輔助制動系統(tǒng)方案設(shè)計.doc

專業(yè)課程設(shè)計題目：輔助制動系統(tǒng)方案設(shè)計學(xué) 院:汽車與交通工程學(xué)院專 業(yè):交通運輸學(xué) 號:200803147095學(xué)生姓名:胡繁華指導(dǎo)教師:麻友良日 期:2011. 6摘要：輔助制動系統(tǒng)主要是依靠電子控制系統(tǒng)來判斷，若是緊急制動，則通過輔助制動系統(tǒng)來增大制動主缸壓力，提高制動效率，縮短制動距離。輔助制動系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)是通過制動踏板下的位移傳感器和壓力傳感器等傳感器來判斷它的制動行為，測量制動參數(shù)，再傳輸?shù)紼CU，通過ECU判斷是否是緊急制動，如果是，輔助制動輔助系統(tǒng)在幾毫秒內(nèi)啟動全部制動力，使制動力達(dá)到最大，從而使制動距離縮短，提高車輛的主動安全性。關(guān)鍵詞：輔助制動，傳感器，行駛安全，液壓系統(tǒng) 1 引言傳統(tǒng)的機(jī)械摩擦式(盤式或鼓式)制動器長時間連續(xù)制動常會造成制動鼓和制動摩擦片過熱, 從而造成制動效能下降, 甚至制動能力完全消失。這是汽車的安全要求不允許的。這也會使制動鼓和制動摩擦片的壽命大大縮短, 使汽車的使用成本和維修工作量加大，在緊急制動的情況下，由于突發(fā)的制動，部分駕駛員反應(yīng)遲緩者腿部力能不能及時施加到最大（尤其是女性或年老駕駛者，在這方面所占比例較大），從而使制動距離增大，導(dǎo)致不必要的交通事故，2006年全國道路交通事故死亡人數(shù)占安全事故死亡人數(shù)的793，而在各種車輛的機(jī)械故障中，制動因素占據(jù)了相當(dāng)高的比例口J。據(jù)統(tǒng)計，由于制動失效和制動不良所導(dǎo)致的機(jī)動車事故，占所有事故的比例分別超過20和40，制動失效與不良兩大原因造成的死亡人數(shù)超過總死亡人數(shù)的50。如果能研發(fā)出一套能在突發(fā)制動的情況下及時提供充足的制動力，從而使制動距離縮短，那就可提高車輛的主動安全性。緊急制動輔助系統(tǒng)就是在這種環(huán)境下提出。2 普通汽車制動的問題與解決方案2.1 汽車制動存在的問題近年來，中國的汽車消費刺激，在去年，汽車產(chǎn)銷都突破一千萬輛，汽車保有量越來越多，在國內(nèi)，一些大城市的交通擁擠及道路交通事故已經(jīng)成為騎虎難下難題，制動系統(tǒng)的良好是汽車安全行駛的保障。而傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)智能化程度不高，不夠人性化，一些人為的操作因素易引起交通事故。駕駛員在危急情景下對汽車緊急制動時，很多時候會出現(xiàn)因踩踏的力度不夠或反應(yīng)而導(dǎo)致制動距離過長，造成追尾、撞人及其他碰撞事故。造成的危害也不可避免。傳統(tǒng)汽車制動方式是在車輪上安裝機(jī)械式摩擦制動囂但頻繁或長時間制動會造威制動鼓盤)和摩擦襯片f制動襯片)過熱導(dǎo)致制動效能衰退甚至制動失效從而引起重大交通事故 這個問題對城市公交車和長年行駛在山區(qū)的載貨汽車和長途大客車尤為突出 另外制動器過熱，不僅使摩擦襯片磨損加劇使用壽命減短，而且也易造成輪胎早期爆裂，從而使運營威本增加。怎樣解決這些問題已成為當(dāng)務(wù)之急怎樣解決這些問題已成為當(dāng)務(wù)之急。