汽车制动性能检测技术探究与应用

　汽车制动性能直接影响车辆的安全性、舒适性，是汽车安全行驶的前提。汽车制动性能的检测也是车辆年检、营运车辆年审时的一个重要判定项目，重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关。
汽车制动不良现象一旦发生，轻则造成制动无力、制动拖滞、制动踏板跳动、制动距离过长、制动跑偏；重则产生制动侧滑现象，出现车头平直向前，而车尾已滑向一侧，驾驶者失去对车辆的方向控制作用，极易造成后方车辆追尾，酿成惨烈的交通事故。
判断汽车制动系的工作性能是否合格，可在汽车性能检测站检测，主要参数有：制动力、制动距离和制动减速度等3个。实际工作中主要对制动力或制动距离的合格与否进行判定。

表1 制动距离和制动稳定性要求

图1 汽车制动全过程
一、汽车制动全过程的评价
（一）汽车全制动时间
制动的全过程中制动时间包括4个阶段，如图1所示。
1. 驾驶者反应时间t0：该时间在0.3～1.0 s左右，只与驾驶者自身有关，与汽车无关；——该阶段汽车正常行驶。
t0′——信号反应时间（s）
t0″——换踏时间（s）
2. 制动器作用时间t1+t2:该时间在0.2～0.8 s 左右，间接反映制动性能的好坏；
t1——制动器反应时间（s），即消除空行程时间；——该阶段汽车正常行驶。
t2—— 制动器制动力上升时间（s）；——该阶段汽车减速行驶。
3. 持续制动时间t3；——该阶段汽车减速行驶直至停车。
该阶段可检测出各轮制动力增长过程中的全部数据，包括整车制动率、前后轴制动率、制动力不平衡率的大小，以评价汽车制动性能的好坏。
4. 制动释放时间t4：——该阶段汽车已完全停车。
该时间在0.2～1.0 s 左右，对本次制动过程没有影响，对下次起步时间带来影响。
该阶段制动已解除，此时仍存在的一些残余制动阻力即阻滞力，可通过制动试验台评价各轮阻滞率的大小。
（二）制动距离
制动距离是指汽车在一定的初速度下制动，从驾驶者脚接触制动踏板到汽车停住为止所驶过的距离。即图1汽车制动全过程中t1+t2+t3时间段内，汽车驶过的距离。
制动距离是评价汽车制动性能最直观的参数，是一个整车制动性能参数，不能单独反映各车轮的制动状况。对台试制动性能数据有质疑时，可以采用路试测试制动距离或通过制动时整车的偏驶状况（对于乘用车，制动稳定性要求，车辆任何部位不得超出试车道2.5 m的宽度）来复检制动性能，并以满载路试的检验结果为准，如表1。路试中如果采用五轮仪测试制动距离，可达到较高的准确度。
（三）制动跑偏
制动跑偏指汽车制动时，自动向左或向右偏驶而脱离原来的行驶方向的现象。制动跑偏的车辆，驾驶者在行车过程中需要不断修正方向盘，在高速下行车极易发生交通事故。制动跑偏的检测方法：我国的《机动车安全技术检验项目和方法》（GB21861-2008）中“8.2.3制动系”规定：车辆以20 km／h 左右的速度正直行驶，双手轻扶方向盘，急踩制动踏板后迅速放松（点刹），初步掌握车辆制动协调时间、释放时间和有无跑偏现象。
（四）制动系统的磨合
美国对制动系统的磨合规定是指汽车以80 km/h的速度减速制动至停车200 次，每次制动后要保持一定的冷却期。磨合期后，可根据厂家的说明书对制动系统进行人工调节。我国国标尚未提出相应的检验要求。
（五）发动机熄火制动
美国标准规定，车辆满载，以100 km/h的速度行驶，必须在70 m内停下来。反复试验6 次达到要求，则发动机熄火制动合格。我国国标尚未提出相应的检验要求。
（六）驻车制动
车辆空载状态下，要求驻车制动系统能够独立保证汽车（对总质量为整备质量1.2 倍以上的车辆）在20%坡道上，正、反2个方向使车辆保持固定不动，其时间不应少于2 min。
（七）热衰退
在制动中，有大约90%的转化热量首先储存在制动盘（鼓式制动器则几乎是100%封闭在制动底板和制动鼓之间的空隙里）中，然后再发散到空气中。在制动盘摩擦的环形部位，山路制动时甚至局部温度可以达到制造商所确定的极限温度700℃（赤热）。长此以往，制动摩擦片必然会形成热衰退，严重时可能会破坏制动器。
国际标准草案ISO/DIS 6597：2005 给出了评价汽车抗热衰退能力的方法。标准要求以一定的制动初速度0.8Vmax，末速度为初速度的一半，连续制动15 次，每次的制动减速度为3m/s2，最后的制动效能不得于规定的冷试验制动效能（5.8 m/s2）的60%（在制动踏板力相同条件下）。我国国标目前尚未提出相应的检验要求。

