汽車制動系統(tǒng)實驗分析報告

賈癸卯

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汽車制動系統(tǒng)實驗分析報告

賈癸卯

（安徽機電職業(yè)技術學院汽車工程系，安徽 蕪湖 241002）

汽車行駛時能在短距離內迅速停車且維持行駛方向穩(wěn)定性，在下長坡時能維持一定安全車速，以及在坡道上長時間保持停駐的能力稱為汽車的制動性。制動距離是與行駛安全直接有關的一項制動效能指標，通常制動距離是指駕駛員開始踩著制動踏板到完全停車的距離。在反應時間T0之后是從加速踏板到制動踏板所需的換位時間以及為消除制動裝置中的間隙和彈性所需的接合時間T1。在T1初期，由于時間很短，以往教學將這段時間內的汽車行駛速度近似等同于原速度，但其與實際情況略有差別。結果表明：駕駛員的腳在開始離開加速踏板到完全離開加速踏板這段時間內，由于發(fā)動機曲軸輸出降低和發(fā)動機阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會導致減速度開始出現(xiàn)并不斷增大，汽車行駛速度不斷降低。

制動性；教學；行駛阻力；減速度

前言

近年來，中國經濟不斷高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，國內汽車工業(yè)進入蓬勃發(fā)展時期。隨著汽車大量進入家庭，高保有量也導致了駕駛員非職業(yè)化、車流密集化和汽車高速化，從而對汽車的安全性能提出更高的要求，交通安全問題也越發(fā)突顯[1]。據統(tǒng)計在由于汽車本身原因導致的道路交通事故中，百分之五十以上都是因為汽車制動性能不佳[2]。汽車制動性直接關系到交通和人身安全，而且重大交通事故一般和制動距離太長、緊急制動時發(fā)生側滑等情況密切相關，所以汽車制動性是汽車安全行駛的重要保障[3]。由此可見，汽車制動性的研究是關系人民群眾生活的一個重要課題。因此有關部門必須高度重視，在具體工作中對上述問題進行深刻思考，從根本上對人民群眾的生命及財產安全做出保證[4]。

汽車行駛時能在短距離內迅速停車且維持行駛方向穩(wěn)定性，在下長坡時能維持一定安全車速，以及在坡道上長時間保持停駐的能力稱為汽車的制動性[5]。制動距離是衡量汽車制動性能的重要參數(shù)，是汽車在具有一定初速度的情況下從開始制動到制動結束時所行駛過的距離，是由反應距離和制動距離兩部分組成。制動距離越小表明制動性能越好，而且制動距離又是一種比較直觀的數(shù)據，所以被廣泛采用為評價制動效能的指標。在汽車的正常使用過程中，掌握制動距離的相關知識會對汽車行駛安全起到非常重要的作用[6]。

汽車制動性研究廣泛存在于汽車實際運用中，汽車緊急制動、正常停車、駐車制動等都伴隨著制動的產生。關于汽車制動性的教學內容將會給學生帶來早期的知識儲備，兒他們中的一部分很可能會在未來從事汽車制動性的相關研究，因此學校的相關教學會給他們打下堅實的理論基礎，所以關于制動性的教學一定要精益求精，這樣才能使汽車制動性研究獲得更好的進步。

本文立足于理論分析和實踐經驗，研究汽車制動性的教學方法。首先，基于汽車系統(tǒng)動力學中對汽車制動性的描述，揭示在制動過程中，汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時間歷程；隨后，以實踐經驗對制動過程的教學開展改進，通過實踐經驗進一步驗證本文教學方法的可信性；最后，分析改進后的教學方法與以往教學方法的區(qū)別。

1 以往教學

圖1畫出了汽車在制動過程中，減速度、車速和制動行駛路程隨時間變化的過程。其中a部分為經過簡化后的汽車減速度在制動過程中的變化情況。對汽車減速度求時間積分，得到汽車速度與時間歷程，再積分即可得到制動過程中車輛所行駛的路程，分別對應著圖1中的b部分和c部分。如圖1所示，汽車制動距離是由相應于時間間隔為T0、T1、T2、T3的四段距離s0、s1、s2、s3組成。

T0為駕駛員接收到制動信號直至準備停車的時間，通常為駕駛員的反應時間，其時間長短取決于不同駕駛員個體神經反應速度和所處情緒狀態(tài)等，一般在區(qū)間0.4~1.5秒左右。在此期間內，由于油門踏板位置不變，汽車行駛速度也保持不變，仍是初速度v0。T1為從油門踏板移到制動踏板所需的換位時間以及為消除制動裝置中的間隙和彈性所需的接合時間，一般為0.2~0.45秒。在此期間內，一旦駕駛員將腳從油門踏板上移開，由于發(fā)動機的阻力矩和汽車行駛阻力，將會出現(xiàn)一定的減速度ax1。T2為制動壓力的增長時間。T1時間之后，隨著駕駛員踩踏板的動作，踏板力迅速增大，制動力也隨之增大到最大，這段制動器增力時間約為0.2s。在T2時間結束后，減速度增大至ax2，速度減至v2。全制動時間，即汽車停止時的時間為T3。在T3時間內，減速度保持ax2，而速度由v2降至0，所需距離為s3。從圖中③點到④點為制動力消除時間，約為0.2-1.4s之間，這段時間過長會耽誤隨后起步行駛的時間。從以上制動過程可知，制動距離其實也是停車距離的一部分。

