汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)方法的探討

汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)方法的探討

0國(guó)內(nèi)汽車(chē)檢測(cè)診斷設(shè)備的發(fā)展背景汽車(chē)動(dòng)態(tài)性能是汽車(chē)動(dòng)態(tài)安全性的重要性能。作為車(chē)輛性能測(cè)試的最重要指標(biāo)之一，它直接影響到道路安全和交通效率。近年來(lái)我國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)和公路交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅猛,汽車(chē)保有量迅速增加并破億,隨之而來(lái)的是交通安全和環(huán)境保護(hù)等社會(huì)問(wèn)題,使得人們對(duì)汽車(chē)檢測(cè)診斷技術(shù)和設(shè)備的需求與日俱增。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn),造成重大交通事故的原因往往與汽車(chē)制動(dòng)性能差有關(guān),由汽車(chē)制動(dòng)方面的原因所導(dǎo)致的事故在汽車(chē)交通事故中占1/3以上,因此提高汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的精確性在降低公路交通事故率、提高汽車(chē)行駛安全性方面顯得至關(guān)重要。擁有準(zhǔn)確、先進(jìn)的汽車(chē)檢測(cè)技術(shù),進(jìn)一步重視和加強(qiáng)車(chē)輛制動(dòng)性能的檢測(cè)管理已成為維護(hù)社會(huì)安全穩(wěn)定的一個(gè)重要課題。1從制動(dòng)性到制動(dòng)性汽車(chē)行駛時(shí)在短距離內(nèi)停車(chē)且維持行駛方向穩(wěn)定,以及汽車(chē)在長(zhǎng)坡時(shí)維持一定車(chē)速的能力稱為汽車(chē)的制動(dòng)性。汽車(chē)的制動(dòng)性能指標(biāo)主要有制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的恒定性和制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性。1.1制動(dòng)距離對(duì)速度制動(dòng)性能的影響制動(dòng)效能即汽車(chē)的制動(dòng)距離或制動(dòng)減速度,用汽車(chē)在良好路面上以一定初速度制動(dòng)到停車(chē)的制動(dòng)距離來(lái)評(píng)價(jià),制動(dòng)距離越短說(shuō)明制動(dòng)性能越好。根據(jù)國(guó)家頒布的GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定,每類(lèi)車(chē)型的制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度都有其嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),如表1所示。1.2振動(dòng)效率的恒定性汽車(chē)制動(dòng)效能的恒定性指制動(dòng)器的抗衰退性能,是指汽車(chē)高速行駛下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí),制動(dòng)器連續(xù)制動(dòng)效能保持的程度。1.3制動(dòng)跑偏發(fā)生的安全性能汽車(chē)制動(dòng)穩(wěn)定性是指汽車(chē)制動(dòng)時(shí)左右兩側(cè)車(chē)輪的制動(dòng)力不等或左右兩側(cè)制動(dòng)生效和解除時(shí)間不一致、制動(dòng)力的增減規(guī)律不對(duì)稱而造成制動(dòng)跑偏的性能,或者制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的某一軸或兩軸發(fā)生橫向滑移造成制動(dòng)側(cè)滑而失去方向能力的性能。目前主流車(chē)型均配置ABS、ESP等配置就是為了提高方向穩(wěn)定性。2檢測(cè)汽車(chē)鎖的性能的方法傳統(tǒng)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)技術(shù)依據(jù)其檢測(cè)方式可分為兩大類(lèi):臺(tái)試法和路試法。2.1車(chē)輪制動(dòng)力檢測(cè)系統(tǒng)臺(tái)試法有反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)法和平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)法兩種。實(shí)際應(yīng)用中以前者應(yīng)用較廣泛。工作原理:反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成,如圖1所示。每一套車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架、測(cè)量裝置、滾筒組、傳感器等構(gòu)成。進(jìn)行車(chē)輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)被檢汽車(chē)駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),車(chē)輪置于主、從動(dòng)滾筒之間,放下舉升器,通過(guò)延時(shí)電路啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車(chē)輪低速旋轉(zhuǎn),待車(chē)輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板。車(chē)輪在制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開(kāi)始減速旋轉(zhuǎn),測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào),經(jīng)放大濾波后送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量,經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后檢測(cè)結(jié)果由打印機(jī)打印出來(lái)。2.2測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是在對(duì)路試法深入研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種基于虛擬儀器的便攜式汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)。(一)硬件設(shè)計(jì)該測(cè)試系統(tǒng)硬件電路主要包括臺(tái)式機(jī)、各類(lèi)傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和多功能數(shù)據(jù)采集卡等。系統(tǒng)功能為:汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試中,臺(tái)式機(jī)作為硬件系統(tǒng)的核心部分,控制著整個(gè)汽車(chē)制動(dòng)測(cè)試過(guò)程,包括信號(hào)的采集、存儲(chǔ),數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算,結(jié)果的輸出顯示等功能。踏板力傳感器和加速度傳感器當(dāng)接收到外界的觸發(fā)信號(hào)便開(kāi)始信號(hào)測(cè)量,并將數(shù)據(jù)送至信號(hào)調(diào)理電路。