制動失效狀態(tài)分析及試驗?zāi)M

1、制動失效狀態(tài)分析及試驗?zāi)M金約夫 王 兆（中國汽車技術(shù)研究中心 天津 300162）摘要：行車制動失效后的性能要求和失效試驗在ECE 制動法規(guī)體系中占據(jù)了重要地位， 也是汽車制動試驗的重點和難點。本文從制動系統(tǒng)的定義出發(fā)，比較分析能源失效和部件 失效的技術(shù)要求，對各類制動系失效后果及試驗?zāi)M進行了全面闡述。作為國際汽車技術(shù)法規(guī)協(xié)調(diào)的重要成果，ECE R13-H 在世界上許多國家得到日益廣泛的應(yīng)用，逐漸取代ECE R13成為乘用車制動系統(tǒng)型式認證的主要依據(jù)。目前，全國汽車標(biāo)準化技術(shù)委員會正根據(jù)R13-H 制定中國的乘用車制動標(biāo)準。準確理解R13-H 的技術(shù)內(nèi)容，并根據(jù)中國乘用車技術(shù)和產(chǎn)品現(xiàn)狀等進

2、行適當(dāng)?shù)娜∩嵝薷?，使?biāo)準符合我國國情，提高中國乘用車的技術(shù)水平和競爭力是標(biāo)準制定過程中面臨的一項重大課題。本文嘗試以R13-H 為基礎(chǔ)，參照ISO 6597以及VCA 等檢測機構(gòu)的試驗方法，對各類行車制動失效對應(yīng)的車輛狀態(tài)、失效原因、模擬要求等作探討性介紹。注：R13-H 條款號用標(biāo)注。1 相關(guān)定義1.1 按供能方式分類的行車制動系根據(jù)供能方式的不同，GB/T 5620（ISO 611）將制動系分為人力制動系、助力制動系、動力制動系、慣性制動系、重力制動系和彈簧制動系等。其中，人力制動系、助力制動系和動力制動系等三種形式可用作行車制動系，如圖1所示。產(chǎn)生制動力所需的能僅由駕駛員的體力提供。產(chǎn)生

3、制動力所需的能是由一個或多個供能裝置（不包括駕駛員的體力）提供。例如，氣制動系、液壓動力制動系、氣頂液制動系。注：本定義不包括在供能失效情況下，駕駛員依靠作用在本系統(tǒng)上的操縱力也能增加制動力的制動系。1.2 具有儲能的液壓制動裝備在R13-H 中專門提到了具有儲能的液壓制動裝備，即由存儲在儲能器中的壓力液體供能的制動裝備，壓力液體由具有限壓裝置的液壓泵供給，限壓值由制造商規(guī)定。此處將儲能限定為液壓，因此，R13-H 所指的液壓制動系是指全動力液壓制動系。 1.3 傳輸裝置傳輸裝置是指處于控制裝置和制動器之間并使二者實現(xiàn)功能連接的零部件組合。傳輸裝置可為機械式、液壓式、氣壓式、電力式或混合式。制

4、動力由駕駛員體力以外的能源提供或助力時，應(yīng)將儲能器視為傳輸裝置的一部分。2 總體要求連接桿件、制動氣室、輪缸及其活塞、制動臂及凸輪軸總成等法規(guī)規(guī)定不易失效的零部件以外的任何零部件發(fā)生斷裂或行車制動系發(fā)生其它任何失效 （失靈、儲存的能量部分或全部泄露），未受失效影 響的那部分行車制動系必須能按應(yīng)急制動的要求使車輛停住。這是R13-H 關(guān)于行車制動失效最為概括、最為根本的要求，對行車制動系可能發(fā)生的失效和失效后應(yīng)達到的性能要求作了總體上的說明。在本條款的涵蓋下，行車制動系失效包括管路斷裂、真空泵/液壓泵/空壓機失效、管路失效導(dǎo)致儲能泄露等原因造成的能量失效和部件失效。 3 能量失效 3.1 助力制

5、動系根據(jù)GB/T5620按供能方式對制動系的分類，可以判斷，本條款的規(guī)定不適用于動力制動系和人力綜合法規(guī)的要求，可以將助力制動系分為兩類。其中一類，在制動系沒有任何能量存儲的情況下，僅靠駕駛員體力操縱行車制動控制裝置就能保證規(guī)定的應(yīng)急制動；可認為其傳輸裝置只需一個儲能器即可，且不必要求儲能裝置具有規(guī)定的容量；對此，可進一步理解為法規(guī)對儲能器的個數(shù)和存儲容量沒有任何要求。對該類車輛，在進行試驗?zāi)M時必須考慮制動系統(tǒng)發(fā)生失效導(dǎo)致助力作用完全喪失這一最惡劣情形。而另一類助力制動系僅靠駕駛員體力無法達到規(guī)定的應(yīng)急制動，必須借助儲能方可實現(xiàn)；根據(jù)法規(guī)要求，該類系統(tǒng)須安裝兩個或兩個以上、滿足一定容量要求的

