.05的条件下，允许后轴利用附着系数曲线在前轴利用附着系数曲线上方，即此时允许后轮先抱死，其他范围内都不允许后轮先抱死。如图1所示。

对于除M1和N1类型以外的车辆，其利用附着系数应满足图2关系。前轴利用附着系数曲线应在后轴利用附着系数曲线之上，当z=0.15～0.3时，每根轴的利用附着系数曲线位于φ=z±0.08两条平行线之间，当z≥0.3时，后轴的利用附着系数应满足 φ≤（z-0.0188）/0.74。

2 车轮抱死时的制动强度计算

由于车轮处于抱死状态，因此道路附着系数与抱死车轮的利用附着系数相等，此时制动强度可以作为汽车安全制动的临界值，即制动强度极限值的下边界，当前、后轴车轮同时抱死时为制动强度极限值的上边界，以下边界为约束条件设计制动力分配系数，可以在满足ECE-R13条件下，具有一定提高裕度，因此利用该临界值快速确定制动力分配比更科学合理。

3 制动力分配比的快速确定

ECE-R13对汽车制动有两方面的规定，其一是前、后车轮的抱死顺序，其二是地面附着系数的利用程度。因此，制动力分配比的选择也要考虑这两方面的要求。当某一轴车轮抱死时，很显然抱死车轮的道路附着系数利用率曲线高于非抱死车轮的道路附着系数曲线，文中给出了前、后车轮分别抱死时的制动强度的计算方法，只要给出不同道路利用附着系数下前、后车轮的制动强度曲线在图2中的位置，就可以轻松判断是否满足ECE-R13的制动要求。

文中以文献[1]所选用车辆EQ6780KT为实例来说明制动力分配系数的快速确定方法。该车辆满载时总重量为8.5t，质心位置的参数为a=2.235m，b=1.565m和hg=1.35m。ECE-R13对总重量大于3.5t的载货汽车制动力规定如图2。

如果选择β=0.5128，将得到图3所示结果，在z＞0.3且φ＜0.8范围内，后轴抱死车轮的利用附着系数曲线与φ=（z-0.0188）/0.74曲线相交点的附着系数恰好为0.8；在z=0.15～0.3时，满足前、后轴的利用附着系数曲线在φ=z±0.08平行线之间，非抱死车轮的利用附着系数曲线在φ=（z-0.0188）/0.74以下，满足ECE-R13的制动强度要求，制动力分配比选择合适。如果将制动力分配比下调至0.5，那么抱死车轮在φ＞0.75时，利用附着系数曲线将超过 φ=（z-0.0188）/0.74，不能满足制动规定。因此，制动力分配比以β=0.5128为下限合适。

如果选择β=0.6463，将得到图4所示结果，z=0.15～0.3时，前、后轴的利用附着系数曲线在内则与φ=z±0.08平行线相切，满足制动法规要求。在道路利用附着系数大于同步附着系数的道路上，后轴车轮先抱死，此时利用附着系数曲线在φ=（z-0.0188）/0.74 以下，满足制动规定要求。因此，选择β=0.6463作为制动力分配比的上限合适。

因此，由图3和图4的关系图得到，当该汽车满载时，满足ECE-R13规定的制动力分配系数取值范围为：0.5128≤ β≤0.6463。