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底盘调校究竟调的是什么?

时间:2020-05-09 11:56:17   作者:转载  

相信很多人都对无间道系列电影过目不忘,在《无间道I》中曾经有一段剧情,阿仁(梁朝伟饰演)在音像店碰到前来购买音箱设备的刘建明(刘德华饰演),在试听音响时有这么一段经典的桥段

“高音甜,中音准,低音沉,”九字箴言就把一套音响设备调校评价的淋漓尽致,那对于汽车底盘来说,如何来调校出高性能底盘?如何评价性能好坏?在讲底盘的好坏之前我们首先从什么是底盘说起。

一、底盘的定义

根据《汽车构造》上的定义,一辆汽车可以分为四个组成部分:发动机、车身、底盘、电气设备。底盘由四大系统:行驶系、转向系、传动系和制动系。作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,并接受发动机的动力,使车辆传递发动机动力至驱动轮,同时可以实现车辆的转弯和制动,保证正常行驶。

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汽车底盘

行驶系:接受传动系传递的发动机扭矩,通过驱动轮驱动车辆前进,保证正常行驶。

转向系:保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。

传动系:位于发动机和驱动车轮之间的动力传动装置,将发动机动力传动给驱动车轮。

制动系:使行驶的车辆减速甚至停车,使已经停驶的汽车保持不动。

二、底盘的调校

底盘的开发过程通常是这样的:首先由经验丰富的底盘系统工程师根据工作经验、对标车性能、市场定位、整车相关参数等信息,确定底盘总体性能目标,然后将总体性能目标分解成对各零件的设计要求,底盘零部件设计工程师将设计要求输入给供应商进行提供软模件或选型样件,主机厂将零部件装车后经过几轮迭代调校和验证最后确认零部件的要求。

底盘由四大系统构成,传动系统主要是根据计算仿真设计要求匹配传动参数,所以开发过程的调校主要是对行驶系、转向系和制动系三大系统。

在进行第一轮调校之前一般要进行K&C试验和操稳试验摸底车辆的底盘基本的性能,和调校性能目标相比较,指明调校优化方向,为后面的几轮调校做准备。

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各维度评价

行驶系统调校

行驶系包含汽车的车架、车桥、车轮和悬架等组成,这里的调校主要是悬架系统。悬架系统由弹性元件、减振元件、传力或导向机构和横向稳定杆组成,其直接影响到操纵稳定性和舒适性。

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悬架系统

弹性元件调校主要是对弹簧刚度、轮胎和衬套等,螺旋弹簧和减振器用来承受并传递垂直载荷,缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。通过测试不同弹簧刚度下的车辆操稳特性确定合适的刚度参数。

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减振器和螺旋弹簧

减振元件调校是指减振器阻尼力,为了获得较理想的阻尼力特性:低速时,阻尼力要小,使悬架偏软,保证舒适性;高速时,阻尼力稍大偏硬,提供清晰的路感。为了获得较好的阻尼特性需要不断试验根据阀片的规格、数量和活塞孔组合几万种设计方案,要得到最后所需要的性能,需经过反复测试再反复改进,从调校复杂度和重要度来说减振器是整个行驶系统调校的核心。

汽车的舒适性可由“路面-汽车-人”系统的框图来分析。路面不平度和车速形成了对汽车振动系统的“输入”,此“输入”经过由轮胎、悬架、座垫等弹性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成的振动系统的传递,得到振动系统的“输出”是悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度,为了获得日常偏舒适、急转弯不侧倾、坏路不颠仅仅调教好弹簧刚度和减振阻尼力还是不够的,还需要考虑悬挂、非悬挂质量等因素。。

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路面-汽车-人

制动系统调校

对于制动系统分为两部分:主制动系统和辅助制动系统。主制动系统包括制动踏板、真空助力泵、制动管路等零件,而辅助制动系统就是车身电子稳定系统(ESP)。

对于主制动系统调校包含以下方面:制动力,前后轴制动力分配和制动的热衰退性能。

(1)制动力:经常听到一些老司机给一辆车制动的评价是刹车偏软或偏硬,制动不线性等。

制动力调校通常是制动工程师在试验车上不断加速到一定车速然后紧急刹车,频繁往复,每种工况进行几千次试验,对制动踏板的行程、制动踏力、制动减速度等指标进行计算和平衡,除了这些客观数据要达到目标设计值,还需要组织主观评价,以上均通过之后调校才结束。