6、儲能裝置，在試驗時必須對其存儲容量進行檢查，如圖2所示。 3.2 動力制動系制動系，而是針對助力制動系的儲能器個數(shù)的規(guī)定。 當(dāng)制動系傳輸裝置（包括儲能器）任何部分失效時，應(yīng)繼續(xù)向未受失效影響的部分供能，確保以規(guī)定的應(yīng)急制動效能使車輛停駛。該條件必須以自動方式或利用在車輛靜止時易于啟動的裝置來實現(xiàn)。顯而易見，對采用雙能源-雙儲能器構(gòu)成雙供能回路的助力系統(tǒng)/動力系統(tǒng)，當(dāng)其中一條回路發(fā)生失效（無論是管路失效還是能源失效）時，另外一條管路仍然能夠持續(xù)供能，從而確保車輛達到規(guī)定的應(yīng)急制動性能。對采用單能源-雙儲能器的助力系統(tǒng)/動力系統(tǒng)，可通過安裝多回路壓力保護閥等裝置構(gòu)成兩個分立回路來實現(xiàn)雙回路的功能，

7、使每個回路獨立工作、互不影響，確保在能源工作正常的情況下，從而能夠在其中一條分立回路失效時滿足繼續(xù)供能的要求。只有一個能源（真空泵/空壓機/液壓泵）且未根據(jù)GB/T 5620，制動能源是指供能裝置中產(chǎn)生能量的部分。除駕駛員體力以外，行車制動所需的能量主要有三種形式：即空壓機產(chǎn)生的氣壓能、液壓泵產(chǎn)生的液壓能和真空泵產(chǎn)生的真空，對汽油車，還可以直接利用發(fā)動機真空作為能量。盡管R13-H 規(guī)定液壓泵、空氣壓縮機和真空泵等產(chǎn)生能源的裝置的驅(qū)動方式是可靠的。但鑒于能源對車輛制動性能的重要性，法規(guī)仍然對液壓泵失效后的供能情況進行檢查，要求動力制動系和不依靠儲能就無法滿足應(yīng)急制動性能的助力制動系，除滿足繼續(xù)

8、供能的要求外，進行能耗試驗，通過模擬能源失效對儲能器的存儲容量進行檢查。此外，法規(guī)附件4-1.2還對具有能量存儲的液壓制動系作了進一步規(guī)定：從符合制造商規(guī)定但不超過開啟壓力的壓力開始，在不給儲能裝置補充能量的情況下，對行車制動進行8次全行程促動后，在進行第9次制動時仍能達到規(guī)定的應(yīng)急制動性能。 4 部件失效 4.1 ABS 失效附件6-4.2規(guī)定：只影響防抱制動功能的單個電路功能失效時，行車制動性能不得低于發(fā)動機脫開的0-型試驗規(guī)定性能的80%，其對應(yīng)的制動距離為0.1V+0.0075V2(m，充分發(fā)出的平均減速度為5.15m/s2。附件6-4.1對ABS 失效的類型作了明確的規(guī)定，即影響到系

9、統(tǒng)功能和性能要求的電路故障和傳感器工作不正常，包括供電電路、控制其外電路、控制器和調(diào)節(jié)器失效。在ABS 系統(tǒng)中，閥體常開或常閉是一種較為罕見但非常惡劣的失效條件。但法規(guī)對此未作進一步規(guī)定。原因有二，一是在其范疇內(nèi)閥體屬于不易失效部件，二是閥體失效所導(dǎo)致的后果與管路失效相同。 4.2 制動力分配系統(tǒng)失效當(dāng)通過專門裝置（如由車輛懸架機械控制）滿足制動力分配要求時，在該裝置控制系統(tǒng)失效（如控制連接斷開）時，在發(fā)動機脫開的0型試驗條件下仍能以不超過0.1V+ 0.0100V 2（m ）的制動距離和不低于3.86m/s2充分發(fā)出的平均減速度使車輛停駛。根據(jù)VCA 和ISO 標(biāo)準對制動力分配系統(tǒng)失效的規(guī)定

10、，所謂制動力分配系統(tǒng)包括感載閥、減壓閥、比例閥、慣性閥（也稱G 閥）以及融合多種功能的組合閥（如感載比例閥），也包括電子制動力分配系統(tǒng)（EBD ）。值得注意的是，制動力分配系統(tǒng)失效將導(dǎo)致制動壓力調(diào)節(jié)功能喪失，改變制動力在前后車軸以及左右車輪的分配情況，影響車輛的制動穩(wěn)定性。同時，鑒于車輛空載和滿載條件下的軸荷分配不同，受制動力分配系統(tǒng)的影響也不同，因此，通常需要在空載和滿載條件下分別進行試驗。 5 失效報警5.1 報警信號的一般要求色光學(xué)報警信號和聲學(xué)報警信號三種，其工作條件也不相同：紅色報警信號用于指示導(dǎo)致無法達到規(guī)定的行車制動性能或使兩條獨立行車制動回路中的至少一條無法工作的制動裝備失效；聲學(xué)報警信號可用于傳輸裝置失效后無法繼續(xù)供能但可以滿足能耗試驗要求的車輛，聲學(xué)報警信號不得在光學(xué)信號之前報警。 5.2 報警信號的工作條件的一條回路失效，使失效回路的管路壓力在整個試 驗過程中保持為零，具體可采用下列作法。a ）可通過“失效閥”使閥控回路與儲液罐一條回路相開通（ISO 、VCA 方法），如圖3所示。b ）在一條回路中安裝截止閥使制動器與主缸部分斷開。應(yīng)在行車制動控制裝置松開至少1s 后關(guān)閉截止閥（ISO 方法）