重型商用汽车持续制动匹配研究.pdf

汽车论坛1332023.6重型商用汽车持续制动匹配研究胡 亮（中国重型汽车集团有限公司汽车研究总院 山东 济南 250100）摘要：持续制动是指汽车在长时间或连续制动操作下保持稳定的制动效果，以确保汽车能够稳定行驶并安全停车。在现实运输环境中，重型商用汽车常常面临不同的负载、行驶路况和行驶速度的问题，这对制动系统的设计和匹配提出了新的要求。该文对重型商用汽车持续制动进行概述，分析重型商用汽车持续制动需求、制动力分配原理和制动匹配方法，探讨重型商用汽车持续制动匹配优化与改进策略，以更好地提升重型商用汽车制动性能。关键词：重型商用汽车；持续制动；制动匹配作者简介：胡亮，中国重型汽车集团有限公司汽车研究总院工程师，研究方向为排气后处理。1 重型商用汽车持续制动概述1.1持续制动概念和作用持续制动是重型商用汽车制动系统中的重要功能，指的是汽车在长时间或连续制动操作下保持稳定制动效果的能力。持续制动的作用主要体现在保障汽车安全性、稳定性、耐久性等方面，能够为车辆提供可靠的制动效果，确保车辆在紧急情况下能够及时停车，有效避免碰撞事故的发生，提高行驶安全性1。1.2制动系统组成制动系统通常由 5 个关键部分构成。第一，制动踏板。驾驶员通过踏板来控制制动力大小和施加时间。第二，主缸。主缸可以将踏板施加的力转化为液压压力，传递给其他部件。第三，制动盘和制动片。制动盘是车轮上的旋转部件，制动片与之接触并施加摩擦力，实现制动效果。第四，制动液。制动液在制动系统中起到传递液压压力的作用。第五，制动控制单元。制动控制单元是一种电子装置，能够感知车辆状态和驾驶员的操作，控制制动系统的工作方式和制动力的分配。2 重型商用汽车持续制动需求2.1载重量和车辆动力学特性对持续制动的影响载重量是影响重型商用汽车持续制动需求的重要因素。载重量的增加会导致车辆总质量和惯性的增加，从而增加车辆对制动系统制动力的需求。较大的载重量意味着制动系统需要提供更大的制动力，以确保车辆在行驶过程中的安全性和稳定性。此外，不同的载重量还可能影响车辆的制动距离和制动效果，因此需要根据具体的载重量情况对制动系统进行设计。车辆动力学特性也会对制动效果产生影响。重型商用汽车的动力学特性包括车辆的加速度、制动延迟、悬挂系统的刚度等。这些特性对制动系统有不同的需求。例如，在车辆动力学特性中，当车辆具有更大的加速度时，需要更强的制动力来平衡和抵消这种加速度。另外，当车辆的制动延迟较长时，需要更快的制动响应速度来适应并减少制动延迟对车辆制动的影响2。因此，针对不同的车辆动力学特性，需要对制动系统进行相应的设计和调整，以满足车辆的制动需求。2.2路况和行驶环境对持续制动的要求路况和行驶环境是分析重型商用汽车持续制动需求时应考虑的另一个重要方面。不同的路况和行驶环境对制动系统的要求有所差异。例如，山区道路、湿滑路面或复杂的城市交通状况都会对车辆制动系统的性能提出更高的要求。在陡坡上行驶时，制动系统需要提供足够的制动力，以确保车辆能够安全减速和停车。在湿滑路面上行驶时，制动系统需要具备更好的抗滑性能，以防止车辆发生打滑和失控现象。由此可见，针对不同的路况和行驶环境，制动系统需要具备不同的性能和适应能力。2.3制动系统可靠性和安全性需求安全性和可靠性也是影响重型商用汽车持续制动需求的重要因素。制动系统需要确保在任何工况下都能提供可靠的制动效果，以保证车辆能够保持汽车论坛134汽车测试报告行驶的稳定性并及时停车。制动系统的组件和部件必须具备较强的安全性，能够承受高温、高压等极端条件下的工作，并且能够长时间保持稳定的制动性能。此外，制动系统还需要具备一定的防护和安全措施，以防止故障或异常情况导致制动失效或制动力下降的情况发生。因此，可靠性和安全性是重型商用汽车制动系统设计中不可忽视的关键要求。