保证车辆安全行驶的整车制动系统气压控制方法

2020-12-22黄玉平曹石李志杰李国朋

工程技术与管理 2020年13期

黄玉平曹石李志杰李国朋

潍柴动力股份有限公司，中国·山东潍坊 261061

1 研究背景

载重汽车因其载重量大、运输效率高等独特优势被广泛应用于各行各业中，如采矿、煤炭、建筑、林业等等[1-2]。汽车工业代表着一个国家工业发展的最高水平，是国家工业最具附加值，并可实现规模经济效益的技术密集型产业[3]。汽车的广泛应用无疑给人类社会带来了巨大的经济效益和便利，但同时也成为威胁人类财产安全的重大隐患，严重危害了人类的生命安全。据统计，在所有交通事故中，由于车辆的机械故障造成交通事故的比例大约占总量的5%，而由于汽车的制动原因引起的事故占机械故障交通事故总量的60%左右，可见车辆制动系统在车辆的安全性能方面具有极为重要的作用[4]。

近年来，中国的检测机构、汽车生产厂家及汽车研究所投入了大量的人力物力致力于汽车制动性能的失效检测和分析。孙颖和姚宝钢在制动失效的前提下，分别研究了前轴抱死及后轴抱死两种情况下车辆的运行情况，得出后轴先抱死对车辆稳定性行驶影响较大[5]。杨开英、毕长青等通过研究汽车零件失效分析知识的构成，给出了汽车零件失效分析的知识模型[6]。叶挺学者指出复合制动气室失效90%是由漏气引起的，分析了产生漏气的各种原因及应对措施[7]。马恩学者在大量试验的基础上分析膜片式制动气室和推杆行程之间的关系，最终得出了推杆的最佳工作行程[8]。何力学者利用仿真软件MWorks 对制动气室和整个制动系统建模分析，得出制动气室的气室压力与踏板之间的关系[9]。

纵观近年来的文献资料，目前对驻车制动系统的研究已经趋于成熟，在前人的研究成果之上，使对工作过程中单个零部件失效导致制动系统故障的研究成为可能。

2 整车制动系统

2.1 制动原理

驻车制动系统的重要作用是能把车长时间停驻在一个固定位置上，甚至是固定在斜坡上[10]。中重型车其行车制动通常采用气刹的方式，驻车制动通常采用断气刹的方式。该类制动方式是用大力弹簧处于常刹车状态，锁住整车传动轴，整车起步前，拉下驻车手刹，驻车制动系统进行充气，等气压值达到一定范围时顶开弹簧，车辆才能起步，制动系统气压一般是通过发动机驱动空气压缩机进行打压实现的。

2.2 制动系统气压控制

通常情况下，发动机启动后司机通过踩油门来提高发动机转速，从而加快空压机工作，实现快速充气。车辆行驶过程中如果某些原因造成制动气压减小到上述阈值，制动弹簧会重新将传动轴锁死，此时如果车辆正在行驶，会由于突然制动使整车失控。

这种车的驻车制动系统平时是用大力的弹簧处于常刹车状态，车辆要行驶的时候，驾驶员松手刹就是一个充气的动作，必须达到一定的气压才能顶开弹簧。常规刹车是手刹锁住传动轴，脚刹时由压缩空气进入制动气室锁住车轮。当驾驶员操纵手动制动阀时，芯管在弹簧作用紧靠操纵凸轮，此时，进气阀关闭，排气阀开启，出气口经芯管和排气口通大气，同时复合制动气室中的储能制动气室也经快放阀通大气，于是汽车处于驻车制动状态。驻车制动气室推杆最大行程比行车制动推杆最大行程一般大10%，因此，当行车制动推杆已移到最大行程，但却由于制动器间隙过大而未能实现完全制动时，可以使驻车制动气室放气，利用储能弹簧助力，进一步推出行车制动推杆，以实现完全制动。

3 安全隐患

对于大功率发动机匹配的整车，如牵引车、自卸车、大型客车等，其行车制动通常采用气刹的方式，驻车系统通常采用“断气刹”的方式。无论是气刹还是断气刹的方式，都与制动系统气压息息相关。整车制动系统气压偏低行车制动的制动效果会减弱或失效，造成驾驶员踩下制动踏板时无法有效的控制车速，特别是车辆满载高速行驶时，更难使车辆快速制动。当制动系统气压减小到一定阈值时驻车制动的断气刹激活，制动弹簧会立刻将传动抽锁死，如果此时车辆在高速行驶，会造成车辆失控，甩尾或侧翻等。