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手动档机动车坡道起步.doc

手动档机动车坡道起步

你凭良心说你算老几传奇
2017-10-27 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《手动档机动车坡道起步doc》,可适用于初中教育领域

手动档机动车坡道起步辅助系统设想论文作者姓名(学号):指导教师姓名(职称):班级(中文书写)专业(中文书写)学院(中文书写)手动档机动车坡道起步辅助系统设想作者写作目的说明、指导教师姓名学院名称、论文完成日期(分三行)摘要随在我国~着社会经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高~汽车作为生活消费品已经开始进入家庭~汽车的社会拥有量将会有很大的增长。在汽车半坡起步时如果操作不当~就很容易造成汽车熄火溜车~有可能导致与后面的车辆发生碰撞事故。笔者设想一套手动档机动车坡道起步辅助系统可以实现手动档机动车在半坡起步过程能实现一定的自动化~而且操作比较简单~可以解决手动档机动车半坡起步时的溜车现象~有效防止了溜车产生的隐患~且对平地行驶、操作无任何影响。尤其是在山地较多的地方~此起步辅助系统可大大减缓驾驶员对半坡起步的恐惧感~并可延长离合器摩擦片的使用寿命而且能够节约燃油。关键词:坡道起步机动车手动档辅助系统构想致谢目录摘要关键词致谢引言相关技术介绍汽车电子制动技术介绍防抱死制动技术介绍机动车坡道起步辅助系统的研究现状基于ABS系统的坡道起步原理坡道起步辅助系统的组成坡道起步辅助系统的工作原理坡道辅助起步操作流程坡道起步辅助系统实施坡道驻车可行性分析驻车制动的设计要求车辆驻车制动角度分析半坡辅助系统坡道驻车可行性分析坡道起步辅助系统设计构思坡道起步辅助系统的硬件设计构思坡道起步辅助系统的软件设计构思总结参考文献引言在日常驾驶过程中驾驶员有时需要在立交桥或者斜坡上发动汽车。汽车从驻车状态转入行驶状态称之为半坡起步。手动档机动车在坡道向上起步时需要将离合器踏板踩至离合器行程的中间某个位置(俗称半联动状态)半联动状态需要根据汽车的承载载荷及斜坡的坡度大小来调整控制也就是说使离合器踏板处于中间什么位置是需要根据具体情况来调整的。对于熟练的手动档机动车驾驶员来说他们根据经验可以较好地控制半联动状态使机动车在斜坡上平稳起步。但对于不熟练的手动档驾驶员来说半坡起步则是一项较难掌握的操作技术而且机动车处于半联动状态时会加剧燃油的无功消耗和摩擦衬片的损耗。如果半联动技术掌握的不好在汽车半坡起步时就很容易造成汽车熄火溜车有可能导致与后面的车辆发生碰撞事故。本课题研究的目的就是针对手动档机动车半坡起步时出现的溜车现象开发一种结构简单、易操作、半坡起步不溜车、制动性能好的半坡起步辅助系统。相关技术介绍汽车电子制动技术介绍汽车电子是指应用于汽车之上的有利于增加汽车驾驶安全性、减少燃料消耗、减少废气排放以及增加驾乘舒适性和便捷性的电子装置。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命。在现代汽车上电子技术的应用越来越广泛汽车已经由单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品。社会的需求、法规的强制推动和技术的进步是使汽车上采用电子技术并蓬勃发展的根本原因。许多机械控制系统被电子控制系统所取代使汽车电子化的程度越来越高。自从汽车问世以来制动系统在车辆行车和驻车的安全方面扮演着至关重要的角色。近年来随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前已广泛采用的汽车电子制动技术主要有防抱死制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)、车辆稳定电控系统(ESP)、电子制动力分配装置(EBD)、电子控制刹车辅助系统(EBA)等。防抱死制动技术介绍汽车ABS的研究开发始于年第一个英国防滑专利UK年德国RobertBosch公司将电磁式传感器用于测量车轮速度并申请专利这是ABS形成中一个重要的里程碑。防抱死制动系统ABS是由电子控制系统和液压控制系统两个子系统组成。电子控制系统)、ABS指示灯以及制动压由轮速传感器、控制开关、防抱死制动电子控制单元(ABSECU力调节器等构成。