寧晶

（比亞迪汽車(chē)工業(yè)有限公司）

汽車(chē)的制動(dòng)性能是汽車(chē)的重要性能指標(biāo)之一。緊急制動(dòng)甩尾是指汽車(chē)在進(jìn)行緊急制動(dòng)過(guò)程中，出現(xiàn)向側(cè)面甩動(dòng)的現(xiàn)象，即其1軸或2軸的車(chē)輪發(fā)生橫向移動(dòng)。制動(dòng)甩尾也稱為制動(dòng)側(cè)滑。汽車(chē)前后軸同時(shí)發(fā)生側(cè)滑的情況較少，絕大多數(shù)情況是一個(gè)軸先發(fā)生側(cè)滑，而另一軸仍保持與地面的附著關(guān)系。輕型貨車(chē)在空載、滿載狀態(tài)下，整車(chē)的質(zhì)量、質(zhì)心、軸上的載荷變化很大，尤其是后軸。輕型貨車(chē)是按照整車(chē)滿載載荷狀態(tài)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，前、后制動(dòng)器都設(shè)計(jì)的偏大。因在空載狀態(tài)下，后軸上的制動(dòng)器能提供的制動(dòng)力大于實(shí)際需要的制動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致后輪早于前輪抱死，容易引起整車(chē)甩尾。據(jù)很多事故現(xiàn)場(chǎng)鑒定，汽車(chē)側(cè)滑失控，多由后軸引起。出現(xiàn)制動(dòng)甩尾問(wèn)題嚴(yán)重影響了汽車(chē)行駛的方向穩(wěn)定性，危害行車(chē)安全。因此在設(shè)計(jì)中必須避免。

1 問(wèn)題提出

某輕型卡車(chē)在用戶實(shí)際的行車(chē)過(guò)程中，車(chē)輛處在空載未裝貨狀態(tài)且路面保持在干燥平整的狀態(tài)下，車(chē)輛以50 km/h及以上的車(chē)速行駛時(shí)，當(dāng)碰到危險(xiǎn)緊急情況時(shí)需要踩剎車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，駕駛員發(fā)現(xiàn)車(chē)輛出現(xiàn)了嚴(yán)重的向右甩尾問(wèn)題，嚴(yán)重影響了行車(chē)安全，危害駕駛員安全和行人及其他車(chē)輛安全；而滿載拉貨的狀態(tài)下，緊急制動(dòng)未發(fā)生甩尾問(wèn)題。該車(chē)的整車(chē)長(zhǎng)度為5 995 mm，總質(zhì)量為4 495 kg，整備質(zhì)量為2 850 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是3.0 L排量的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)且制動(dòng)系統(tǒng)采用的是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，并配備有自動(dòng)制動(dòng)間隙調(diào)整臂。車(chē)輛甩尾及輪胎拖痕情況如圖1所示，從前后輪拖痕來(lái)看，后輪抱死印記要比前輪的印記清晰明顯的多，而前輪印記比較淺顯。

2 原因分析

2.1 制動(dòng)系統(tǒng)原理

行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)采用前、后獨(dú)立的雙回路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，前后制動(dòng)器為“S”凸輪領(lǐng)從蹄式鼓式制動(dòng)器，整個(gè)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、空氣處理單元APU、串聯(lián)雙腔活塞式制動(dòng)閥、繼動(dòng)閥、前后儲(chǔ)氣筒、前制動(dòng)氣室、后制動(dòng)氣室、放水閥、檢測(cè)接頭、低壓報(bào)警開(kāi)關(guān)及ABS電磁閥等組成。

前、后獨(dú)立的雙回路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)工作原理主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)將壓縮空氣經(jīng)單向閥首先輸入空氣處理單元，由空氣處理單元將壓縮空氣進(jìn)行油水分離、冷卻和干燥之后，分成2個(gè)獨(dú)立的回路：一個(gè)回路經(jīng)儲(chǔ)氣筒、雙腔制動(dòng)閥的中腔通向后制動(dòng)氣室；另一個(gè)回路經(jīng)儲(chǔ)氣筒、雙腔制動(dòng)閥的下腔通往前制動(dòng)氣室。當(dāng)其中一個(gè)回路發(fā)生故障失效時(shí)，另一個(gè)回路仍能繼續(xù)工作，以保證車(chē)輛具有一定的制動(dòng)能力，從而提高了車(chē)輛行駛的安全性。整個(gè)的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)需要保證密閉性、氣壓穩(wěn)定性和前后輪制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間一致性，以確保整個(gè)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)完成正常的制動(dòng)工作，保證整車(chē)行駛的安全。