2.2 汽車制動問題的解決方案通過老師的分析及自己的思考，我提出了輔助制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)，它可以在判斷駕駛員的緊急制動，將信息反饋到ECU，通過ECU控制液壓制動輔助系統(tǒng)額外的增加主缸的壓力使制動輪缸的制動壓力迅速增到最大，該液壓系統(tǒng)與ABS共同作用，使制動距離減小到最短。2.3輔助制動系統(tǒng)的作用輔助制動系統(tǒng)的作用是幫助駕駛者更加快速有效地制動，當(dāng)汽車行駛前方突然出現(xiàn)情況時，駕駛者將會采取緊急制動措施，踏下制動踏板。但是由于駕駛技術(shù)收斂程度不同，對于缺乏經(jīng)驗的駕駛者可能因為對制動踏板施加的踏力不足而失去有效的制動時間，進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生，而制動輔助系統(tǒng)可以通過車速和制動踏板力大小感知到汽車處于緊急制動的狀態(tài)時，輔助制動系統(tǒng)經(jīng)過計算分析判斷處制動力不足的情況下，迅速提高制動力，直至達(dá)到ABS工作，即是最大制動力，這樣使制動距離縮短，制動效果提高到最佳狀態(tài)。同時，它還有其它的一些功能：1）能夠減少車輪制動器熱衰退制動跑偏輪胎過熱爆胎現(xiàn)象的發(fā)生因此提高了汽車的行駛安全性。2）輔助制動是連續(xù)制動的，只在制動初期對車輛產(chǎn)生一定的沖擊，在制動過程中不會產(chǎn)生沖擊，提高乘坐舒適性。3)輔助制動有效分流了車輛制動負(fù)荷，降低制動盤(或制動鼓)的溫度，提高行車制動系的制動效能，延長其壽命和更換周期，提高車輛下坡時的平均行駛速度和經(jīng)濟(jì)性。4）能提高汽車 長坡的平均行駛速度和增強(qiáng)駕駛員下長渡時安全感。5）可延長制動襯片使用壽命減少制動器的維慘保養(yǎng)工作量。輔助制動系統(tǒng)可以通過監(jiān)測實施制動的速度來識別此類緊急制動情況，并觸發(fā)制動助力器或者EBS液壓單元，從而使得中等程度的制動,輔助制動系統(tǒng)能在緊急制動狀態(tài)下的提供重要幫助例如當(dāng)駕駛員快速制動時，由于沒有施加足夠的制動力，可能導(dǎo)致非常危險的長制動距離動踏板力也可以使車輛獲得最大的制動減速度。 圖1 配備BA和沒有配備的比較3 機(jī)械式輔助制動系統(tǒng)3.1機(jī)械式輔助制動系統(tǒng)的組成輔助制動系統(tǒng)硬件主要由三部分組成：壓力源，壓力調(diào)節(jié)單元和連接機(jī)構(gòu)。 圖2 電子式制動輔助系統(tǒng)的組成3.2機(jī)械式輔助制動系統(tǒng)工作原理現(xiàn)在的機(jī)械式輔助制動系統(tǒng)充分運用了微電腦技術(shù)，其工作原理是這樣的：駕駛者踩下剎車踏板時會打開一個機(jī)械式閥門，讓外部空氣經(jīng)此閥門流入通常會低于“底部壓力”的工作室，在工作室中形成一個較高的壓力區(qū)，而由于真空室中的壓力比“底部壓力”低，活動的盤式膜片會隨著兩室之間的壓差產(chǎn)生位置變化，并反映到剎車總泵的活塞桿上。位移探頭負(fù)責(zé)監(jiān)視剎車踏板的動作速度，一旦察覺駕駛者做了急剎車動作，就會馬上通知剎車輔助裝置控制儀，由電腦進(jìn)行換算，并命令控制電磁閥以某一特定頻率進(jìn)行動作。隨即空氣以飛快的速度通過這個電磁閥進(jìn)入工作室，形成沖擊狀高壓。結(jié)果是：即使駕駛者沒有大力踩下剎車踏板，只是簡單做了個急剎車動作，輔助制動裝置也會善解人意地幫助他（她）加大剎車力度。在這套系統(tǒng)中還有個出氣開關(guān)，其作用是在駕駛者的腳從剎車踏板上移開后，閥門立即關(guān)閉。