汽车的制动性能是行车安全的重要保障。很多重大交通事故都是由于汽车的制动性能差而导致的。汽车的制动性能与汽车的结构和使用条件有很大的关系。比如汽车轴间负荷的分配、载质量、制动系统结构、是否利用发电机制动、行驶速度、道路情况及驾驶方法等,都会对制动性能产生一定程度的影响。
一、汽车制动性能评价指标
当前评价汽车制动性能的要素有很多,得到普遍认同的有这样几个方面:一是制动的效能,其评价方法是在良好的路面,汽车以一定的初速度制动,通过到停车时的制动距离或者是制动时的汽车减速度来评价;二是制动效能的恒定性,主要是检验对抗热衰退的能力,通过对汽车在高速行驶或者是下长坡过程中出现连续制动时,制动效能的保持程度来衡量;三是制动方向稳定性,这主要是指汽车在制动时不跑偏,不侧滑和不失去转向能力。
二、对汽车车轮防抱死及汽车制动力的调节
1.车轮的防抱死
汽车在制动时,前轮抱死会使汽车失去转向的能力。在滑移率S=10%~20%的时候,附着系数达到最大;而在车轮完全抱死,也就是滑移率S=100%的时候,附着系数是呈现下降的趋势。由于轮胎和地面之间有着潜在的附着能力,而为了充分发挥这种能力,使得汽车制动性要求得到全面的满足,已采用了多种型式的制动防抱死装置。而这种装置,可以使得车轮不会出现完全抱死的状况,并且让车轮处于滑移率在10%~20%,之间。这样纵向附着系数是最大的,侧向附着系数也能达到很大,汽车也因此在制动过程中能够具有较强的抗后轴侧滑能力,使得汽车的行驶方向上稳定性极强,还具有良好的转向操纵性。而通过峰值附着系数,可以使制动效能更为充分的发挥出来,从而大大提高制动减速度并缩短制动距离。
2.汽车制动力的调节
对汽车制动力进行调节是为了防止在制动时后轮抱死,而出现侧滑的危险。汽车在前、后轮制动力的实际分配线应该总是在理想曲线的下方。这样可以大大减少前轮失去转向能力的倾向,并使得制动系效率得到提高。在现代汽车制动系中都装有各种压力调节装置,这样可以使汽车更具优越性。
压力调节装置有很多种类,而常见的主要有限压阀、比例阀、载荷控制比例阀及载荷控制限压阀。
当我们采用比例阀作为压力调节装置时,在制动系油压达到某一值以后,比例阀能够对前、后轮制动器油压进行自动调节,来让前、后轮制动器制动力能够维持直线关系,且直线的斜率要小于45°。
三、影响汽车制动性能因素
1.汽车载质量
汽车的制动性能受到很多因素的影响,汽车的载质量是其中之一。对于有着较大载质量的汽车,在前、后轮的制动器设计上,常规情况下是不能保证任何的道路条件都可以使制动力同时达到附着极限,这也造成了汽车的制动距离会受到载质量的较大影响,会因为载质量的不同而产生差异。经过实践证明得到,载质量在3t以上的汽车,每增加约1t质量,制动距离也会平均增加1m。哪怕是针对同一辆汽车,也会由于装载质量和方式的不同,重心位置的变动,对汽车的制动距离造成不同的影响。
2.制动初速度
在制动初速度较高时,制动过程中要消耗的运动能量也就越大,制动距离会出现延长。制动初速度越高的时候,利用制动器所转化出来的热量也就越来越多,制动器的温度也会随之增高。制动蹄片在摩擦性能上会由于温度的升高而降低,这会使得制动力出现衰减,制动距离增加。
3.汽车的车轮制动器
通常情况下,影响汽车车轮制动器性能的因素主要有摩擦副、制动鼓的构造和材料,而摩擦力矩及制动效能在热衰退方面有较大的影响。所以在设计制造车轮制动器时,要注重选用好的结构型式及材料,并在使用维修过程中,注意摩擦片的选用。
汽车制动器的效率不尽相同,这主要是由于不同制动器在结构型式上存在显著的差异:若制动器效能因数较大,则在制动鼓半径和制动器的张力相同时,制动器所产生的制动力矩也就相对较大;若制动器摩擦副的摩擦系数较低,则制动器的制动力矩也会出现明显的下降,导致汽车制动性能的稳定性相对较差。
4.利用发电机制动
制动时对阻力矩的要求较高,可以将发动机的内摩擦力矩和泵气损耗来作为阻力矩。发动机要比制动器的散热能力强得多,发动机在单位时间内约有相当于功率1/3的热量一定要传递到冷却介质中去。所以,发动机可以辅助制动器制动。
发动机制动一般应用于减速制动及在下坡时要使车速保持不变的惯性制动,下长坡时要使用上坡的挡位(低速挡)。需要注意的是在紧急情况下制动,发动机不仅起不到制动的效果,还会消耗一部分制动力来克服发动机在旋转质量方面的惯性力。所以,紧急制动时要及时将发动机与传动系连接脱开。
在制动效果方面,发动机对汽车的制动性有着很大的影响。其不仅可以在很长的一段时间内发挥制动作用,还能够减轻车轮制动器负担,而传动系其在差速器的作用下,也可以将制动力矩在左右车轮上平均分配,这样使得侧滑甩尾情况出现的可能性大大降低。在光滑路面,发动机制动显现出更为明显的效果。
四、改善汽车制动性能的措施及安全控制
1.降低制动器制动时间
要使得制动器结构得到更好的改善,就需要减少制动器的作用时间,这也是缩短制动距离的有效措施之一。比如对红旗CA770轿车,将其真空助力制动改为压缩空气助力制动之后,再以30km/h的速度做制动试验,制动的最大减速度会由7.25m/s2增至7.65m/s2;时间上也减少了0.06s;在制动距离上由14.37m减少到13.晓m。这些制动器改进措施,都能够真正有效的使制动性能得到改善,大大提高安全性。
如图1为《Autoear》杂志对各种装有真空助力器的轿车进行制动试验的结果,而根据制动距离得出来的拟合曲线。这也仅仅是代表上世纪90年代汽车的制动性能水平。
现代汽车又运用了很多的先进技术来提高制动性能,主要是通过使摩擦系数始终在很高的水平,改善散热效果等方面着手。
2.增加制动减速度
在地面制动力充分发挥的情况下,制动器的制动力越大,制动减速度也就越大,制动时间越小,制动距离越短。可以运用通风盘式制动器来提高制动器制动力及制动效能的恒定性;车轮和地面之间是否可以为汽车提供一个有效地地面制动力这也是一个极为重要的因素,可以选用子午线轮胎,提高附着系数。
五、结束语
通过对汽车制动性能影响因素的分析,我们可以提出更多的辅助制动控制方案,可以不断地对汽车制动性能进行改革创新,从而促进汽车制动性能有更大程度的提高,更可靠地保障汽车的安全性能。