汽车安全性能检验中的制动效能研究

汽车安全性能检验中的制动效能研究

李文根

广州市顺锦汽车检测服务有限公司 511399

摘要：汽车安全一直是汽车制造商和消费者关注的焦点之一。在汽车安全性能中，制动效能被认为是至关重要的因素之一。汽车的制动系统旨在确保车辆能够在需要时迅速停下来，以避免事故和减少伤害。基于此，本文简单讨论制动效能的安全性能检验价值和影响因素，深入探讨优化途径，以供参考。

关键词：汽车；安全性能检验；制动效能

前言：制动效能是指车辆在制动时能够减速和停车的能力。它包括许多因素，如刹车片和刹车盘的材料质量、制动液的性能、制动系统的调校和刹车踏板的反应速度等。一个优秀的制动系统不仅能够提供高效的制动力，还能在不同的道路和天气条件下保持稳定性。

1.制动效能的安全性能检验价值

制动效能和安全性能检验对汽车的价值非常重要。通过制动效能检验，可以确保车辆的制动系统能够在紧急情况下快速而有效地减速甚至停车，从而降低事故发生的可能性。这对驾驶员和其他道路使用者的安全非常关键。此外，安全性能检验可以帮助确保车辆的整体安全性能符合标准要求，包括安全气囊、安全带等安全辅助系统的功能正常性和触发条件是否符合要求。这对于避免事故以及在事故发生时最大限度地减轻伤害也非常重要。因此，制动效能和安全性能检验的价值在于保障车辆在道路上的安全行驶，保护驾驶员和其他道路使用者的生命和财产安全。

2.影响汽车制动效能的因素

2.1车速对制动效能的影响

车速是影响汽车制动效能的重要因素之一，对制动性能有着直接而显著的影响。车速的高低直接影响着汽车制动时所需的制动距离、制动时间以及制动力的需求，因而成为制动效能的重要影响因素。首先，车速对制动距离产生显著影响。正如物理学的运动学原理所述，汽车制动时所需的制动距离与车速成正比关系。换言之，当车速增加时，制动距离也相应增加。这意味着在高速行驶时，汽车需要更长的距离才能从正常行驶状态完全制动停止，因此对于高速行驶中的制动效能要求更为严格。其次，车速对制动时间造成直接影响。制动时间指的是汽车司机在察觉需要制动并实际开始制动之间的时间间隔。高速行驶时，汽车的视觉和反应时间相对变短，因此制动时间相应变长。而在紧急制动情况下，较长的制动时间意味着汽车将需要更长的时间才能完全停止，这会对制动效能造成负面影响。

2.2制动盘磨损对制动效能的影响

制动盘磨损是影响汽车制动效能的一个重要因素，对制动性能有着直接的影响。制动盘是制动系统中的关键部件之一，经长时间使用后会出现磨损现象，其对制动效能的影响如下所述。首先，制动盘磨损导致接触面积减少，影响制动力的传递。制动盘与制动蹄片（刹车片）之间通过摩擦产生制动力，从而减速或停止汽车。当制动盘磨损严重时，盘面会变得不平坦，接触面积减小，导致制动力的传递减弱。这会导致制动时所产生的摩擦力变小，使得制动性能下降，制动距离增加。其次，制动盘磨损会导致制动温度的升高。制动过程中，摩擦将会产生大量的热量，而制动盘的磨损会增加制动温度的升高。当制动温度超过一定的范围时，制动盘和刹车片的摩擦系数会显著降低，从而降低制动力和制动效能。高温还会导致制动盘变形，进一步影响制动的平稳性和效能。另外，制动盘磨损还会导致制动时的噪音和振动增加。由于制动盘磨损，盘面不平整，使得刹车片与制动盘之间的摩擦产生振动和共振，进而产生噪音。这不仅影响乘车舒适性，还可能对制动性能造成干扰和不稳定因素。