2.2 排除措施

1）檢查前后制動(dòng)管路狀態(tài)，整個(gè)制動(dòng)管路系統(tǒng)走向正常，制動(dòng)管路無(wú)折癟漏氣、斷裂、磨損及缺失等客觀故障情況存在；進(jìn)一步排查空氣壓縮機(jī)接口處管路漏氣情況，起動(dòng)車(chē)輛并空擋踩油門(mén)，空氣壓縮機(jī)接口處無(wú)漏氣現(xiàn)象。

2）檢查前后制動(dòng)器狀態(tài)，前后制動(dòng)器蹄片上的摩擦片無(wú)異常磨損、斷裂等客觀故障情況存在，制動(dòng)回位彈簧正常工作，回位力矩正常。

3）將前后制動(dòng)器的制動(dòng)間隙調(diào)整至符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求，制動(dòng)器蹄片軸及滾輪處重新涂潤(rùn)滑油，再次試車(chē)，緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題無(wú)明顯改善。

4）重新更換1套全新的左右后制動(dòng)器蹄片，并將制動(dòng)器蹄片軸及滾輪處重新涂潤(rùn)滑油，裝配完成后，調(diào)整制動(dòng)器間隙至符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求；再次試車(chē)，緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題無(wú)明顯改善。

5）解除后制動(dòng)，保證車(chē)輛后制動(dòng)不起作用，并對(duì)其他各管路接頭進(jìn)行復(fù)緊，再次試車(chē)，未發(fā)生緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題。

通過(guò)上述的排除措施分析，可以得出結(jié)論：1）該故障車(chē)的制動(dòng)間隙對(duì)緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題影響不大；2）原前后制動(dòng)器未發(fā)生故障；3）緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題由后制動(dòng)引起的概率較大。

2.3 制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間測(cè)量

為進(jìn)一步確認(rèn)緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題就是由后制動(dòng)引起，按照GB 12676《商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》的測(cè)試方法[3]，對(duì)該輕型卡車(chē)的前、后輪的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。如圖2所示，前后管路的制動(dòng)氣壓穩(wěn)定，前管路的穩(wěn)定氣壓壓力為0.62 MPa，后管路的穩(wěn)定氣壓壓力為0.63 MPa，整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)氣壓基本保持穩(wěn)定一致。而在制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間方面，測(cè)量0～75%響應(yīng)時(shí)間（即前軸、后橋管路壓力升高到最大壓力值的75%的時(shí)間），結(jié)果顯示為：前輪的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.55 s，后輪的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.39 s。雖然能滿足GB 12676中小于0.6 s的要求，但前輪的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間明顯慢于后輪的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間0.16 s，導(dǎo)致車(chē)輛在緊急制動(dòng)時(shí)，后輪先于前輪抱死拖滑，從而發(fā)生車(chē)輛甩尾現(xiàn)象。

圖2 行車(chē)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間

因此，結(jié)合上述分析，可以得出結(jié)論：由于后輪制動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間明顯快于前輪的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致后輪先于前輪抱死拖滑，從而發(fā)生車(chē)輛緊急制動(dòng)甩尾現(xiàn)象。

3 問(wèn)題整改對(duì)策及驗(yàn)證結(jié)果

為解決后輪制動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間明顯快于前輪的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，制定了2個(gè)解決方案：方案1是取消繼動(dòng)閥方案；方案2是匹配感載比例閥方案。

3.1 取消繼動(dòng)閥方案

從氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的原理圖可以看出，后輪制動(dòng)系統(tǒng)裝有繼動(dòng)閥，主要用于長(zhǎng)制動(dòng)管路的末端，使儲(chǔ)氣筒的壓縮空氣快速充滿制動(dòng)氣室，起縮短制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間和壓力建立時(shí)間的作用。如圖3所示，繼動(dòng)閥進(jìn)氣口1連接儲(chǔ)氣筒，出氣口2連接左右兩邊的后制動(dòng)氣室。繼動(dòng)閥工作原理為當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)閥的輸出氣壓作為繼動(dòng)閥的控制壓力通過(guò)控制口4輸入，在控制壓力作用下，將進(jìn)氣閥推開(kāi)，于是壓縮空氣便由儲(chǔ)氣筒直接通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入后制動(dòng)氣室，而不用流經(jīng)制動(dòng)閥，這大大縮短了后制動(dòng)氣室的充氣時(shí)間，加速了制動(dòng)氣室的充氣過(guò)程。因此繼動(dòng)閥又叫加速閥。

