輔助制動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì).doc

專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：輔助制動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)學(xué) 院:汽車與交通工程學(xué)院專 業(yè):交通運(yùn)輸學(xué) 號(hào):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(dòng)系統(tǒng)主要是依靠電子控制系統(tǒng)來(lái)判斷，若是緊急制動(dòng)，則通過(guò)輔助制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)增大制動(dòng)主缸壓力，提高制動(dòng)效率，縮短制動(dòng)距離。輔助制動(dòng)系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)是通過(guò)制動(dòng)踏板下的位移傳感器和壓力傳感器等傳感器來(lái)判斷它的制動(dòng)行為，測(cè)量制動(dòng)參數(shù)，再傳輸?shù)紼CU，通過(guò)ECU判斷是否是緊急制動(dòng)，如果是，輔助制動(dòng)輔助系統(tǒng)在幾毫秒內(nèi)啟動(dòng)全部制動(dòng)力，使制動(dòng)力達(dá)到最大，從而使制動(dòng)距離縮短，提高車輛的主動(dòng)安全性。關(guān)鍵詞：輔助制動(dòng)，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(pán)式或鼓式)制動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)制動(dòng)常會(huì)造成制動(dòng)鼓和制動(dòng)摩擦片過(guò)熱, 從而造成制動(dòng)效能下降, 甚至制動(dòng)能力完全消失。這是汽車的安全要求不允許的。這也會(huì)使制動(dòng)鼓和制動(dòng)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(dòng)的情況下，由于突發(fā)的制動(dòng)，部分駕駛員反應(yīng)遲緩者腿部力能不能及時(shí)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(dòng)距離增大，導(dǎo)致不必要的交通事故，2006年全國(guó)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(dòng)因素占據(jù)了相當(dāng)高的比例口J。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于制動(dòng)失效和制動(dòng)不良所導(dǎo)致的機(jī)動(dòng)車事故，占所有事故的比例分別超過(guò)20和40，制動(dòng)失效與不良兩大原因造成的死亡人數(shù)超過(guò)總死亡人數(shù)的50。如果能研發(fā)出一套能在突發(fā)制動(dòng)的情況下及時(shí)提供充足的制動(dòng)力，從而使制動(dòng)距離縮短，那就可提高車輛的主動(dòng)安全性。緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)就是在這種環(huán)境下提出。2 普通汽車制動(dòng)的問(wèn)題與解決方案2.1 汽車制動(dòng)存在的問(wèn)題近年來(lái)，中國(guó)的汽車消費(fèi)刺激，在去年，汽車產(chǎn)銷都突破一千萬(wàn)輛，汽車保有量越來(lái)越多，在國(guó)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(dòng)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(dòng)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(duì)汽車緊急制動(dòng)時(shí)，很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)因踩踏的力度不夠或反應(yīng)而導(dǎo)致制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)，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(dòng)方式是在車輪上安裝機(jī)械式摩擦制動(dòng)囂但頻繁或長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)會(huì)造威制動(dòng)鼓盤(pán))和摩擦襯片f制動(dòng)襯片)過(guò)熱導(dǎo)致制動(dòng)效能衰退甚至制動(dòng)失效從而引起重大交通事故 這個(gè)問(wèn)題對(duì)城市公交車和長(zhǎng)年行駛在山區(qū)的載貨汽車和長(zhǎng)途大客車尤為突出 另外制動(dòng)器過(guò)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(yùn)營(yíng)威本增加。怎樣解決這些問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急怎樣解決這些問(wèn)題已成為當(dāng)務(wù)之急。