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底盤調校究竟調的是什么?

時間:2020-05-09 11:56:17   作者:轉載  

相信很多人都對無間道系列電影過目不忘,在《無間道I》中曾經有一段劇情,阿仁(梁朝偉飾演)在音像店碰到前來購買音箱設備的劉建明(劉德華飾演),在試聽音響時有這么一段經典的橋段

“高音甜,中音準,低音沉,”九字箴言就把一套音響設備調校評價的淋漓盡致,那對于汽車底盤來說,如何來調校出高性能底盤?如何評價性能好壞?在講底盤的好壞之前我們首先從什么是底盤說起。

一、底盤的定義

根據《汽車構造》上的定義,一輛汽車可以分為四個組成部分:發動機、車身、底盤、電氣設備。底盤由四大系統:行駛系、轉向系、傳動系和制動系。作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成,并接受發動機的動力,使車輛傳遞發動機動力至驅動輪,同時可以實現車輛的轉彎和制動,保證正常行駛。

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汽車底盤

行駛系:接受傳動系傳遞的發動機扭矩,通過驅動輪驅動車輛前進,保證正常行駛。

轉向系:保證汽車能按照駕駛員的意志而進行轉向行駛。

傳動系:位于發動機和驅動車輪之間的動力傳動裝置,將發動機動力傳動給驅動車輪。

制動系:使行駛的車輛減速甚至停車,使已經停駛的汽車保持不動。

二、底盤的調校

底盤的開發過程通常是這樣的:首先由經驗豐富的底盤系統工程師根據工作經驗、對標車性能、市場定位、整車相關參數等信息,確定底盤總體性能目標,然后將總體性能目標分解成對各零件的設計要求,底盤零部件設計工程師將設計要求輸入給供應商進行提供軟模件或選型樣件,主機廠將零部件裝車后經過幾輪迭代調校和驗證最后確認零部件的要求。

底盤由四大系統構成,傳動系統主要是根據計算仿真設計要求匹配傳動參數,所以開發過程的調校主要是對行駛系、轉向系和制動系三大系統。

在進行第一輪調校之前一般要進行K&C試驗和操穩試驗摸底車輛的底盤基本的性能,和調校性能目標相比較,指明調校優化方向,為后面的幾輪調校做準備。

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各維度評價

行駛系統調校

行駛系包含汽車的車架、車橋、車輪和懸架等組成,這里的調校主要是懸架系統。懸架系統由彈性元件、減振元件、傳力或導向機構和橫向穩定桿組成,其直接影響到操縱穩定性和舒適性。

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懸架系統

彈性元件調校主要是對彈簧剛度、輪胎和襯套等,螺旋彈簧和減振器用來承受并傳遞垂直載荷,緩和由于路面不平引起的對車身的沖擊。通過測試不同彈簧剛度下的車輛操穩特性確定合適的剛度參數。

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減振器和螺旋彈簧

減振元件調校是指減振器阻尼力,為了獲得較理想的阻尼力特性:低速時,阻尼力要小,使懸架偏軟,保證舒適性;高速時,阻尼力稍大偏硬,提供清晰的路感。為了獲得較好的阻尼特性需要不斷試驗根據閥片的規格、數量和活塞孔組合幾萬種設計方案,要得到最后所需要的性能,需經過反復測試再反復改進,從調校復雜度和重要度來說減振器是整個行駛系統調校的核心。

汽車的舒適性可由“路面-汽車-人”系統的框圖來分析。路面不平度和車速形成了對汽車振動系統的“輸入”,此“輸入”經過由輪胎、懸架、座墊等彈性、阻尼元件和懸掛、非懸掛質量構成的振動系統的傳遞,得到振動系統的“輸出”是懸掛質量或進一步經座椅傳至人體的加速度,為了獲得日常偏舒適、急轉彎不側傾、壞路不顛僅僅調教好彈簧剛度和減振阻尼力還是不夠的,還需要考慮懸掛、非懸掛質量等因素。。

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路面-汽車-人

制動系統調校

對于制動系統分為兩部分:主制動系統和輔助制動系統。主制動系統包括制動踏板、真空助力泵、制動管路等零件,而輔助制動系統就是車身電子穩定系統(ESP)。

對于主制動系統調校包含以下方面:制動力,前后軸制動力分配和制動的熱衰退性能。

(1)制動力:經常聽到一些老司機給一輛車制動的評價是剎車偏軟或偏硬,制動不線性等。

制動力調校通常是制動工程師在試驗車上不斷加速到一定車速然后緊急剎車,頻繁往復,每種工況進行幾千次試驗,對制動踏板的行程、制動踏力、制動減速度等指標進行計算和平衡,除了這些客觀數據要達到目標設計值,還需要組織主觀評價,以上均通過之后調校才結束。

