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基于ECE法规的缓速器制动力与制动力分配比匹配*

杨效军，何仁，沈海军

江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江（212013）

摘要：制动力分配比β为固定值的商用汽车安装缓速器后，改变了原有的车辆制动力分配，可能出现利用附着系数曲线不能满足ECE法规要求的问题。为此，论文在推导了安装缓速器后前、后轴利用附着系数φf、φr的计算公式基础上，基于ECE法规要求，以制动力分配比β、制动强度z及车辆满载参数为变量，建立了缓速器制动力Fr关于车辆制动力分配比β、制动强度z和满载参数之间的多元不等式组，通过求解多元不等式组获得缓速器制动力Fr与制动力分配比β之间的取值关系，并从中得到二者之间的最优匹配。分析说明：对于给定满载负荷的汽车，不等式组完善地解决了缓速器制动力Fr与制动力分配比β之间的优化匹配问题。

关键词：ECE法规；制动力分配比；缓速器制动力；匹配中文图分类号：U463

·1.引言

随着汽车技术和道路条件的发展，汽车行驶动能大幅度提高，摩擦蹄片式行车制动器越来越不能适应长时间、高强度的工作需要。为了解决这一问题，越来越多的大型汽车开始安装各种缓速器，采用缓速器与主制动器进行复合制动。但随之而来的问题是安装缓速器后，改变了原有的制动力分配，使制动性能不能满足ECE法规的有关要求。主要表现为：实际前、后轮制动力分配线(β线）上移，可能导致β线完全位于理想前、后轮制动力分配线（I线）上方，增加了后轴侧滑几率，降低了制动稳定性[1][2][3]。另一方面，前、后轴利用附着系数也随之发生了改变，在制动强度z=0.15~0.3范围内，前轴利用附着系数曲线φf不再位于两条平行线φ=z±0.08之间；后轴利用附着系数曲线φf完全位于前轴利用附着系数曲线φf上方等。发生这些现象的根本原因在于缓速器制动力Fr、制动力分配比β及汽车满载负荷之间没有实现合理匹配。因此，对给定载荷的商用汽车，基于ECE法规研究其前、后制动器制动力分配比与缓速器制动力之间的合理匹配是十分必要的。

·2.利用附着系数计算

汽车制动力分配的合理性常用利用附着系数来描述，对于安装缓速器的商用汽车来说，由于缓速器制动力的存在，原有的利用附着系数公式不能适用于复合制动系统，因此计算复合制动系统的利用附着系数时必须考虑到缓速器的制动力。

·2.1前轴利用附着系数φf

·

设汽车前轮刚要抱死或前、后同时刚要抱死时产生的减速度为

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式中，z是制动强度。则：

式中，Fu1是前制动器制动力（N）；Fxb1是前轮地面制动力（N）；β是前、后制动器制动力分配比；G是汽车满载重量（N）；Fr是缓速器施加到驱动轮的制动力（N）。

根据文献[4][5][6]，地面对前轮的法向反作用力Fz1为：

式中，L是汽车前后轴中心线距离（m）；hg是汽车质心高度（m）；b是汽车质心到后轴中心线的距离（m）；

故，前轴利用附着系数为：

（1）

·2.2后轴利用附着系数φr

·

同理，后轴的利用附着系数φr可求得如下：

式中，Fxb2是后轮地面制动力（N）。

地面对后轮的法向反作用力Fz2[4][5][6]为：

式中，a是汽车质心到前轴中心线距离（m）。故后轴利用附着系数为：

由此可见，安装缓速器后，前、后利用附着系数分别带来的偏移量为：

3．制动力分配比β与Fr匹配计算

为保证制动时汽车的方向稳定性和有足够的附着效率，联合国欧洲经济委员会制定的ECE324/84No13制动法规，对双轴汽车前、后轮制动力分配提出了明确的要求。

对于货车，在制动强度0.15≤z≤0.3时，每根轴的利用附着系数应位于φ=z±0.08两条平行于理想附着系数直线φ=z的平行线之间；而在制动强度z≥0.3时，后轴的利用附着系数应满足下面关系：

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据此建立了下面的利用附着系数不等式组：

z?0.0188

φr

0.3≤

0.3≤z≤0.8

z?0.08φfz+0.080.15≤z≤0.3z?0.08φrz+0.080.15≤z≤0.3

?

?

??

?

?

?

?

??

将式（1）、式（2）代入上式，整理得到：

Fr

Fr≤0.7Lβ[?hgz2+(a+0.0188hg?0.74L(1?β))z?0.0188a]Fr≥[?hgz2+(Lβ?0.08hg?b)z?0.08b]0.15≤z≤0.3

Fr≤[?h