信號(hào)調(diào)理電路主要包括信號(hào)調(diào)整電路、阻抗變換電路、電壓控制放大電路和觸發(fā)電路等部分,對(duì)接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集卡是系統(tǒng)外置硬件的核心部分,滿足采樣頻率、輸入精度、A/D轉(zhuǎn)換速度與分辨率等技術(shù)指標(biāo)。硬件設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。(二)軟件設(shè)計(jì)為了便于制動(dòng)測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)的采集與分析處理,軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。該軟件測(cè)試系統(tǒng)分為踏板力測(cè)試模塊、加速度測(cè)試模塊、距離測(cè)試模塊、MDFF計(jì)算模塊、性能評(píng)價(jià)模塊、滑移率測(cè)試模塊和顯示模塊?？紤]到實(shí)際測(cè)試中由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、電路或其它隨機(jī)因素可能會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響,為避免干擾,設(shè)計(jì)采用了多次疊加求均值的方法來(lái)減少隨機(jī)誤差。軟件設(shè)計(jì)模塊圖如圖3所示。(三)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析利用該測(cè)試系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)際操作試驗(yàn),得到的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線圖和測(cè)試結(jié)果如圖5、圖6、表2所示。在評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)性能時(shí),因?yàn)橹苿?dòng)過(guò)程連續(xù)所以用某一點(diǎn)值代表誤差太大,瞬時(shí)減速度曲線的形狀又復(fù)雜,故ECER13和GB7258標(biāo)準(zhǔn)采用充分發(fā)出的平均減速度(MFDD)來(lái)表示,其計(jì)算公式為:式中,MFDD為充分發(fā)出的平均減速度,V為試驗(yàn)車(chē)制動(dòng)初速度(km/h),Vb為0.8V試驗(yàn)車(chē)速(km/h),Ve為0.1V試驗(yàn)車(chē)速(km/h),Sb為試驗(yàn)車(chē)速?gòu)腣到Vb的行駛距離(m),Se為試驗(yàn)車(chē)速?gòu)腣到Ve的行駛距離(m)。根據(jù)公式由電腦呈現(xiàn)出的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)充分發(fā)出的平均減速度與時(shí)間關(guān)系的曲線圖如圖5所示。在MFDD的最高點(diǎn),電子控制單元必須發(fā)出使輪速降速降低的增壓指令,以達(dá)到制動(dòng)的目的,在最低點(diǎn),電子控制單元又發(fā)出使輪速升高的減壓信號(hào),實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)制動(dòng)效能和汽車(chē)制動(dòng)穩(wěn)定性功能,并可以避免車(chē)輪抱死。由曲線圖6看出,車(chē)輪的滑移率在15%~25%范圍內(nèi)波動(dòng),滿足汽車(chē)對(duì)ABS的要求,保證汽車(chē)的制動(dòng)方向的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)制動(dòng)穩(wěn)定性和制動(dòng)效能的恒定性功能。表2數(shù)據(jù)是該測(cè)試系統(tǒng)與傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)取得數(shù)據(jù)的匯總對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)比傳統(tǒng)測(cè)試方法更接近于汽車(chē)實(shí)際狀況,誤差更小。2.3測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)越性通過(guò)對(duì)兩種檢測(cè)方法分析對(duì)比可以看出,臺(tái)檢法具有操作安全性能好,不需裝卸測(cè)試儀具,檢測(cè)效率高,重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),而且不受場(chǎng)地、天氣等外界因素影響,是目前多數(shù)汽車(chē)綜合性能檢測(cè)站都采用的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)方法。但臺(tái)檢法對(duì)于后置發(fā)動(dòng)機(jī)大客車(chē)、三輪汽車(chē)及某些帶ABS防抱死系統(tǒng)的車(chē)輛,有誤判的可能,即把合格的車(chē)輛判為不合格等,所以該方法并不能完全反映汽車(chē)行駛制動(dòng)的真實(shí)效果,其檢測(cè)準(zhǔn)確度也低于本文提出的測(cè)試系統(tǒng)。路試法能夠真實(shí)地反映汽車(chē)動(dòng)態(tài)的制動(dòng)性能,微處理單元對(duì)采集到的數(shù)據(jù)的處理能力大大增強(qiáng),提高了檢測(cè)精度和可靠度。路試法還解決了臺(tái)試制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)無(wú)法測(cè)試制動(dòng)距離的缺點(diǎn),并且針對(duì)軸荷超過(guò)檢驗(yàn)設(shè)備允許承載能力的車(chē)輛、多軸無(wú)法上線的車(chē)輛或一些臺(tái)檢法不合格的車(chē)輛進(jìn)行檢驗(yàn),是機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)臺(tái)檢法的一種有效補(bǔ)充。由試驗(yàn)得出,該測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的路試檢測(cè)法。隨著集成電路和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,新的檢測(cè)技術(shù)不斷被用于路試檢測(cè)系統(tǒng)中,精度高而成本低,體積小而操作快捷的便攜式汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)儀是該檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。3車(chē)輛制動(dòng)性能檢測(cè)所取得的發(fā)展3.1根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以看出,該處理系統(tǒng)檢定的數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)檢測(cè)方法具有檢測(cè)精度高、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)汽車(chē)制動(dòng)性能的檢測(cè)以及檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展有很重要的實(shí)用價(jià)值。3.2車(chē)輛制動(dòng)性能檢測(cè)是一個(gè)綜合的檢測(cè)過(guò)程,目前我國(guó)的汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)方法各有其優(yōu)點(diǎn)與不足,難于滿足