3.3機(jī)械式制動輔助系統(tǒng)的工作特性壓力源部分為后面的壓力調(diào)節(jié)單元提供一穩(wěn)定且具有一定保壓功能的高壓源；壓力調(diào)節(jié)部分的功能是接收控制指令：一方面在輔助制動裝置輸出口實現(xiàn)需要的制動壓力，另一方面利用輸出口壓力控制連接部分完成人制動和輔助制動裝置制動之間的轉(zhuǎn)換。連接部分主要對輔助制動裝置和原車制動系統(tǒng)進(jìn)行連接，以執(zhí)行人制動和輔助裝置制動的切換工作。壓力源主要器由油泵，蓄能器，單向閥和溢流閥組成;其工作過程如下：直流電機(jī)驅(qū)動油泵將制動液從油箱泵到蓄能器中，油泵和蓄能器之間的單向閥防止高壓液體從蓄能器流回油箱。溢流閥將蓄能器內(nèi)制動液壓力控制在一定范圍內(nèi)，這樣就形成一個能提供穩(wěn)定壓力并具有一定蓄能作用的壓力源。壓力調(diào)節(jié)部分主要由兩個高速開關(guān)閥組成，一個控制壓力源至壓力輸出口的管路，一個控制壓力源輸出口至油箱的管路。當(dāng)輸出口的實際壓力低于期望壓力時，則增加常閉高速開關(guān)閥,進(jìn)油閥的開啟時間而減小常開高速開關(guān)閥?；赜烷y的開啟時間以增加輸出口的壓力。相反，當(dāng)輸出口的實際壓力高于期望壓力時，則增加回油閥的開啟時間而減小進(jìn)油閥的開啟時間，以降低輸出口的壓力。通過控制這兩個高速開關(guān)閥的開關(guān)時間的長短就可以實現(xiàn)輔助制動裝置輸出口壓力的調(diào)節(jié)。連接部分通過兩個梭閥實現(xiàn)，當(dāng)人不制動，輔助制動裝置開始工作，由控制器輸出指令到調(diào)節(jié)分的兩個高速開關(guān)閥,控制輸出口的壓力增加， 推向主泵連接口一邊，將主泵與分泵的連接切斷,此時輔助制動裝置輸出口與分泵相連接，輔助制動裝置可以對制動力進(jìn)行調(diào)節(jié).而當(dāng)人開始制動時，由控制器輸出指令到調(diào)節(jié)部分的兩個高速開關(guān)閥，控制輸出口的壓力減小,主泵的壓力相對增加。將滾珠推回輔助裝置連接口一邊，將輔助裝置與分泵的連接切斷，主泵與分泵連接，此時人可以對制動力進(jìn)行完全的控制，輔助制動裝置停止工作。4 電子式制動輔助系統(tǒng)4.1電子式制動輔助系統(tǒng)的組成 液壓單元中的制動力傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器和制動信號燈的開關(guān)向制動輔助系統(tǒng)提供信號，使其能識別緊急情況。車輪制動分缸的壓力升高時通過對液壓單元中的特點閥門和ABS回液泵的控制來實現(xiàn)的。帶有制動輔助系統(tǒng)的制動力要比沒有制動輔助系統(tǒng)的上升的快，其壓力如圖三，帶有制動輔助系統(tǒng)的車輛，比沒有制動輔助系統(tǒng)的車輛較早進(jìn)入ABS調(diào)節(jié)區(qū)域，因此制動行程較短。圖3 電子式制動輔助系統(tǒng)的組成 4.2 電子式制動輔助系統(tǒng)工作原理在駕駛員行車過程中，當(dāng)其腳從油門上松開到踩下制動踏板時，原因有兩個：一.該車正常的減速剎車；二.該車處于緊急情況下，需要緊急制動。第一種情況駕駛員較容易判斷，能夠準(zhǔn)確把握制動力的大小，而第二種清況，由于駕駛員自身素質(zhì)的關(guān)系，可能部分駕駛員不能果斷的處理，在這里主要是解決第二種情況。在緊急制動時，駕駛員不能及時制動，此時通過緊急制動輔助系統(tǒng)能夠減少車的制動距離。制動輔助系統(tǒng)中的電子控制系統(tǒng)主要功能是判斷是否屬于緊急制動，并向液壓制動輔助系統(tǒng)發(fā)出信號。