3.2.1 制動力分配與制動穩定性

制動系統設計的目標是在制動過程中汽車制動距離要短、不發生側滑和甩尾，并且保持轉向性能。一般情況下，制動時可能發生以下三種情況：

1）前輪先于后輪抱死拖滑。此時車輛離心力和側滑方向相反，車輛處于穩定狀態，但車輛失去轉向能力。

2）后輪先于前輪抱死拖滑。此時車輛離心力和側滑方向相同，后軸發生側滑，車輛處于不穩定狀態。

3）前、后輪同時抱死。此時可以避免后軸側滑，前轉向輪只有在最大制動強度下才失去轉向性，路面面附著系數利用率相對較高。

制動過程中，在保證車輛穩定性的同時又要充分利用路面附著系數，從而得到較短的制動距離，理想情況是防止任何車輪抱死，前、后輪均處于滾動到抱死的臨界狀態，從而使每個車輪均充分利用輪胎與路面的附著力。前、后制動器制動力的分配比例，將影響制動時前、后輪的抱死順序，從而影響汽車制動時的方向穩定性和附著條件利用程度。為了實現這一目的，需要在設計車輛制動系統時合理分配前后軸荷。

圖3-3所示為不同路面附著系數及載荷下的制動力分配曲線（圖中F_Z1為前輪制動器制動力，F_Z2為后輪制動器制動力，G為車輛重力，Z為前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力之比）。當前、后輪制動器制動力之比為固定值時，前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力之比稱為制動器制動力分配系數，在制動力分配曲線上表現為一條線性直線。具有固定制動器制動力比值的汽車，使前、后車輪同時抱死的路面附著系數稱為同步附著系數。由圖3-3中可以看出，同步附著系數是理想制動力曲線和具有固定比值的制動力曲線交點處對應的附著系數。同步附著系數說明了前、后輪制動力分配為固定比值的汽車，只有在一種附著系數，即同步附著系數的路面上制動時，才能前、后輪同時抱死。

圖3-3 不同路面附著系數及載荷下的制動力分配曲線

對于前、后輪制動器制動力為固定比值的車輛，無法保證在各種附著系數的路面上前、后輪同時抱死，但是為了保證制動時車輛的穩定性，避免后輪先于前輪抱死拖滑出現車輛甩尾，需要車輛制動力分配曲線在理想制動力分配曲線下方。從理想制動力分配曲線圖可以看出，為了保證高附著系數（如附著系數μ=0.8）路面上制動時的穩定性，需要制動器制動力分配曲線的斜率要小，在這種情況下，后輪分配到的制動力較小，制動效率低，沒有充分利用路面附著系數，從而使制動距離加長，前輪在低附著系數路面上可能因抱死而失去轉向能力，后輪在高附著系數時也可能先抱死發生側滑和甩尾。所以，對于前、后輪制動器制動力為固定比值的車輛，在制動時的穩定性和減小制動距離是相互制約的。為了解決這一對相互制約的問題，需要車輛實際制動力分配曲線如圖3-3中虛線所示，是一個變斜率并且接近理想制動力分配曲線下方的曲線。

在防抱死制動系統（ABS）和電子制動力分配（EBD）應用之前，車輛需要裝配比例閥等機械制動力分配裝置來調節前、后輪制動器制動力的合理分配，但這種機械式制動力分配裝置受機械結構形式的限制，往往會把后輪制動力設定得過低，沒有充分地利用后輪制動附著力，而且成本較高。而基于ABS硬件的擴展功能EBD，可以使前、后輪制動力分配曲線無限接近于理想制動力分配曲線，充分利用后輪路面附著系數，不會發生后輪先抱死拖滑而出現甩尾的不穩定制動工況，其成本相對于裝配比例閥也有明顯優勢。