賈癸卯

?

汽車制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告

賈癸卯

（安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，安徽 蕪湖 241002）

汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)迅速停車且維持行駛方向穩(wěn)定性，在下長坡時(shí)能維持一定安全車速，以及在坡道上長時(shí)間保持停駐的能力稱為汽車的制動(dòng)性。制動(dòng)距離是與行駛安全直接有關(guān)的一項(xiàng)制動(dòng)效能指標(biāo)，通常制動(dòng)距離是指駕駛員開始踩著制動(dòng)踏板到完全停車的距離。在反應(yīng)時(shí)間T0之后是從加速踏板到制動(dòng)踏板所需的換位時(shí)間以及為消除制動(dòng)裝置中的間隙和彈性所需的接合時(shí)間T1。在T1初期，由于時(shí)間很短，以往教學(xué)將這段時(shí)間內(nèi)的汽車行駛速度近似等同于原速度，但其與實(shí)際情況略有差別。結(jié)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(shí)間內(nèi)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出降低和發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會(huì)導(dǎo)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(dòng)性；教學(xué)；行駛阻力；減速度

前言

近年來，中國經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，國內(nèi)汽車工業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期。隨著汽車大量進(jìn)入家庭，高保有量也導(dǎo)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(jù)統(tǒng)計(jì)在由于汽車本身原因?qū)е碌牡缆方煌ㄊ鹿手?，百分之五十以上都是因?yàn)槠囍苿?dòng)性能不佳[2]。汽車制動(dòng)性直接關(guān)系到交通和人身安全，而且重大交通事故一般和制動(dòng)距離太長、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑等情況密切相關(guān)，所以汽車制動(dòng)性是汽車安全行駛的重要保障[3]。由此可見，汽車制動(dòng)性的研究是關(guān)系人民群眾生活的一個(gè)重要課題。因此有關(guān)部門必須高度重視，在具體工作中對上述問題進(jìn)行深刻思考，從根本上對人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全做出保證[4]。

汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)迅速停車且維持行駛方向穩(wěn)定性，在下長坡時(shí)能維持一定安全車速，以及在坡道上長時(shí)間保持停駐的能力稱為汽車的制動(dòng)性[5]。制動(dòng)距離是衡量汽車制動(dòng)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(dòng)到制動(dòng)結(jié)束時(shí)所行駛過的距離，是由反應(yīng)距離和制動(dòng)距離兩部分組成。制動(dòng)距離越小表明制動(dòng)性能越好，而且制動(dòng)距離又是一種比較直觀的數(shù)據(jù)，所以被廣泛采用為評價(jià)制動(dòng)效能的指標(biāo)。在汽車的正常使用過程中，掌握制動(dòng)距離的相關(guān)知識會(huì)對汽車行駛安全起到非常重要的作用[6]。

汽車制動(dòng)性研究廣泛存在于汽車實(shí)際運(yùn)用中，汽車緊急制動(dòng)、正常停車、駐車制動(dòng)等都伴隨著制動(dòng)的產(chǎn)生。關(guān)于汽車制動(dòng)性的教學(xué)內(nèi)容將會(huì)給學(xué)生帶來早期的知識儲備，兒他們中的一部分很可能會(huì)在未來從事汽車制動(dòng)性的相關(guān)研究，因此學(xué)校的相關(guān)教學(xué)會(huì)給他們打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，所以關(guān)于制動(dòng)性的教學(xué)一定要精益求精，這樣才能使汽車制動(dòng)性研究獲得更好的進(jìn)步。

本文立足于理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究汽車制動(dòng)性的教學(xué)方法。首先，基于汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中對汽車制動(dòng)性的描述，揭示在制動(dòng)過程中，汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時(shí)間歷程；隨后，以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對制動(dòng)過程的教學(xué)開展改進(jìn)，通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證本文教學(xué)方法的可信性；最后，分析改進(jìn)后的教學(xué)方法與以往教學(xué)方法的區(qū)別。

1 以往教學(xué)