3 制动力分配原理和制动匹配方法3.1制动力分配原理在重型商用汽车制动系统中，制动力分配原理是根据车辆的特性和行驶情况，合理地将制动力分配给各个车轮，以实现最佳的制动效果和车辆操控性。制动力的分配考虑了车辆负载分配、轮胎特性和车辆动力学特性等因素。第一，在设计重型商用汽车制动系统时，应考虑车辆的重心位置、载重情况和悬挂系统的刚度等因素，将制动力合理地分配给各个车轮，以确保车辆在制动时的平衡性和稳定性。通常情况下，前轮会承受更大的载荷，因此给前轮分配较多的制动力是常见的做法。第二，在设计重型商用汽车制动系统时，需要考虑不同车轮的轮胎摩擦系数和抓地力的差异，再根据实际情况对制动力的分配进行调整。胎压、胎纹磨损情况等因素会影响轮胎的性能，通过适当调整制动力的分配，可以实现最佳的制动性能。第三，制动力的分配还需要考虑车辆的动力学特性，如车辆的加速度、制动延迟等因素。在不同的工况下，车辆制动力的分配会有所不同，需要根据车辆的实际情况进行调整，以满足不同工况下的制动需求。为了实现制动力的合理分配，可以采用比例阀、调压阀和动态制动力分配系统等装置和技术手段，从而根据车辆的行驶状态和制动需求，实时调整制动液的压力分布，实现最佳的制动力分配效果。正确应用制动力分配原理可以提高制动系统的效能，减少制动时的不稳定现象，提升车辆的安全性和操控性。此外，合理的制动力分配还可以延长制动系统的使用寿命，降低维修和更换成本3。3.2制动匹配方法制动匹配是指根据车辆的特性和需求，选择适当的制动组件和调整制动系统参数的过程。制动匹配方法涉及多个方面，包括制动力分配、制动系统组件的选择和参数调整等。第一，制动力分配是制动匹配的核心内容之一。其目标是在不同工况下将制动力合理分配给各个车轮，以实现最佳的制动效果和车辆稳定性。常用的制动力分配方法包括前后轮制动力比例调整、主从制动系统的联动控制和制动力的动态调整等。这些方法可以通过液压控制和电子控制等手段实现，以确保制动力在各个轮胎之间的均衡分配。第二，制动匹配还需要考虑制动系统的组件选择和参数调整。制动盘、制动片、制动助力器等不同的制动系统组件具有不同的特性。根据车辆的需求和制动系统的特点选择合适的制动组件，可以提高车辆制动性能和可靠性。同时，通过调整制动系统的参数，如制动盘的直径、制动片的摩擦系数、制动助力器的工作压力等，可以进一步优化制动匹配效果。第三，车辆动态模拟和仿真技术在制动匹配中发挥重要作用。通过建立车辆动力学模型，模拟车辆在不同工况下的制动过程，可以评估不同制动匹配方案的效果，并进行优化。仿真技术可以提供详细的数据和图形分析，帮助研发人员更好地理解和调整制动系统的匹配策略，从而提高制动系统的性能和稳定性。4 车辆动态模拟和仿真技术在制动匹配中的应用车辆动态模拟和仿真技术在制动匹配中发挥重要的作用。通过建立精准的车辆动力学模型并进行仿真分析，可以评估不同制动匹配方案的效果，并优化制动系统的设计。第一，车辆动态模拟是通过数学模型模拟车辆在运行过程中的状态和性能。该数学模型考虑了车辆的质量、惯性、悬挂系统、轮胎特性等因素，以及制动系统的工作原理等。通过模拟不同的工况，如加速、制动、转向等操作，可以准确地预测车辆的运行状态、制动效果和稳定性。第二，仿真技术可以模拟和分析不同制动匹配方案对车辆性能的影响。通过在模型中调整制动力分配比例、制动盘和制动片的参数等，可以评估不同方案下车辆的制动性能、稳定性和制动部件的受力情况。仿真技术还可以模拟紧急制动、长时间制动等特殊工况下的制动效果，并分析制动温度、制动衰减等参数的变化。第三，仿真技术还可以提供全面的数据分析和可视化效果，有利于研发人员更好地理解和优化制汽车论坛1352023.6动匹配4。根据仿真结果，研发人员可以比较不同方案的优劣，确定最佳的制动匹配策略。同时，通过应用仿真技术，还可以提前发现制动系统的潜在问题和改进空间，减少实际试验的时间，以及人力、物力成本。