助力器主缸建压行程对制动脚感影响浅析
摘 要：相同车辆的制动系统，为获得一定的减速度，如要使得制动踏板输入行程相对减小，在制动器、轮胎等已达标的情况下，可通过助力器主缸建压行程的缩小及管控来优化，本文针对助力器主缸建压行程缩短对制动脚感影响进行分析、验证。
关键词：踏板行程;建压行程;减速度;脚感
引言
随着国内汽车行业发展，整车制动性能仅以国家及行业技术标准为基准的设计理念，已经远远满足不了终端市场需求，也不能更好的拓展汽车的驾驶体验。提升整车制动性能及制动脚感，不但能够使驾驶员获得更好的驾驶体验，也是提高行车安全的重要措施。而为获得相同车辆减速度，缩短对应的制动踏板行程，可以有效提高车辆安全性能。车辆轮胎、制动器等确定达标的情况下，通过对助力器主缸的建压行程的缩短及管控，也是缩短车辆踏板行程的一个重要措施。本文将对此进行探讨、分析。
1 现状把握
1.1 判断指标
整车制动脚感的行程长或短，可通过“踏板输入行程―车辆获得减速度”曲线评价，而该曲线其中一个重要判断指标，就是针对具体的车辆制动系统，为获得一定的车辆减速度，需要输入制动踏板行程具体的大小。
1.1.1 参数说明
针对具体车型，假定匹配的轮胎抓地性能，以及制动系统的助力器主缸出油口以后部分在制动过程中，需求制动液量是可控制在工程设计范围以内的，则助力器主缸建压行程曲线的变化，将相应影响整车制动系统脚感曲线，此时，助力器主缸建立起一定的液压时，对应的助力器输入行程的长或短，就成为控制整车制动脚感踏板行程长或短的一个重要因素。
1.1.2 量化指标
目前国内针对助力器主缸建压行程特征曲线，还没有明确的国家级标准，汽车行业QC/T311标准要求的建压行程定义为无负载建压行程液压制动主缸的第一、第二制动腔液压为0.1MPa时，主缸第一活塞行程不大于4mm[1]。而助力器主缸总成的空行程，还应包含助力器本身空行程，此处假定助力器本身空行程为0.5mm，则助力器主缸总成的建压行程在0.1MPa时，只要不大于4.5mm，即可满足行业标准要求[2]。
1.2 特征点对比分析
1.2.1 达到0.1MPa需要行程分析
助力器主缸的建压行程，主要由助力器空行程、主缸空行程和主缸皮碗处张开及内漏组成，参见表1。
1.2.2 液压在8MPa以下行程分析
乘用车制动系统，在制动主缸液压继续增大过程中，皮碗处继续张开及制动液内漏增加，假定为斜率相对稳定的曲线，乘用车制动系统脚感对助力器主缸的建压行程要求，主要体现在8MPa以下区间，采集其中1MPa和5MPa特征点进行分析，见表2。
2 曲线对比
2.1 曲线设定前提
基于同一车型相同配置的车辆，影响制动脚感的所有因子(参数)均不变的情况下，针对助力器主缸这个产品的`输入行程―输
出液压特性曲线(无负载)做对应设变，优化参数情况参见表1、表2。
车辆的制动踏板输入行程-减速度特性曲线变化趋势如下：
①当车辆制动系统的制动踏板杠杆比为2.7时，按照表1、表2分析优化助力器主缸输入行程-输出液压特性曲线，脚感特性曲线在相同减速度下，需要的踏板输入行程减短最大可达8.4mm。
②当车辆制动系统的制动踏板杠杆比为4.0时，按照表1、表2分析优化助力器主缸输入行程-输出液压特性曲线，脚感特性曲线在相同减速度下，需要的踏板输入行程减短最大可达12.4mm。
2.2 理论曲线绘制及初步分析
某款乘用车，通过对车辆参数设计计算，当助力器主缸输入行程-输出液压曲线按照建压行程0.1MPa时4.5mm来设定时，踏板行程-减速度特性曲线与脚感行程曲线上极限相近(见图1)。