2.2 汽車制動(dòng)問(wèn)題的解決方案通過(guò)老師的分析及自己的思考，我提出了輔助制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)，它可以在判斷駕駛員的緊急制動(dòng)，將信息反饋到ECU，通過(guò)ECU控制液壓制動(dòng)輔助系統(tǒng)額外的增加主缸的壓力使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力迅速增到最大，該液壓系統(tǒng)與ABS共同作用，使制動(dòng)距離減小到最短。2.3輔助制動(dòng)系統(tǒng)的作用輔助制動(dòng)系統(tǒng)的作用是幫助駕駛者更加快速有效地制動(dòng)，當(dāng)汽車行駛前方突然出現(xiàn)情況時(shí)，駕駛者將會(huì)采取緊急制動(dòng)措施，踏下制動(dòng)踏板。但是由于駕駛技術(shù)收斂程度不同，對(duì)于缺乏經(jīng)驗(yàn)的駕駛者可能因?yàn)閷?duì)制動(dòng)踏板施加的踏力不足而失去有效的制動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致事故的發(fā)生，而制動(dòng)輔助系統(tǒng)可以通過(guò)車速和制動(dòng)踏板力大小感知到汽車處于緊急制動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，輔助制動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析判斷處制動(dòng)力不足的情況下，迅速提高制動(dòng)力，直至達(dá)到ABS工作，即是最大制動(dòng)力，這樣使制動(dòng)距離縮短，制動(dòng)效果提高到最佳狀態(tài)。同時(shí)，它還有其它的一些功能：1）能夠減少車輪制動(dòng)器熱衰退制動(dòng)跑偏輪胎過(guò)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(dòng)是連續(xù)制動(dòng)的，只在制動(dòng)初期對(duì)車輛產(chǎn)生一定的沖擊，在制動(dòng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，提高乘坐舒適性。3)輔助制動(dòng)有效分流了車輛制動(dòng)負(fù)荷，降低制動(dòng)盤(pán)(或制動(dòng)鼓)的溫度，提高行車制動(dòng)系的制動(dòng)效能，延長(zhǎng)其壽命和更換周期，提高車輛下坡時(shí)的平均行駛速度和經(jīng)濟(jì)性。4）能提高汽車 長(zhǎng)坡的平均行駛速度和增強(qiáng)駕駛員下長(zhǎng)渡時(shí)安全感。5）可延長(zhǎng)制動(dòng)襯片使用壽命減少制動(dòng)器的維慘保養(yǎng)工作量。輔助制動(dòng)系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)施制動(dòng)的速度來(lái)識(shí)別此類緊急制動(dòng)情況，并觸發(fā)制動(dòng)助力器或者EBS液壓?jiǎn)卧?，從而使得中等程度的制?dòng),輔助制動(dòng)系統(tǒng)能在緊急制動(dòng)狀態(tài)下的提供重要幫助例如當(dāng)駕駛員快速制動(dòng)時(shí)，由于沒(méi)有施加足夠的制動(dòng)力，可能導(dǎo)致非常危險(xiǎn)的長(zhǎng)制動(dòng)距離動(dòng)踏板力也可以使車輛獲得最大的制動(dòng)減速度。 圖1 配備BA和沒(méi)有配備的比較3 機(jī)械式輔助制動(dòng)系統(tǒng)3.1機(jī)械式輔助制動(dòng)系統(tǒng)的組成輔助制動(dòng)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(dòng)輔助系統(tǒng)的組成3.2機(jī)械式輔助制動(dòng)系統(tǒng)工作原理現(xiàn)在的機(jī)械式輔助制動(dòng)系統(tǒng)充分運(yùn)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(shí)會(huì)打開(kāi)一個(gè)機(jī)械式閥門(mén)，讓外部空氣經(jīng)此閥門(mén)流入通常會(huì)低于“底部壓力”的工作室，在工作室中形成一個(gè)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(dòng)的盤(pán)式膜片會(huì)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(dòng)作速度，一旦察覺(jué)駕駛者做了急剎車動(dòng)作，就會(huì)馬上通知?jiǎng)x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(dòng)作。隨即空氣以飛快的速度通過(guò)這個(gè)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(méi)有大力踩下剎車踏板，只是簡(jiǎn)單做了個(gè)急剎車動(dòng)作，輔助制動(dòng)裝置也會(huì)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(gè)出氣開(kāi)關(guān)，其作用是在駕駛者的腳從剎車踏板上移開(kāi)后，閥門(mén)立即關(guān)閉。