3.汽车安全性能检验中的制动效能优化途径

3.1优化制动管路和传动装置的设计

优化制动管路和传动装置的设计可以显著提高汽车的制动效能，以下是优化制动管路和传动装置设计的主要途径。首先，优化制动管路的布局和尺寸。制动管路的布局和尺寸对制动效能有直接影响。合理的管路布局可以最大程度地减少管路长度和弯曲，减小制动液的压力损失，提高制动灵敏度和制动力的传递效果。适当调整制动管路的截面积和直径，确保制动液能够快速传递并提供足够的制动力。其次，使用高性能的制动材料。制动系统的效能很大程度上取决于制动材料的摩擦性能和热稳定性。选择高摩擦系数的刹车片和刹车盘，可以提高制动力的传递效果和制动性能的稳定性。采用具有良好导热性和耐热性的制动材料，可以有效提高制动系统的热稳定性，防止制动衰减和失效。再次，优化传动装置的设计。传动装置包括制动主缸、制动力传递装置和制动蹄片等组成部分。优化传动装置的设计可以提高制动效能的传递和响应速度。确保制动主缸的设计符合制动系统的要求，提供足够的制动液压力。优化制动力传递装置的结构设计，减小传递装置的弯曲和弹性变形，以最大程度地减少制动信号的损失和传递延迟。此外，优化制动蹄片的结构形式，提高制动力的传递效果和制动片与轮胎的贴合性能。最后，加强制动系统的排气和散热。在制动过程中，由于制动能量转化为热能，容易导致制动系统的过热，降低制动效能。必须确保制动系统具有良好的排气和散热能力。设计合理的制动系统通风道和冷却装置，有效排除制动系统中的热量，保持制动片和制动盘的温度在适宜范围内，以提高制动效能的稳定性和持久性。综上所述，优化制动管路和传动装置的设计是提高汽车制动效能的关键。通过优化管路布局和尺寸、选择高性能制动材料、优化传动装置的设计，并加强排气和散热，可以显著提高汽车的制动效能，提升行车安全性能。在实际应用中，还需根据具体车型和使用环境进行适当调整和优化，以实现最佳的制动效果。

3.2优化制动器的工作特性和受力分布

要优化汽车制动器的工作特性和受力分布，需要充分考虑制动器的设计结构、材料和控制系统等方面，下面将详细说明如何通过这些途径来进行优化。首先，制动器的设计结构是影响其工作特性和受力分布的关键因素之一。通过优化刹车盘和刹车片的尺寸、形状和材料，可以实现制动力的有效转移。提高刹车盘的直径和面积，增加刹车片的摩擦面积，可以有效提高制动力的传输效率，从而减少制动距离，提高制动效能。采用高性能的刹车片材料，如碳陶瓷复合材料，可以提高制动器的耐磨性和抗热性能，保持制动性能稳定。其次，制动器的受力分布是影响其工作特性和耐久性的重要因素。通过优化制动系统的液压传动机构、刹车盘与刹车片的连接方式以及制动力分配系统，可以实现制动力的合理分布，减小刹车片与刹车盘之间的不均匀磨损，提高制动器的使用寿命。合理的受力分布还可以降低刹车盘的变形和热应力，减小制动衰减和制动距离，提高制动效能。再次，制动辅助系统的控制技术也是优化制动器工作特性和受力分布的重要手段。采用先进的电子控制单元（ECU）、制动防抱死系统（ABS）（图1）、电子稳定程序（ESP）等辅助系统，可以实现对制动力的精确控制和分配，提高制动器的工作响应速度和稳定性，减小制动距离，提高制动效能。通过智能化的制动系统，如预测式制动系统，可以根据车速、轮胎附着力和车辆负荷等参数，预测制动需求，优化制动力的调控，进一步提高制动效能。最后，在优化制动器的工作特性和受力分布时，需要充分考虑车辆的整体动力学性能和安全性要求。通过先进的仿真技术和试验验证手段，可以评估不同方案的效果，进一步优化制动器的设计和控制策略，实现最佳的工作特性和受力分布。综上所述，通过优化制动器的设计结构、受力分布和控制系统等方面，可以有效提高汽车制动器的工作特性和受力分布，降低制动距离，提高制动效能，从而实现更安全、稳定的制动性能。汽车制造商和整车工程师们正在不断探索创新，并采用先进的技术手段，努力优化汽车制动系统，以满足日益严格的安全性能要求。