(2)前后軸制動力分配:借助于ESP的子功能電子制動分配(EBD)對前后軸制動力分解。

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前后制動力分配

(3)制動的抗熱衰退性能

汽車在高速行駛或下坡連續制動摩擦片在摩擦過程中,由于溫度制動盤片溫度太高摩擦力矩有明顯下降制動性能會衰減,會影響制動效果,抗熱衰退性能與制動器摩擦片和制動器結構有關。

①摩擦片常用材料有石棉、半金屬和無石棉等材料制成,為提高抗熱衰退性能選擇優質摩擦片材料;

②改善制動系統散熱如制動盤設計通風孔;

③常用的制動器分為盤式和鼓式制動器,盤式制動器其制動性能沒有鼓式好,但是其抗熱衰退穩定性較好,鼓式在下坡頻繁制動時有無制動的風險,所以在轎車上鼓式制動器基本已經被淘汰。

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盤式和鼓式制動器

(4)輔助制動系統調校

輔助制動系統主要是指車身穩定系統(ESP),在一般車輛正常制動過程中ESP不會工作,在滑行、加速或者制動時由于轉彎過度或轉彎不足的狀況下增強車輛的穩定性和方向控制,它通過控制輪端制動力大小和發動機動力輸出(能對發動機發送降扭和升扭請求)來實現。

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輔助制動系統

ESP除了包含車輛動態控制(VDC)、牽引力控制系統(TCS)和防抱死控制系統(ABS)等主要功能之外,還有一大堆附加功能如上坡輔助(HHC)、下坡輔助(HDC)、自動駐車(Autohold)、液壓制動輔助(HBA)等功能。

ESP的調校一般都是國內主機廠提供標定車輛,博世、天合等供應商的標定工程師負責標定,標定完成之后主機廠進行驗收,一般至少要經過兩輪高附鋪裝路面標定、一輪低附冰面雪面標定。

標定過程中主要考慮以下工況標定:

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ESP標定試驗主要工況

懸架系統會對車輛的側傾或俯仰產生較大影響,所以懸架剛度或減振器阻尼的變更均需要進行ESP的重新驗證。

轉向系統調校

轉向比和轉向梯度的幾何設計在前期CAE仿真階段已經固化,一般裝車后不會輕易再做變更,所以后期的轉向調校主要是針對電動助力轉向系統(EPS)進行標定,EPS通過助力電機提供助力矩減輕駕駛員轉動方向盤所需的力矩。

根據半經驗公式和實測無助力時原地轉向阻力矩計算電機助力矩最大電流。

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通過轉向阻力矩計算的電機最大電流可以達到60-80A。

在臺架根據整車參數根據運動學和動力學模型對轉向系統完成建模之后,還需要進行實車實時匹配和調校。匹配的主要原則:在中低速行駛時為了保證轉向輕便性,助力電機提供較大助力,為了保證高速行駛時行駛穩定性和良好的路感,電機提供阻尼力(與助力相反的力)。

助力調校分為三個方面:基本助力、補償控制和回正控制功能調校,主要進行以下工況標定:

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EPS標定試驗工況

標定完成后,進行原地轉向助力試驗、低速轉向助力試驗、快速轉向助力特性試驗和回正性能等試驗進行主觀、客觀評價驗收。以某款SUV進行原地轉向助力試驗,沒有助力和有助力轉向盤轉矩對比如下:

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原地無/有助力情況下轉向盤轉矩

在完成以上調校任務后重新進行K&C試驗和底盤性能試驗最終底盤性能,對調校結果進行確認。

三、總結

底盤調校是一項非常復雜的系統工程,車型的定位、發動機特性、零部件成本、整車載荷、使用的環境、目標客戶的使用習慣等,都會影響調校的最終風格。其次,底盤調校,尤其是懸架系統阻尼力的確定,襯套模態剛度,墊片上孔的數量、孔的大小和鉆孔的角度,都會直接影響最終調校的結果。

底盤調校究竟調的是什么?

對于底盤性能評價分為主觀評價和客觀評價,客觀評價是底盤性能工程師嚴格標準工況進行各項工況測試,分析評價指標與設計值之間的差異。汽車最終是人進行駕駛,所以還需要評價工程師根據從用戶角度對一輛車底盤性能好壞進行主觀評價,通常使用十分評價法。

底盤調校究竟調的是什么?
十分評價法

底盤設計和調校工程師需要反復進行CAE仿真分析、主觀評價和客觀評價,一般要經過1-2輪粗調,2輪精細迭代調校之后凍結最終的底盤設計方案。以前國內主機廠基本無底盤設計調校能力,雖然通過逆向開發可以提高底盤的結構設計能力,但是載荷分布、輪胎等變化使逆向的底盤性能與對標車相差甚遠,通過收購、對外合作方式目前國內如上汽、比亞迪、廣汽等主機廠均已經建立一定底盤研發體系。


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