(2)前后轴制动力分配:借助于ESP的子功能电子制动分配(EBD)对前后轴制动力分解。

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前后制动力分配

(3)制动的抗热衰退性能

汽车在高速行驶或下坡连续制动摩擦片在摩擦过程中,由于温度制动盘片温度太高摩擦力矩有明显下降制动性能会衰减,会影响制动效果,抗热衰退性能与制动器摩擦片和制动器结构有关。

①摩擦片常用材料有石棉、半金属和无石棉等材料制成,为提高抗热衰退性能选择优质摩擦片材料;

②改善制动系统散热如制动盘设计通风孔;

③常用的制动器分为盘式和鼓式制动器,盘式制动器其制动性能没有鼓式好,但是其抗热衰退稳定性较好,鼓式在下坡频繁制动时有无制动的风险,所以在轿车上鼓式制动器基本已经被淘汰。

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盘式和鼓式制动器

(4)辅助制动系统调校

辅助制动系统主要是指车身稳定系统(ESP),在一般车辆正常制动过程中ESP不会工作,在滑行、加速或者制动时由于转弯过度或转弯不足的状况下增强车辆的稳定性和方向控制,它通过控制轮端制动力大小和发动机动力输出(能对发动机发送降扭和升扭请求)来实现。

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辅助制动系统

ESP除了包含车辆动态控制(VDC)、牵引力控制系统(TCS)和防抱死控制系统(ABS)等主要功能之外,还有一大堆附加功能如上坡辅助(HHC)、下坡辅助(HDC)、自动驻车(Autohold)、液压制动辅助(HBA)等功能。

ESP的调校一般都是国内主机厂提供标定车辆,博世、天合等供应商的标定工程师负责标定,标定完成之后主机厂进行验收,一般至少要经过两轮高附铺装路面标定、一轮低附冰面雪面标定。

标定过程中主要考虑以下工况标定:

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ESP标定试验主要工况

悬架系统会对车辆的侧倾或俯仰产生较大影响,所以悬架刚度或减振器阻尼的变更均需要进行ESP的重新验证。

转向系统调校

转向比和转向梯度的几何设计在前期CAE仿真阶段已经固化,一般装车后不会轻易再做变更,所以后期的转向调校主要是针对电动助力转向系统(EPS)进行标定,EPS通过助力电机提供助力矩减轻驾驶员转动方向盘所需的力矩。

根据半经验公式和实测无助力时原地转向阻力矩计算电机助力矩最大电流。

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通过转向阻力矩计算的电机最大电流可以达到60-80A。

在台架根据整车参数根据运动学和动力学模型对转向系统完成建模之后,还需要进行实车实时匹配和调校。匹配的主要原则:在中低速行驶时为了保证转向轻便性,助力电机提供较大助力,为了保证高速行驶时行驶稳定性和良好的路感,电机提供阻尼力(与助力相反的力)。

助力调校分为三个方面:基本助力、补偿控制和回正控制功能调校,主要进行以下工况标定:

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EPS标定试验工况

标定完成后,进行原地转向助力试验、低速转向助力试验、快速转向助力特性试验和回正性能等试验进行主观、客观评价验收。以某款SUV进行原地转向助力试验,没有助力和有助力转向盘转矩对比如下:

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原地无/有助力情况下转向盘转矩

在完成以上调校任务后重新进行K&C试验和底盘性能试验最终底盘性能,对调校结果进行确认。

三、总结

底盘调校是一项非常复杂的系统工程,车型的定位、发动机特性、零部件成本、整车载荷、使用的环境、目标客户的使用习惯等,都会影响调校的最终风格。其次,底盘调校,尤其是悬架系统阻尼力的确定,衬套模态刚度,垫片上孔的数量、孔的大小和钻孔的角度,都会直接影响最终调校的结果。

底盘调校究竟调的是什么?

对于底盘性能评价分为主观评价和客观评价,客观评价是底盘性能工程师严格标准工况进行各项工况测试,分析评价指标与设计值之间的差异。汽车最终是人进行驾驶,所以还需要评价工程师根据从用户角度对一辆车底盘性能好坏进行主观评价,通常使用十分评价法。

底盘调校究竟调的是什么?
十分评价法

底盘设计和调校工程师需要反复进行CAE仿真分析、主观评价和客观评价,一般要经过1-2轮粗调,2轮精细迭代调校之后冻结最终的底盘设计方案。以前国内主机厂基本无底盘设计调校能力,虽然通过逆向开发可以提高底盘的结构设计能力,但是载荷分布、轮胎等变化使逆向的底盘性能与对标车相差甚远,通过收购、对外合作方式目前国内如上汽、比亚迪、广汽等主机厂均已经建立一定底盘研发体系。


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