4.3電子式制動輔助系統(tǒng)的工作特性當(dāng)駕駛員松開油門，踩下制動踏板時，通過踏板下電位計式位移傳感器來測量出在此段時間踏板的移動速率以及踏板達(dá)到的位置，把此信息傳到ECU，在踏板移動的過程中，踏板附近電阻應(yīng)變式壓力傳感器測量出踏板上壓力的變化，同樣傳到ECU。與此同時，制動系統(tǒng)的主缸中的壓力傳感器測量主缸壓力，將此信息傳到ECU。通過以上信息的測量，與ECU存儲的制動程序作比較，判斷此時是不是緊急制動， 如圖4：ECU工作原理。 踏板處位移傳感器制動燈信號緊急制動輔助系統(tǒng)工作踏板處壓力傳感器是不是緊急制動主缸中壓力傳感器ECU 轉(zhuǎn)速傳感器緊急制動輔助系統(tǒng)不工作圖4：ECU工作原理當(dāng)激發(fā)條件被滿足時，制動輔助系統(tǒng)提高制動力，通過這種主動式建立壓力將很快達(dá)到ABS調(diào)節(jié)區(qū)域，液壓單元中的開關(guān)閥打開，并且高壓開關(guān)關(guān)閉，這樣在回液泵時所建立的壓力便直接被傳送到車輪分缸。圖5 提高制動力直到ABS控制區(qū)域第一階段制動輔助系統(tǒng)開始工作階段：當(dāng)制動輔助系統(tǒng)觸發(fā)條件滿足后，制動輔助系統(tǒng)開始工作，采取主動建壓方式提高制動力達(dá)到ABS開始工作點。制動壓力調(diào)節(jié)器中開關(guān)閥打開，高壓開關(guān)關(guān)閉，這時回液閥所建立的壓力被直接送到車輪制動輪缸中。圖6 第一階段制動力的變化制動輔助系統(tǒng)將制動力提高到ABS開始工作點后，制動力將在ABS系統(tǒng)的控制下不再繼續(xù)升高，而維持在ABS的控制區(qū)段內(nèi)，即綠色曲線波動段。此刻代表制動主缸壓力的紅色曲線處在較低水平，換言之，雖然制動踏板制動力較小，但在制動輔助系統(tǒng)的控制下，輪缸制動力任然達(dá)到了ABS控制的最大值。ABS系統(tǒng)開始工作后，開關(guān)閥重新關(guān)閉，高壓開關(guān)被打開，回液泵的輸送量將制動輪缸的制動力控制在ABS閥值以下。第二階段制動輔助系統(tǒng)結(jié)束工作階段：當(dāng)駕駛者放松制動踏板后，制動輔助系統(tǒng)觸發(fā)條件不再滿足，制動輔助系統(tǒng)判斷緊急制動的狀態(tài)已經(jīng)解除，并且立即轉(zhuǎn)換到第二階段，即解除輔助制動系統(tǒng)狀態(tài)，如圖，這時車輪制動分缸中的制動力，將根據(jù)駕駛員的踏板壓力來調(diào)節(jié)。從第一階段到第二階段的過渡不是跳躍式的，而是一種令人舒適的過渡，這時制動輔助系統(tǒng)減少他在總制動力中所占的壓力份額，以降低踏板力。當(dāng)它的壓力份額最終達(dá)到零時，便恢復(fù)了正常的制動動能。另外，當(dāng)車輛行駛速度低于所設(shè)定的值時，制動輔助系統(tǒng)也將終止它的制動作用。如圖7。 圖7第二階段制動力的變化在上述情況下，將通過液壓單元中相應(yīng)閥門的控制來降低制動力。制動液將回流到蓄壓器中，并由回液泵送回到制動液液罐中。 5 結(jié)論本論文主要是解決部分駕駛員在緊急制動時由于自身反應(yīng)過緩或踩踏力不夠，不能及時制動，汽車使用輔助制動裝置來減速時，使制動力達(dá)到最大減少了制動蹄片與輪轂之間的摩擦?？梢源蟠鬁p少了輪胎滑動摩擦及輪胎瞬間減速度過大等不利情況的出現(xiàn)同時可以有效減少主制動器的溫升。避免其制動效能降低甚至制動失效等問題的發(fā)生。并與ABS一起工作，增大制