汽車制動性能檢測方法的探討

汽車制動性能檢測方法的探討

0國內(nèi)汽車檢測診斷設備的發(fā)展背景汽車動態(tài)性能是汽車動態(tài)安全性的重要性能。作為車輛性能測試的最重要指標之一，它直接影響到道路安全和交通效率。近年來我國的汽車制造業(yè)和公路交通運輸業(yè)發(fā)展迅猛,汽車保有量迅速增加并破億,隨之而來的是交通安全和環(huán)境保護等社會問題,使得人們對汽車檢測診斷技術(shù)和設備的需求與日俱增。據(jù)有關(guān)機構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn),造成重大交通事故的原因往往與汽車制動性能差有關(guān),由汽車制動方面的原因所導致的事故在汽車交通事故中占1/3以上,因此提高汽車制動系統(tǒng)檢測技術(shù)的精確性在降低公路交通事故率、提高汽車行駛安全性方面顯得至關(guān)重要。擁有準確、先進的汽車檢測技術(shù),進一步重視和加強車輛制動性能的檢測管理已成為維護社會安全穩(wěn)定的一個重要課題。1從制動性到制動性汽車行駛時在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定,以及汽車在長坡時維持一定車速的能力稱為汽車的制動性。汽車的制動性能指標主要有制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩(wěn)定性。1.1制動距離對速度制動性能的影響制動效能即汽車的制動距離或制動減速度,用汽車在良好路面上以一定初速度制動到停車的制動距離來評價,制動距離越短說明制動性能越好。根據(jù)國家頒布的GB7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》規(guī)定,每類車型的制動距離和制動減速度都有其嚴格對應的標準,如表1所示。1.2振動效率的恒定性汽車制動效能的恒定性指制動器的抗衰退性能,是指汽車高速行駛下長坡連續(xù)制動時,制動器連續(xù)制動效能保持的程度。1.3制動跑偏發(fā)生的安全性能汽車制動穩(wěn)定性是指汽車制動時左右兩側(cè)車輪的制動力不等或左右兩側(cè)制動生效和解除時間不一致、制動力的增減規(guī)律不對稱而造成制動跑偏的性能,或者制動時汽車的某一軸或兩軸發(fā)生橫向滑移造成制動側(cè)滑而失去方向能力的性能。目前主流車型均配置ABS、ESP等配置就是為了提高方向穩(wěn)定性。2檢測汽車鎖的性能的方法傳統(tǒng)的汽車制動性能檢測技術(shù)依據(jù)其檢測方式可分為兩大類:臺試法和路試法。2.1車輪制動力檢測系統(tǒng)臺試法有反力式滾筒制動試驗臺檢驗法和平板式制動試驗臺檢驗法兩種。實際應用中以前者應用較廣泛。工作原理:反力式滾筒制動試驗臺由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動力測試單元和一套指示、控制裝置組成,如圖1所示。每一套車輪制動力測試單元由框架、測量裝置、滾筒組、傳感器等構(gòu)成。進行車輪制動力檢測時被檢汽車駛上制動試驗臺,車輪置于主、從動滾筒之間,放下舉升器,通過延時電路啟動電動機,經(jīng)減速器、鏈傳動和主、從動滾筒帶動車輪低速旋轉(zhuǎn),待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動踏板。車輪在制動器的摩擦力矩作用下開始減速旋轉(zhuǎn),測力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動力大小成比例的電信號,經(jīng)放大濾波后送往A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應數(shù)字量,經(jīng)計算機采集、存儲和處理后檢測結(jié)果由打印機打印出來。2.2測試系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)是在對路試法深入研究的基礎上設計的一種基于虛擬儀器的便攜式汽車制動性能測試系統(tǒng)。(一)硬件設計該測試系統(tǒng)硬件電路主要包括臺式機、各類傳感器、信號調(diào)理電路和多功能數(shù)據(jù)采集卡等。系統(tǒng)功能為:汽車制動性能測試中,臺式機作為硬件系統(tǒng)的核心部分,控制著整個汽車制動測試過程,包括信號的采集、存儲,數(shù)據(jù)的分析、計算,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接收到外界的觸發(fā)信號便開始信號測量,并將數(shù)據(jù)送至信號調(diào)理電路。