3.3機(jī)械式制動(dòng)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(dòng)裝置輸出口實(shí)現(xiàn)需要的制動(dòng)壓力，另一方面利用輸出口壓力控制連接部分完成人制動(dòng)和輔助制動(dòng)裝置制動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換。連接部分主要對(duì)輔助制動(dòng)裝置和原車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行連接，以執(zhí)行人制動(dòng)和輔助裝置制動(dòng)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(guò)程如下：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵將制動(dòng)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(dòng)液壓力控制在一定范圍內(nèi)，這樣就形成一個(gè)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(gè)高速開(kāi)關(guān)閥組成，一個(gè)控制壓力源至壓力輸出口的管路，一個(gè)控制壓力源輸出口至油箱的管路。當(dāng)輸出口的實(shí)際壓力低于期望壓力時(shí)，則增加常閉高速開(kāi)關(guān)閥,進(jìn)油閥的開(kāi)啟時(shí)間而減小常開(kāi)高速開(kāi)關(guān)閥?；赜烷y的開(kāi)啟時(shí)間以增加輸出口的壓力。相反，當(dāng)輸出口的實(shí)際壓力高于期望壓力時(shí)，則增加回油閥的開(kāi)啟時(shí)間而減小進(jìn)油閥的開(kāi)啟時(shí)間，以降低輸出口的壓力。通過(guò)控制這兩個(gè)高速開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間的長(zhǎng)短就可以實(shí)現(xiàn)輔助制動(dòng)裝置輸出口壓力的調(diào)節(jié)。連接部分通過(guò)兩個(gè)梭閥實(shí)現(xiàn)，當(dāng)人不制動(dòng)，輔助制動(dòng)裝置開(kāi)始工作，由控制器輸出指令到調(diào)節(jié)分的兩個(gè)高速開(kāi)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(shí)輔助制動(dòng)裝置輸出口與分泵相連接，輔助制動(dòng)裝置可以對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié).而當(dāng)人開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，由控制器輸出指令到調(diào)節(jié)部分的兩個(gè)高速開(kāi)關(guān)閥，控制輸出口的壓力減小,主泵的壓力相對(duì)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(shí)人可以對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行完全的控制，輔助制動(dòng)裝置停止工作。4 電子式制動(dòng)輔助系統(tǒng)4.1電子式制動(dòng)輔助系統(tǒng)的組成 液壓?jiǎn)卧械闹苿?dòng)力傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器和制動(dòng)信號(hào)燈的開(kāi)關(guān)向制動(dòng)輔助系統(tǒng)提供信號(hào)，使其能識(shí)別緊急情況。車輪制動(dòng)分缸的壓力升高時(shí)通過(guò)對(duì)液壓?jiǎn)卧械奶攸c(diǎn)閥門(mén)和ABS回液泵的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。帶有制動(dòng)輔助系統(tǒng)的制動(dòng)力要比沒(méi)有制動(dòng)輔助系統(tǒng)的上升的快，其壓力如圖三，帶有制動(dòng)輔助系統(tǒng)的車輛，比沒(méi)有制動(dòng)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(dòng)行程較短。圖3 電子式制動(dòng)輔助系統(tǒng)的組成 4.2 電子式制動(dòng)輔助系統(tǒng)工作原理在駕駛員行車過(guò)程中，當(dāng)其腳從油門(mén)上松開(kāi)到踩下制動(dòng)踏板時(shí)，原因有兩個(gè)：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(dòng)。第一種情況駕駛員較容易判斷，能夠準(zhǔn)確把握制動(dòng)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(dòng)時(shí)，駕駛員不能及時(shí)制動(dòng)，此時(shí)通過(guò)緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)能夠減少車的制動(dòng)距離。