制动压力调节器既是电子控制系统的执行元件也是液压控制系统的始控元件。液压控制系统由常规制动装置和制动压力调节器组成。常规制动装置主要由制动总泵、制动助力器、制动分泵、制动管路和制动器等组成。制动压力调节器主要由电磁阀、单向阀和回液泵电动机等组成。各型ABS尽管结构形式不尽相同但都是在常规制动装置的基础上增设传感器、ABSECU、制动压力调节器和ABS指示灯等构成。机动车坡道起步辅助系统的研究现状目前针对机动车半坡起步时出现的后溜现象所开发研究的辅助装置在国内外已经出现了很多种有针对手动档机动车也有针对自动档机动车的半坡起步辅助装置。国内针对机动车半坡起步所申请的专利也有很多如郭志强的发明专利“机动车防后溜安全半坡起步装置”其发明专利是利用棘轮、顶杆装置或者制动杆与齿轮装置来控制机动车传动轴只能沿着一个方向转动的原理从而实现了防后溜功能。孙智的发明“机动车斜坡起步自动配合的方法和装置”是一种机动车斜坡起步自动配合的方法和装置该发明是采用离合器控制在现有机动车的刹车油泵或气泵和轮胎之间的制动闸并安装一个止回阀和一个电磁阀刹车时止回阀开启电磁阀关闭使油或气不能回流至制动总泵油压(气压)使制动闸紧紧贴在机动车轮圈机动车不能移动当起动时电磁阀开启油或气回流至制动总泵制动闸自动松开。还有在手刹制动装置基础上开发的防后溜辅助装置等等。国内目前典型的半坡起步辅助系统主要通过控制位于制动主缸和车轮轮缸之间的隔离阀通断实现坡道起步辅助功能。当车辆在坡道起步时驾驶员踩下制动踏板隔离阀通电关闭轮缸至主缸方向的油路保持轮缸压力从而给驾驶员足够的时间换档和踩下油门踏板当离合器结合到一定程度时其传递的扭矩刚好能克服起步阻力时隔离阀断电迅速解除制动实现平稳起步。基于ABS系统的坡道起步原理坡道起步辅助系统的组成本文构想是在机动车原有防抱死制动系统的基础上开发设计的系统设置一个两位两通电磁阀作为半坡起步阀增设了倾角传感器和力传感器。半坡起步辅助系统结构原理如图所示整个系统可分为四个部分:()制动系的执行机构包括制动蹄、制动鼓、制动轮缸其作用是执行刹车动作对于图中选择鼓式制动器作为系统的制动执行机构的理由由于笔者的知识所限本论文不涉及()液压驱动机构包括液压泵、电动机和液压管路其作用是为执行机构提供动力源()电子控制单元(ECU)其作用是对传感器采集的信息进行处理并对液压泵的电动机和半坡起步阀发出控制信号()传感器部分包括倾角传感器、力传感器和轮速传感器其作用是通过检测机动车所在坡度大小、制动蹄所受力的大小以及车速为半坡辅助系统中的电子控制单元提供辅助起步信息。图中踏板制动主缸半坡起步阀液压泵电磁阀液压管路制动轮缸制动鼓复位弹簧制动蹄轮速传感器力传感器倾角传感器电子控制单元电动机坡道起步辅助系统的工作原理半坡起步辅助系统的工作原理是通过测力传感器检测支承销对制动蹄的支承反力的两分力大小系统根据力传感器测得的初始力值以及其它尺寸参数值计算出驻车制动力的大小以及临界点时支承分力值。半坡起步按钮被按下后随着驾驶员的起步操作起步辅助系统首先进行信号检测倾角传感器、轮速传感器和测力传感器随系统的启动立即进入工作状态系统根据倾角传感器、轮速传感器的测量信号判断机动车是否需要辅助起步当系统判断机动车需要辅助起步后将力传感器测得的力初始值送入电子控制单元电子控制单元根据力初始值和其它参数(如制动鼓半径、摩擦系数等)计算出阻止车子沿斜坡下滑所需要的驻车制动力以及在临界点时(即机动车驱动力等于阻力时)对应的支承反力的分力值(图所示)电子控制单元对信号进行运算处理后对机动车施加驻车制动力通过向液压泵的电动机发出运转控制指令电动机带动液压泵工作制动轮缸增压增压到一定程度后制动力达到ECU已计算的阻止机动车下滑的制动力这时ECU发出信号停止增压并保持这个压力以便使制动力保持不变。制动蹄受到制动力P的作用与制动鼓压紧制动蹄能产生阻止制动鼓相对运动的静摩擦力此静摩擦力能产生足够阻止机动车沿着斜坡下滑的静摩擦制动力矩这样系统完成了对机动车坡道驻车动作的操作。系统施加制动力并且保持制动力的大小不变都是在完全放开手动刹车之前完成的经过系统的增压及保压操作后机动车即使在手刹制动解除后也可以平稳地停在坡道上这时驾驶员解除手动刹车随着驾驶员对离合器踏板的操作机动车驱动力不断增加这时支承反力的两分力的大小也在不断变化当力传感器测得的分力值达到临界值时即机动车驱动力加载到等于起步阻力时辅助系统立即解除驻车制动力从而实现对机动车在半坡上的起步辅助控制。