5 重型商用汽车持续制动匹配优化与改进5.1基于仿真和优化算法的制动匹配优化基于仿真和优化算法的制动匹配优化可以应用于多个方面，以改进重型商用汽车的持续制动性能和稳定性，而制动力分配优化是其中的关键方面。通过调整制动力在各个轮胎之间的分配比例，可以实现制动力的均衡分布，减少制动不均衡和车辆偏移现象，提高制动稳定性和行驶安全性。此外，制动盘和制动片优化也是制动匹配的重要部分。通过优化制动盘和制动片的材料选择、尺寸设计和摩擦系数等参数，可以提高制动效果，减少制动部件的磨损并降低其温度，增加制动系统的耐久性和可靠性。同时，制动系统压力和力矩的优化也是制动匹配的关键。通过调整主缸、制动助力器等关键组件的参数，可以实现制动系统压力和力矩的最佳输出，提高制动响应速度和制动性能。除此之外，制动系统的动态响应优化也是重要的优化方向。通过仿真和优化算法模拟不同行驶工况，并优化制动系统的响应特性，可以提高车辆对不同工况的适应性和稳定性。由此可见，基于仿真和优化算法的制动匹配优化在制动力分配、制动盘和制动片优化、制动系统压力和力矩优化及动态响应优化等方面具有广泛应用，能够显著提升重型商用汽车的持续制动性能、稳定性和可靠性，并提高车辆行驶安全性和驾乘舒适性。5.2制动系统组件改进和创新制动系统组件的改进和创新是为了提高重型商用汽车的持续制动性能、可靠性和耐久性。在制动系统中，各个组件的设计和创新对制动系统整体性能起着重要作用。第一，制动盘和制动片的改进和创新。通过采用先进的材料和制造工艺，可以提高制动盘和制动片的耐磨性和热稳定性，降低摩擦系数，从而提高制动效果和制动系统的可靠性。此外，采用轻量化设计和结构优化设计，可以减小制动系统的质量，提高车辆的燃油经济性和延长悬挂系统的使用寿命。第二，主缸和制动助力器的改进和创新。主缸是制动系统的核心部件之一，优化其结构和性能可以提高制动力的输出效果，提高制动响应速度和精度。制动助力器的改进和创新可以提供更强的制动力，减小驾驶员的制动力输入，提高车辆驾驶舒适性和操作灵活性5。第三，制动液的改进也是制动系统组件的重要方面。采用高性能的制动液，可以提高制动系统的耐高温性能，减轻制动液的沸点下降程度并减少气泡产生，从而提高制动系统的可靠性和稳定性。5.3在制动匹配中应用新技术和材料新技术和材料在制动匹配中的应用对于改进重型商用汽车的持续制动性能和效果具有重要作用。第一，创新性的制动材料如碳陶瓷制动盘和先进的摩擦材料可以提供更好的制动效果，减少噪声和制动部件磨损，提高制动稳定性和舒适性。第二，电子制动系统能够实时监测车辆状态和驾驶员操作，从而实现精确的制动力控制和分配，提高车辆制动稳定性、安全性和效能。第三，制动辅助系统如制动力分配系统和紧急制动辅助系统可以提供额外支持和保护，提升车辆制动效果和紧急制动安全性。第四，智能化和自适应制动系统可以利用智能技术和算法，根据车辆动态和驾驶员需求进行实时调整，实现最佳制动效果和舒适性，并与其他系统集成，共同提高整体行驶安全性和稳定性。6 结束语对重型商用汽车持续制动匹配进行研究，可以不断改进制动系统的设计和性能，提高行驶安全性和驾乘舒适性。未来，应持续深入探索和应用新的技术和材料，以进一步提升重型商用汽车的持续制动效果，为汽车行业的发展和进步做出贡献。参考文献：1 袁文强.商用车联合制动系统分析 J .汽车实用技术,2 0 2 2(1 9):2 8-3 2.2 高建华.商用车 A M T 轴端制动系统设计与分析 J .重型汽车,2 0 2 3(2):1 7-1 8.3 张磊,李煜,季小芬.商用车制动系统性能分析 J .汽车测试报告,2 0 2 2(2 2):9 2-9 4.4 同晓雅,杜彬,任静媛,等.基于商用车的电子驻车制动控制系统研究 J .汽车电器,2 0 2 2(1 0):6 5-6 6,6 9.5 米家宝,张宏,刘佳康,等.重型车辆用液力缓速器制动力矩性能研究 J .机床与液压,2 0 2 2(1 6):1 5 5-1 5 9.