圖3 繼動(dòng)閥

為合理的延長(zhǎng)后輪制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，采取取消繼動(dòng)閥的方案，由制動(dòng)閥直接作用與制動(dòng)氣室；同時(shí)為避免后制定反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將前后制動(dòng)管路直徑由10 mm變?yōu)?2 mm。

同樣按照GB 12676《商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》的測(cè)試方法再次實(shí)測(cè)空載狀態(tài)下0～75%制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間（即前軸、后橋管路壓力升高到最大壓力值的75%的時(shí)間）：前輪制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.4 s，后輪制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.53 s。后輪制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間明顯慢于前輪制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，在緊急制動(dòng)時(shí)，前輪先于會(huì)后輪抱死，從而避免制動(dòng)甩尾問(wèn)題發(fā)生。實(shí)車(chē)驗(yàn)證，空載時(shí)在干燥平整路面進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，該車(chē)輛未發(fā)生制動(dòng)甩尾問(wèn)題。

3.2 匹配感載比例閥方案

感載比例閥由殼體、柱塞、閥門(mén)、彈簧等組成，工作原理是通過(guò)車(chē)身與車(chē)橋之間的距離變化(載荷的大小)改變彈簧的預(yù)緊力來(lái)對(duì)制動(dòng)介質(zhì)的壓力進(jìn)行調(diào)整，使在各種載荷條件下都能得到一個(gè)近似理想的制動(dòng)力分配，保證車(chē)輛行駛過(guò)程中前、后輪制動(dòng)負(fù)荷的合適比例，確保在汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)后輪不抱死。為解決緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題，在該輕型卡車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)上重新設(shè)計(jì)匹配了感載比例閥方案，如圖4所示。

圖4 感載比例閥整車(chē)布置及感載比例閥

整車(chē)匹配感載比例閥后，實(shí)車(chē)安裝并測(cè)量空載狀態(tài)下0～75%制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間：前輪的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.5 s，后輪的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為0.52 s。后輪的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間慢于前輪的的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，在緊急制動(dòng)時(shí)，前輪先于會(huì)后輪抱死，從而避免制動(dòng)甩尾問(wèn)題發(fā)生。實(shí)車(chē)驗(yàn)證，在空載狀態(tài)下未發(fā)生緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題。

匹配感載比例閥后，實(shí)車(chē)測(cè)量空載狀態(tài)下0～75%響應(yīng)時(shí)間：前軸為0.5 s，后橋?yàn)?.52 s。后橋制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間慢于前軸，在緊急制動(dòng)時(shí)，前輪先于會(huì)后輪抱死，從而避免制動(dòng)甩尾問(wèn)題發(fā)生。實(shí)車(chē)驗(yàn)證，在空載狀態(tài)下未發(fā)生緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題。

4 結(jié)論

行車(chē)中，車(chē)輛發(fā)生緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題是非常危險(xiǎn)的，嚴(yán)重的會(huì)影響到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，在設(shè)計(jì)中必須避免。因此，通過(guò)工程設(shè)計(jì)的手段以及實(shí)車(chē)的驗(yàn)證，取消繼動(dòng)閥方案和匹配感載比例閥方案均能解決車(chē)輛緊急制動(dòng)甩尾問(wèn)題，2種方案均行之有效。但是，考慮到車(chē)輛成本問(wèn)題，匹配感載比例閥會(huì)相應(yīng)增加整車(chē)成本，而取消繼動(dòng)閥會(huì)降低整車(chē)成本，因此整車(chē)最終采用的方案為取消繼動(dòng)閥方案。從市場(chǎng)上銷售的大批量車(chē)輛來(lái)看，用戶不再抱怨有緊急制動(dòng)甩尾的問(wèn)題出現(xiàn)，證明取消繼動(dòng)閥方案有效。