坡道辅助起步操作流程汽车在暂时或者较长时间坡道停驻时驾驶员需要拉起手刹操纵杆使汽车安全停驻。根据半坡起步辅助系统的工作原理可知对于装备有半坡起步辅助系统的汽车半坡起步时在手动刹车驻车状态下驾驶员的操作过程按顺序应为:先将车子点火发动然后按下半坡起步开关松开手刹操纵杆踩离合器挂一档松离合同时配合踩油门踏板车子启动后将起步辅助开关关闭。配备有半坡起步辅助系统的汽车驾驶员在坡道起步的操作流程如图所示。坡道起步辅助系统实施坡道驻车可行性分析驻车制动的设计要求驻车制动功能要求对已停驶的汽车特别是在坡道上停驶的汽车应使其可靠的驻留原地不动。汽车在上坡或下坡过程中停车时必须稳定地驻留原地不动。根据GB《机动车运行安全技术条件》的规定在空载状态下驻车制动装置应能保证车辆在坡度为(总质量为整备质量的吨以下的车辆为)、轮胎与路面间的附着系数不小于的坡道上正、反两个方向保持固定不动其时间不少于分钟。根据上述规定需要通过计算来验证辅助系统驻车的安全可行性主要是验证液压泵提供的一定范围的制动油压能否满足在上述要求情况下汽车所需驻车制动力的大小以便确保辅助系统对汽车坡道辅助起步的可行性。车辆驻车制动角度分析上坡状态驻车的受力情况如图所示。图中L为轴距a和h分别为整车质心的纵向和高度坐标α为驻车极限坡度角G为整车质量ZF和ZF分别为路面对前后车轮的法向反力bF为后轮驻车制动力由于前轮的滚动阻力相对于地面对后轮的驻车制动力可以忽略不计因此图中略去了前轮滚动阻力。(图)车辆在下坡驻车时的受力情况如图所示。坡道起步辅助系统设计构思坡道起步辅助系统的硬件设计构思半坡起步辅助系统硬件部分主要是在机动车原有防抱死制动系统ABS硬件基础进行扩展辅助系统在原有ABS硬件部分增设了一个倾角传感器、两个测力传感器及一个两位两通半坡起步电磁阀并更换了具有精确度更高能检测低速的轮速传感器。半坡起步辅助系统的硬件电路总体方案如图所示。坡道起步辅助系统的软件设计构思HAS按钮是否被驾驶员按下是决定半坡起步辅助系统是否启用的首要前提因此首先判断HAS按钮是否被按下是系统软件设计的关键。当HAS按钮被按下时坡道辅助功能起步被开启没有被按下则汽车按正常情况起步。系统的软件总体结构图如图所示。总结目前随着汽车电子技术的飞速发展各种控制方法不断出现硬件成本不断降低使各种电子产品越来越多的应用于汽车上。对于坡道起步辅助系统依据对车辆的在起步过程的分析将来会开发出具有更高性能价格比的坡道起步辅助系统。本文构想的半坡起步系统仅是对目前应用于后轮领从蹄式制动系统进行的讨论。随着车轮制动器的发展汽车的车轮制动器会逐渐被盘式制动器取代而本课题是针对后轮制动器为鼓式制动器中的领从蹄式制动器做得研究。所以开发出针对后轮制动器为盘式制动器的起步辅助系统是本课题后续研究的一个重点。由于笔者的知识能力所限本文对系统的软件及硬件电路的构想还处于初级阶段距离实际应用上尚有很大差距还有很多问题如系统的动态响应特性、稳定性系统的集成化设计、控制系统的灵敏性、可靠性分析等诸多问题还有待于进一步研究。不过可以肯定的是随着汽车电子技术的快速发展以及人们对汽车安全性方面的更加注重机动车上配备半坡起步辅助系统已是大势所趋而本文研究的半坡起步系统可能会是一种较好的选择。总之本文所研究的半坡起步辅助系统具有结构简单、易操作、制动性能好、安全性高等优点不远的将来随着汽车技术及汽车工业的发展必将取得更好的应用前景。对于半坡起步辅助系统的研究本构想还处于探索阶段由于时间关系和限于作者的理论水平工作中还存在着不足之处许多问题待于进一步研究。参考文献郑家杰,孟春玲,张力,汽车制动控制系统的技术进展,北京工商大学学报,,司利增,汽车防滑控制系统:ABS与ASR,北京:人民交通出版社,魏朗,王凰,现代汽车制动防抱死系统实用技术,北京:人民交通出版社,,杨庆彪,汽车电控制动系统原理与维修精华,北京:机械工业出版社,葛安林,雷雨龙,高义峰等,电控机械式自动变速器车辆坡上起步控制研究,汽车工程,,刘惟信,汽车制动系的结构分析与设计计算,北京:清华大学出版社,张文春,汽车理论,北京:机械工业出版社,李爱文,张承慧,现代逆变技术及其应用,北京:科学出版社,刘训忠,夏群生,汽车制动防抱死系统(ABS)轮速算法研究,汽车电器,

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