表2 台试轴制动率和整车制动率要求

表3 台试检验制动力平衡要求
二、行车制动性能的检测指标
（一）轴制动率和整车制动率
1.轴制动率
轴制动率是指轴最大制动力与该轴轴荷的百分比。
2.整车制动率
整车制动率是指整车制动力与该车各轴（静态）轴荷之和的百分比。其中，整车制动力是指备检汽车所有轴的最大制动力之和。在制动试验台上测得的轴制动率和整车制动率应符合表2的规定。
（二）轴最大制动不平衡率
对于同轴左右车轮制动力平衡的评价可用轴最大制动不平衡率来描述。轴最大制动不平衡率定义为在制动力增长的全过程中，左右轮制动力之差的最大值与左右车轮最大制动力中的大值或（静态）轴荷的百分比。轴最大制动不平衡率参数要求见表3。
（三）车轮阻滞率的评价
在汽车行驶过程中，踩下制动踏板实施制动后，再抬起制动踏板，不能迅速解除制动的现象称为制动阻滞。制动阻滞过大，不仅影响车辆的起步性能，而且可能导致制动系统出现制动器过热、蹄片烧蚀，降低汽车的制动性能。
车轮阻滞率为测得的该车轮阻滞力与该车轮所在轴（静态）轴荷的百分比。其中，车轮阻滞力是指在制动器完全松开的情况下，车轮转动不少于5s区间内，所测得的车轮转动阻力的平均值。
根据GB7258—2017《机动车运行安全技术条件》规定：进行制动力检验时，汽车、汽车列车各车轮的阻滞力均应小于等于轮荷的10%。
（四）驻车制动率的评价
驻车制动器的功用是停车后防止车辆移动。现代汽车上的驻车制动器的控制装置分为操纵杆操纵和脚踏操纵两种。通过平衡器在制动时平衡施加到后驻车制动器上的力；利用与平衡器连接的杠杆放大驻车制动时驾驶者施加的力。
驻车制动率是指最大驻车制动力与整车静态质量的百分比的值。
检测汽车驻车制动力时，汽车应空载，乘坐1 名驾驶者，放开制动踏板；在6s时间内，缓慢均匀地拉起驻车制动器手柄或踩下驻车制动器踏板。
检测驻车制动率应不小于20%；对于总质量为整备质量1.2 倍以上的汽车，限值为15%。

表4 某轻型货车制动参数
三、制动性能的台试
制动性能的台试检测设备类型主要有：滚筒反力式制动试验台、平板式制动试验台和滚筒惯性式ABS制动试验台等3类。
滚筒反力式制动试验台按能同时测量的车轴数，分为单轴式、双轴式和多轴式等3 类。目前一般都是采用单轴式检测。
滚筒反力式制动试验台的结构组成：由驱动装置、滚筒装置（由主、从滚筒组成）、测量装置、举升装置（欧式为第三自由滚筒）和指示与控制装置4部分组成。
欧式滚筒反力式制动试验台的主、从滚筒前低后高。两滚筒间有1个第三自由滚筒。
当车轮没有压下或驶离第三自由滚筒时，电动机不能起动或自动停转，具有汽车到位和起动电动机的开关作用。另外，第三自由滚筒可精确地测量出轮速，当车轮与滚筒间出现滑移，在滑移率φ 达到30%时，电动机停转，可以防止滚筒剥伤轮胎和保护驱动电动机。
检测原理：滚筒驱动车轮，车轮通过制动系统不让滚筒转，显示装置显示制动力的大小。
检测过程：国家标准GB18261-2008《机动车安全技术检验项目和方法》（新GB18261-2014）规定如下：
1.被检车辆正直居中行驶，各轴依次停放在汽车检测线专用称重仪上，并按仪器说明书规定的时间停放，分别测出各轴静态轴荷；
2.被检车辆正直居中行驶，将被测试车轮停放在滚筒上，变速器置于空挡；
3.起动滚筒电机，在2s后开始采样并保持足够的采样时间（5s），测取采样过程的平均值作为阻滞力。计算各车轮的阻滞力百分比；
4. 检验员按显示屏指示在5～8s 内（或按厂家规定的速率）
将制动踏板逐渐踩到底（对气压制动车辆）或踩到制动性能检验时规定的制动踏板力，测得左、右车轮制动力增长全过程的数值及左、右车轮最大制动力，并依次测试各车轴。计算各车轴的制动率、左右轮制动力差百分比、整车制动率。
（二）平板式制动试验台
适用于前轮驱动的乘用车。优点是可以反映制动时载荷的转移，测试方便，时间短；容易模拟道路的附着情况。但由于其重复性差、需要助跑道、不安全、不利于流水作业及占地面积大，在检测线上的应用受到一定的限制。
四、汽车制动性能检测分析案例
某新注册轻型双排座货车，载质量为4000N，空载时前轴质量为12000N，后轴质量为8500N，现测得如表4所示的制动参数（单位：N）：
根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》，问该车行车、驻车制动系是否合格。
解：
1.制动力检测数据分析如下：
该车总质量=12000+8500+4000=24500 N ≤ 3500×9.8=34300 N
故：整车制动率（空载）=（5100+4500 + 2300 + 2070）/（12000 + 8500）=68.1%>60%，符合要求。
前轴制动率=（5100 + 4500）/12000=80%>60%，合格。
后轴制动率=（2300 + 2070）/8500=51.4%>20%，合格。
2.对于新注册车：
前轴制动力平衡=（3330-2500）/5100=16.3%<20%，合格。
后轴制动力平衡=（2060-1690）/2300=16%>8%，不合格。
3.车轮阻滞率
前左轮=450/12000=3.75% <10%，合格。
前右轮=370/12000=3.08% <10%，合格。
后左轮=450/8500=5.2% <10% ，合格。
后右轮=390/8500=4.58%<10%，合格。
4.驻车制动率
由于（12000 + 8500 + 4000）/（12000+8500）=1.19<1.2
故：驻车制动率=（1980+1800）/（12000+8500）=18.4%>15%，合格。
五、回顾与总结
汽车制动系统技术状况的变化直接影响汽车行驶、停车的安全，是故障率较高的系统之一。
本文通过对汽车制动全过程的解读，对一些评价汽车制动性能的参数指标进行了探究和分析，详细解读了目前在汽车安全环保检测和汽车综合性能检测中汽车的制动性能参数指标，通过具体的检测案例对检测结果进行了分析，具有一定的理论指导和实用价值。