圖1 制動過程中汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時間歷程

2 改進方案

在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，減速度、車速和制動行駛路程隨時間變化過程敘述的相當精確，但對T1時間內汽車的減速度和速度變化過程，筆者有不同見解。

T1時間初始階段，也就是駕駛員開始將腳從油門踏板開始移開直至完全脫離油門踏板這個時間段內，從圖1可得，減速度為0，汽車速度仍保持在v1。而在實際操作中，一旦駕駛員開始將腳從油門踏板開始移開時，油門踏板的開度便會逐漸減小，直至恢復未被踩踏時的位置。在此期間，節(jié)氣門的開度會不斷減小，直至減小為怠速狀態(tài)下的最小開度。節(jié)氣門開度的減小，會導致空氣供給系統(tǒng)供給動力腔的空氣量不斷減小即通常所說的發(fā)動機進氣量減小，直至怠速狀態(tài)下的最低值。此時節(jié)氣門位置傳感器會將信號輸入至ECU，ECU通過計算節(jié)氣門信號的變化率即根據進氣量的變化，輸出電信號控制各執(zhí)行器，重新調整噴油器的噴油量，使可燃混合氣的數(shù)量降低，從而使發(fā)動機輸出動力降低。而在發(fā)動機曲軸輸出最低轉速時，車輛雖能克服阻力矩繼續(xù)運轉，但由于汽車行駛阻力，減速度已經開始出現(xiàn)，汽車行駛速度開始下降。在從加速踏板移到制動踏板的換位時間以及為消除制動裝置中的間隙和彈性所需的接合時間內，發(fā)動機的節(jié)氣門開度一直處于怠速狀態(tài)下的開度，即最小開度，進氣量低，可燃混合氣量低，動力下降，減速度進一步增大，汽車行駛速度減小。所以圖1中，減速度在T1剛開始一段時間內為0，之后再逐漸增大是不合理的，而是應該從剛開始時便逐漸增大，隨著駕駛員腳完全離開油門踏板，然后減速度快速變大。

圖2 在制動過程中，汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時間歷程

3 相互比較

在原本的教學中，認為駕駛員的腳在開始離開加速踏板到完全離開加速踏板這段時間內，汽車并未減速仍以原速度行駛。并未考慮到由于發(fā)動機曲軸輸出降低和發(fā)動機阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會導致減速度開始出現(xiàn)并不斷增大，以致汽車行駛速度降低。雖然這段時間極其短暫，可近似等同于汽車行駛速度未變，對制動距離最后結果造成的誤差極小。但改進教學后，新的制動性教學方式較為合理，更貼近實際。

4 結論

本文從汽車制動性實際教學出發(fā)，討論了駕駛員開始將腳從油門踏板開始移開直至完全脫離油門踏板這個時間段內汽車的減速度和速度變化情況，并以圖片的形式描述了變化過程，開展了教學方式方法研究。本文對汽車制動性的教學進行了理論研究，發(fā)現(xiàn)在改進教學內容之后，新的教學更為合理，貼近實際。本文主要結論歸納如下：

（1）駕駛員的腳在開始離開加速踏板到完全離開加速踏板這段時間內，由于發(fā)動機曲軸輸出降低和發(fā)動機阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會導致減速度開始出現(xiàn)并不斷增大。

（2）駕駛員的腳在開始離開加速踏板到完全離開加速踏板這段時間內，汽車行駛速度不斷降低。

[1] 雷同飛.基于路面狀況的汽車制動性能仿真研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2007.

[2] 蘇松剛.基于虛擬現(xiàn)實技術的汽車制動性能研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學, 2003.

[3] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.

[4] 周航,金月.淺析汽車制動性能與技術對交通安全的影響[J].民營科技, 2017（10）:66-66.

[5] 常桂秀.汽車制動性評價及制動性能檢測研究[J].科技創(chuàng)新與應用, 2016（5）:144-144.

[6] 陳俊武.汽車制動性評價及制動距離效果分析[J].電子測試, 2017 (6):106-107.

Analysis report on the experiment of automobile brake system

Jia Guimao

（Anhui vocational and technical college, Anhui Wuhu 241002）

The vehicle can stop quickly in a short distance and maintain the stability of the driving direction. It can maintain a certain safe speed in the lower long slope, and the ability to stay on the ramp for a long time is called the braking of the car. Braking distance is an indicator of braking efficiency directly related to driving safety. Usually, the braking distance refers to the driver's starting distance from the brake pedal to the full parking. After the reaction time T0, the transposition time required from the accelerator pedal to the brake pedal and the joint time required to eliminate the clearance and elasticity in the brake device are T1. In the early stage of T1, due to the short time, the driving speed in the past period was similar to the Yu Yuan speed in the past period, but it was slightly different from the actual situation. The results show that the driver's foot will begin to leave the accelerator pedal to completely leave the accelerator pedal for the period of time. The reduction of the engine crankshaft output, the engine resistance moment and the driving resistance of the motor will result in the decrease of the speed and the decreasing of the speed of the vehicle.

brake; teaching; running resistance; deceleration

U463.5

A

1671-7988(2019)09-125-03

U463.5

A

1671-7988(2019)09-125-03

賈癸卯（1963-），男，高級工程師，就職于安徽機電職業(yè) 技術學院汽車工程系，研究方向：汽車制造。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.041