图1 制动防抱死系统示意图

3.3选择适用的制动液和制动油

选择适用的制动液和制动油是汽车制动系统安全性能检验中的重要环节，直接影响着制动效能和系统稳定性。下面将详细说明如何通过选择适用的制动液和制动油来优化汽车制动效能。首先，合适的制动液对汽车制动性能至关重要。制动液主要起到传递压力、防止腐蚀和提供润滑的作用，因此需要具备良好的温度稳定性、耐磨性和防腐蚀性能。一般而言，制动液需要具备较高的沸点和干燥沸点，以确保在制动过程中不会产生气泡和蒸汽锁，从而保持制动系统的可靠性[1]。制动液还需要在低温条件下具备良好的流动性能，以确保在寒冷环境下制动系统正常工作。选择适用的制动液需要根据车辆制动系统的设计要求和工作环境来进行。如在高温高压下工作的高性能制动系统需要选择高性能的制动液，如DOT 4以上规格的制动液，以满足高温工况下的要求，而普通乘用车通常使用DOT 3或DOT 4规格的制动液即可。在制动液的选择上，应严格按照汽车制造商的建议进行，以确保制动系统的安全性和可靠性。其次，选择适用的制动油也对制动系统的性能和可靠性具有重要影响。制动油主要用于润滑制动系统的各个部件，并减少摩擦。适用的制动油需要具备良好的耐高温性能、抗腐蚀性和密封性，以确保制动系统在各种工况下都能够正常工作。在选择适用的制动油时，需要考虑制动系统的工作压力和温度条件。高性能车辆或赛车等工作在极端条件下的制动系统通常需要选择高性能的制动油，以确保在高温、高压工况下依然具备良好的润滑性能。普通乘用车一般使用符合汽车制造商规定的制动油品牌和型号，以确保制动系统的正常运行[2]。除此之外，制动液和制动油的更换周期也影响着制动系统的性能。根据汽车制造商的建议和制动液/油的使用寿命，及时更换制动液和制动油非常重要，以避免因老化或污染导致制动性能下降和制动故障的发生。

3.4调整制动踏板力度和刹车均衡分配

要优化汽车制动效能，调整制动踏板力度和刹车均衡分配是至关重要的。通过优化这些方面，可以实现更稳定、更精确的制动系统响应，提高制动效能，保障行车安全。下面将详细说明如何进行调整以实现优化。首先，调整制动踏板力度是优化制动效能的关键一环。制动踏板力度的大小直接影响着刹车系统的施加压力和制动效果。通过调整制动踏板的力度曲线，可以实现在踩下踏板的不同深度情况下制动力的线性变化，提高制动响应的精确度和可控性[3]。在实际应用中，通过优化主缸、助力器和制动踏板等组件的设计，调整踏板的行程曲线和力度曲线，以实现更符合驾驶员操作习惯和需求的制动踏板力度，从而提高制动系统的操作舒适性和精确性。其次，调整刹车均衡分配是优化制动效能的另一重要手段。刹车均衡分配指的是前后轮制动力的分配比例，其合理调整可以实现车辆在制动时的稳定性和平衡性。根据车辆的动力学特性和悬架布局，调整刹车均衡分配可以确保车辆在制动时前后轮制动力的合理分配，提高制动系统的稳定性和制动效能。例如，对于前置发动机前驱车辆，合理提高后轮的制动力分配比例，可以减小前轮制动压力过大的情况，确保车辆在制动时不易发生打滑或失控的情况。再次，通过先进的电子制动力分配系统，如电子制动力分配系统（EBD）和牵引力控制系统（TCS），可以实现对刹车均衡分配的智能化调整。这些系统可以根据车速、负荷、车辆姿态等多种参数，对前后轮的制动力进行实时监测和调节，以达到最佳的刹车均衡分配，提高制动效能和安全性

[4]。最后，在调整制动踏板力度和刹车均衡分配时，需要充分考虑车辆的整体动力学性能和驾驶特性。通过先进的仿真技术和试验验证手段，可以评估不同方案的效果，进一步优化制动系统的设计和调节策略，实现最佳的制动踏板力度和刹车均衡分配，提高汽车的制动效能和安全性能。

结束语：汽车制动效能作为汽车安全性能检验的重要指标，直接关系到行车安全和驾驶者以及其他道路使用者的生命安全。未来，期待汽车制动系统能够更加智能化、高效化、环保化，为驾驶者和行人带来更安全的道路环境，为全球道路交通安全贡献力量。

参考文献：

[1]王卓周. 矿用汽车机械制动性能仿真研究[J]. 工程机械, 2023, 54 (10): 39-43+7-8.

[2]瞿道海, 曹玲. 电动汽车再生制动控制策略研究[J]. 汽车测试报告, 2023, (12): 146-148.

[3]汤岩峰. 滑动挡车装置整体摩擦块式制动阻尼器可行性分析[J]. 价值工程, 2023, 42 (05): 136-138.

[4]李小强. 汽车盘式制动器的结构及其制动性能评价分析[J]. 机械管理开发, 2022, 37 (11): 285-287.