当初始建压行程参数按照表1推荐值设定时，针对踏板杠杆比为2.7和4.0的制动系统，踏板行程-减速度特性曲线如图1。
通过对图1曲线进行分析，可以有两个初步结果。
①控制好助力器主缸建压行程，可以有效缩短踏板行程-减速度脚感曲线行程，参考经验数据，针对整车制动系统，该行程缩短5mm以上，一般驾驶员即可明显感觉到脚感变化。因此，控制助力器主缸建压行程，是改善制动脚感的一个有效方法。
②车辆的制动系统踏板杠杆比越小，缩短踏板行程相对小些。
图1 踏板行程-减速度曲线变化
3 测试验证
3.1 试验准备工作
为了有针对性的验证，抽取不同批次若干个样品，在“真空助力器带制动主缸总成测试台”设备上，通过台架测试筛选建压行程特性曲线符合验证要求的真空助力器主缸总成，选取建压特性曲线特征点符合表1、表2设定的两套产品，分别编号如下：
①1#产品：建压行程特征点数据为(0.1MPa，4.5mm)，(1MPa，6.5mm)，(5MPa，8mm)，曲线见图2a;
②2#产品：建压行程特征点数据为(0.1MPa，2.7mm)，(1MPa，3.3mm)，(5MPa，5.1mm)，曲线见图2b。
针对制动踏板改制样品，如下：
①原车踏板杠杆比为4.0，设定编号为3#产品;
②在原车制动踏板总成基础上，改制杠杆比为2.7的制动踏板，编号为4#产品。
3.2 测试及特性曲线绘制
第一步：测试车辆装配3#产品制动踏板，1#产品助力器主缸总成，制动系统其他零部件不变，排净制动系统空气，同一驾驶员、相同路面，多次测试采集踏板行程、车辆减速度参数，绘制制动踏板输入行程-车辆加速度曲线。
第二步：测试车辆换装3#产品制动踏板，2#产品助力器主缸总成，重复第一步测试采样过程。
第三步：测试车辆换装4#产品制动踏板，2#产品助力器主缸总成不变，重复第一步测试采样过程。
以上三步采集数据进行数据处理，实测脚感曲线的踏板输入行程-车辆减速度特性曲线整理汇总见图3。
图3 实测脚感曲线对比
3.3 试验数据分析
对图3脚感曲线进行分析。
3.3.1 在踏板杠杆比为4.0的前提下，真空助力器带主缸总成的输入行程-输出液压特性曲线优化(行程缩短见图2a、b)，反映到脚感曲线有以下表现：
①在车辆减速度为0.1g时，踏板行程相应缩短约10mm，该踏板行程缩短可以使普通驾驶员察觉到。改善有效。
②在车辆减速度为0.6g时，踏板行程相应缩短约10mm;该踏板行程缩短可以使普通驾驶员察觉到。改善有效。
3.3.2 在踏板杠杆比为2.7的前提下，真空助力器带主缸总成的输入行程-输出液压特性曲线优化(行程缩短见图2a、b)，反映到脚感曲线有以下表现：
①在车辆减速度为0.1g时，踏板行程相应缩短约6mm，该踏板行程缩短可以使普通驾驶员察觉到。改善有效。
②在车辆减速度为0.6g时，踏板行程相应缩短约5mm;该踏板行程缩短可以使普通驾驶员察觉到。改善有效。
4 小结
对指定的车辆的制动系统，通过对真空助力器带制动主缸总成的输入行程-输出液压特性曲线进行管控，缩短相同液压的输入行程，是有效改善制动脚感的一个方法。当原车制动系统踏板杠杆比越大，改善效果越明显。
参考文献：
[1]QC/T311-2008汽车液压制动主缸性能要求及台架试验方法.国家发展和改革委员会，2006-06-04.
[2]SAE-China J0301-2011汽车液压制动主缸带真空助力器总成性能要求及台架试验规范.中国汽车工程学会，2011-07-17.
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