圖1畫出了汽車在制動(dòng)過程中，減速度、車速和制動(dòng)行駛路程隨時(shí)間變化的過程。其中a部分為經(jīng)過簡化后的汽車減速度在制動(dòng)過程中的變化情況。對汽車減速度求時(shí)間積分，得到汽車速度與時(shí)間歷程，再積分即可得到制動(dòng)過程中車輛所行駛的路程，分別對應(yīng)著圖1中的b部分和c部分。如圖1所示，汽車制動(dòng)距離是由相應(yīng)于時(shí)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(dòng)信號直至準(zhǔn)備停車的時(shí)間，通常為駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，其時(shí)間長短取決于不同駕駛員個(gè)體神經(jīng)反應(yīng)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(nèi)，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(dòng)踏板所需的換位時(shí)間以及為消除制動(dòng)裝置中的間隙和彈性所需的接合時(shí)間，一般為0.2~0.45秒。在此期間內(nèi)，一旦駕駛員將腳從油門踏板上移開，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的阻力矩和汽車行駛阻力，將會(huì)出現(xiàn)一定的減速度ax1。T2為制動(dòng)壓力的增長時(shí)間。T1時(shí)間之后，隨著駕駛員踩踏板的動(dòng)作，踏板力迅速增大，制動(dòng)力也隨之增大到最大，這段制動(dòng)器增力時(shí)間約為0.2s。在T2時(shí)間結(jié)束后，減速度增大至ax2，速度減至v2。全制動(dòng)時(shí)間，即汽車停止時(shí)的時(shí)間為T3。在T3時(shí)間內(nèi)，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(diǎn)到④點(diǎn)為制動(dòng)力消除時(shí)間，約為0.2-1.4s之間，這段時(shí)間過長會(huì)耽誤隨后起步行駛的時(shí)間。從以上制動(dòng)過程可知，制動(dòng)距離其實(shí)也是停車距離的一部分。

圖1 制動(dòng)過程中汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時(shí)間歷程

2 改進(jìn)方案

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

T1時(shí)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(gè)時(shí)間段內(nèi)，從圖1可得，減速度為0，汽車速度仍保持在v1。而在實(shí)際操作中，一旦駕駛員開始將腳從油門踏板開始移開時(shí)，油門踏板的開度便會(huì)逐漸減小，直至恢復(fù)未被踩踏時(shí)的位置。在此期間，節(jié)氣門的開度會(huì)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(huì)導(dǎo)致空氣供給系統(tǒng)供給動(dòng)力腔的空氣量不斷減小即通常所說的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量減小，直至怠速狀態(tài)下的最低值。此時(shí)節(jié)氣門位置傳感器會(huì)將信號輸入至ECU，ECU通過計(jì)算節(jié)氣門信號的變化率即根據(jù)進(jìn)氣量的變化，輸出電信號控制各執(zhí)行器，重新調(diào)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(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力降低。而在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出最低轉(zhuǎn)速時(shí)，車輛雖能克服阻力矩繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于汽車行駛阻力，減速度已經(jīng)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(dòng)踏板的換位時(shí)間以及為消除制動(dòng)裝置中的間隙和彈性所需的接合時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)氣量低，可燃混合氣量低，動(dòng)力下降，減速度進(jìn)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(shí)間內(nèi)為0，之后再逐漸增大是不合理的，而是應(yīng)該從剛開始時(shí)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(dòng)過程中，汽車減速度、行駛速度和行駛距離的時(shí)間歷程

3 相互比較

在原本的教學(xué)中，認(rèn)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(shí)間內(nèi)，汽車并未減速仍以原速度行駛。并未考慮到由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出降低和發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會(huì)導(dǎo)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(shí)間極其短暫，可近似等同于汽車行駛速度未變，對制動(dòng)距離最后結(jié)果造成的誤差極小。但改進(jìn)教學(xué)后，新的制動(dòng)性教學(xué)方式較為合理，更貼近實(shí)際。

4 結(jié)論

本文從汽車制動(dòng)性實(shí)際教學(xué)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(gè)時(shí)間段內(nèi)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(xué)方式方法研究。本文對汽車制動(dòng)性的教學(xué)進(jìn)行了理論研究，發(fā)現(xiàn)在改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容之后，新的教學(xué)更為合理，貼近實(shí)際。本文主要結(jié)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(shí)間內(nèi)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出降低和發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩以及汽車行駛阻力的影響，會(huì)導(dǎo)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(shí)間內(nèi)，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(dòng)性能仿真研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2007.

[2] 蘇松剛.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的汽車制動(dòng)性能研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2003.

[3] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[4] 周航,金月.淺析汽車制動(dòng)性能與技術(shù)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(dòng)性評價(jià)及制動(dòng)性能檢測研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2016（5）:144-144.

[6] 陳俊武.汽車制動(dòng)性評價(jià)及制動(dòng)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(jī)電職業(yè) 技術(shù)學(xué)院汽車工程系，研究方向：汽車制造。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.041