信號調(diào)理電路主要包括信號調(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,對接收到的模擬信號進行處理。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。硬件設計流程圖如圖2所示。(二)軟件設計為了便于制動測試過程數(shù)據(jù)的采集與分析處理,軟件設計采用模塊化的設計思想。該軟件測試系統(tǒng)分為踏板力測試模塊、加速度測試模塊、距離測試模塊、MDFF計算模塊、性能評價模塊、滑移率測試模塊和顯示模塊。考慮到實際測試中由于實驗設備、電路或其它隨機因素可能會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響,為避免干擾,設計采用了多次疊加求均值的方法來減少隨機誤差。軟件設計模塊圖如圖3所示。(三)實驗數(shù)據(jù)與分析利用該測試系統(tǒng)對車輛進行實際操作試驗,得到的數(shù)據(jù)關(guān)系曲線圖和測試結(jié)果如圖5、圖6、表2所示。在評價汽車制動性能時,因為制動過程連續(xù)所以用某一點值代表誤差太大,瞬時減速度曲線的形狀又復雜,故ECER13和GB7258標準采用充分發(fā)出的平均減速度(MFDD)來表示,其計算公式為:式中,MFDD為充分發(fā)出的平均減速度,V為試驗車制動初速度(km/h),Vb為0.8V試驗車速(km/h),Ve為0.1V試驗車速(km/h),Sb為試驗車速從V到Vb的行駛距離(m),Se為試驗車速從V到Ve的行駛距離(m)。根據(jù)公式由電腦呈現(xiàn)出的汽車制動時充分發(fā)出的平均減速度與時間關(guān)系的曲線圖如圖5所示。在MFDD的最高點,電子控制單元必須發(fā)出使輪速降速降低的增壓指令,以達到制動的目的,在最低點,電子控制單元又發(fā)出使輪速升高的減壓信號,實現(xiàn)了汽車制動效能和汽車制動穩(wěn)定性功能,并可以避免車輪抱死。由曲線圖6看出,車輪的滑移率在15%~25%范圍內(nèi)波動,滿足汽車對ABS的要求,保證汽車的制動方向的穩(wěn)定性,實現(xiàn)了汽車制動穩(wěn)定性和制動效能的恒定性功能。表2數(shù)據(jù)是該測試系統(tǒng)與傳統(tǒng)測試系統(tǒng)取得數(shù)據(jù)的匯總對比,發(fā)現(xiàn)該汽車制動性能測試系統(tǒng)比傳統(tǒng)測試方法更接近于汽車實際狀況,誤差更小。2.3測試系統(tǒng)的優(yōu)越性通過對兩種檢測方法分析對比可以看出,臺檢法具有操作安全性能好,不需裝卸測試儀具,檢測效率高,重復性好等優(yōu)點,而且不受場地、天氣等外界因素影響,是目前多數(shù)汽車綜合性能檢測站都采用的汽車制動性能檢測方法。但臺檢法對于后置發(fā)動機大客車、三輪汽車及某些帶ABS防抱死系統(tǒng)的車輛,有誤判的可能,即把合格的車輛判為不合格等,所以該方法并不能完全反映汽車行駛制動的真實效果,其檢測準確度也低于本文提出的測試系統(tǒng)。路試法能夠真實地反映汽車動態(tài)的制動性能,微處理單元對采集到的數(shù)據(jù)的處理能力大大增強,提高了檢測精度和可靠度。路試法還解決了臺試制動性能試驗臺無法測試制動距離的缺點,并且針對軸荷超過檢驗設備允許承載能力的車輛、多軸無法上線的車輛或一些臺檢法不合格的車輛進行檢驗,是機動車安全技術(shù)臺檢法的一種有效補充。由試驗得出,該測試系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的路試檢測法。隨著集成電路和電子計算機技術(shù)的發(fā)展,新的檢測技術(shù)不斷被用于路試檢測系統(tǒng)中,精度高而成本低,體積小而操作快捷的便攜式汽車制動性能檢測儀是該檢測技術(shù)的發(fā)展方向。3車輛制動性能檢測所取得的發(fā)展3.1根據(jù)汽車制動測試系統(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)檢測方法具有檢測精度高、可靠性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。對汽車制動性能的檢測以及檢測設備的發(fā)展有很重要的實用價值。3.2車輛制動性能檢測是一個綜合的檢測過程,目前我國的汽車制動性能檢測方法各有其優(yōu)點與不足,難于滿足