制動(dòng)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(dòng)，并向液壓制動(dòng)輔助系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。4.3電子式制動(dòng)輔助系統(tǒng)的工作特性當(dāng)駕駛員松開(kāi)油門(mén)，踩下制動(dòng)踏板時(shí)，通過(guò)踏板下電位計(jì)式位移傳感器來(lái)測(cè)量出在此段時(shí)間踏板的移動(dòng)速率以及踏板達(dá)到的位置，把此信息傳到ECU，在踏板移動(dòng)的過(guò)程中，踏板附近電阻應(yīng)變式壓力傳感器測(cè)量出踏板上壓力的變化，同樣傳到ECU。與此同時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)的主缸中的壓力傳感器測(cè)量主缸壓力，將此信息傳到ECU。通過(guò)以上信息的測(cè)量，與ECU存儲(chǔ)的制動(dòng)程序作比較，判斷此時(shí)是不是緊急制動(dòng)， 如圖4：ECU工作原理。 踏板處位移傳感器制動(dòng)燈信號(hào)緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)工作踏板處壓力傳感器是不是緊急制動(dòng)主缸中壓力傳感器ECU 轉(zhuǎn)速傳感器緊急制動(dòng)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(shí)，制動(dòng)輔助系統(tǒng)提高制動(dòng)力，通過(guò)這種主動(dòng)式建立壓力將很快達(dá)到ABS調(diào)節(jié)區(qū)域，液壓?jiǎn)卧械拈_(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，并且高壓開(kāi)關(guān)關(guān)閉，這樣在回液泵時(shí)所建立的壓力便直接被傳送到車輪分缸。圖5 提高制動(dòng)力直到ABS控制區(qū)域第一階段制動(dòng)輔助系統(tǒng)開(kāi)始工作階段：當(dāng)制動(dòng)輔助系統(tǒng)觸發(fā)條件滿足后，制動(dòng)輔助系統(tǒng)開(kāi)始工作，采取主動(dòng)建壓方式提高制動(dòng)力達(dá)到ABS開(kāi)始工作點(diǎn)。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器中開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)，高壓開(kāi)關(guān)關(guān)閉，這時(shí)回液閥所建立的壓力被直接送到車輪制動(dòng)輪缸中。圖6 第一階段制動(dòng)力的變化制動(dòng)輔助系統(tǒng)將制動(dòng)力提高到ABS開(kāi)始工作點(diǎn)后，制動(dòng)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(dòng)段。此刻代表制動(dòng)主缸壓力的紅色曲線處在較低水平，換言之，雖然制動(dòng)踏板制動(dòng)力較小，但在制動(dòng)輔助系統(tǒng)的控制下，輪缸制動(dòng)力任然達(dá)到了ABS控制的最大值。ABS系統(tǒng)開(kāi)始工作后，開(kāi)關(guān)閥重新關(guān)閉，高壓開(kāi)關(guān)被打開(kāi)，回液泵的輸送量將制動(dòng)輪缸的制動(dòng)力控制在ABS閥值以下。第二階段制動(dòng)輔助系統(tǒng)結(jié)束工作階段：當(dāng)駕駛者放松制動(dòng)踏板后，制動(dòng)輔助系統(tǒng)觸發(fā)條件不再滿足，制動(dòng)輔助系統(tǒng)判斷緊急制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)，如圖，這時(shí)車輪制動(dòng)分缸中的制動(dòng)力，將根據(jù)駕駛員的踏板壓力來(lái)調(diào)節(jié)。從第一階段到第二階段的過(guò)渡不是跳躍式的，而是一種令人舒適的過(guò)渡，這時(shí)制動(dòng)輔助系統(tǒng)減少他在總制動(dòng)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(shí)，便恢復(fù)了正常的制動(dòng)動(dòng)能。另外，當(dāng)車輛行駛速度低于所設(shè)定的值時(shí)，制動(dòng)輔助系統(tǒng)也將終止它的制動(dòng)作用。如圖7。 圖7第二階段制動(dòng)力的變化在上述情況下，將通過(guò)液壓?jiǎn)卧邢鄳?yīng)閥門(mén)的控制來(lái)降低制動(dòng)力。制動(dòng)液將回流到蓄壓器中，并由回液泵送回到制動(dòng)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(dòng)時(shí)由于自身反應(yīng)過(guò)緩或踩踏力不夠，不能及時(shí)制動(dòng)，汽車使用輔助制動(dòng)裝置來(lái)減速時(shí)，使制動(dòng)力達(dá)到最大減少了制動(dòng)蹄片與輪轂之間的摩擦?？梢源蟠鬁p少了輪胎滑動(dòng)摩擦及輪胎瞬間減速度過(guò)大等不利情況的出現(xiàn)同時(shí)可以有效減少主制動(dòng)器的溫升。避免其制動(dòng)效能降低甚至制動(dòng)失效等問(wèn)題的發(fā)生。并與ABS一起工作，增大制