汽车制动系统实验分析报告

贾癸卯



汽车制动系统实验分析报告

贾癸卯

（安徽机电职业技术学院汽车工程系，安徽 芜湖 241002）

汽车行驶时能在短距离内迅速停车且维持行驶方向稳定性，在下长坡时能维持一定安全车速，以及在坡道上长时间保持停驻的能力称为汽车的制动性。制动距离是与行驶安全直接有关的一项制动效能指标，通常制动距离是指驾驶员开始踩着制动踏板到完全停车的距离。在反应时间T0之后是从加速踏板到制动踏板所需的换位时间以及为消除制动装置中的间隙和弹性所需的接合时间T1。在T1初期，由于时间很短，以往教学将这段时间内的汽车行驶速度近似等同于原速度，但其与实际情况略有差别。结果表明：驾驶员的脚在开始离开加速踏板到完全离开加速踏板这段时间内，由于发动机曲轴输出降低和发动机阻力矩以及汽车行驶阻力的影响，会导致减速度开始出现并不断增大，汽车行驶速度不断降低。

制动性；教学；行驶阻力；减速度

前言

近年来，中国经济不断高速发展，人民生活水平日益提高，国内汽车工业进入蓬勃发展时期。随着汽车大量进入家庭，高保有量也导致了驾驶员非职业化、车流密集化和汽车高速化，从而对汽车的安全性能提出更高的要求，交通安全问题也越发突显[1]。据统计在由于汽车本身原因导致的道路交通事故中，百分之五十以上都是因为汽车制动性能不佳[2]。汽车制动性直接关系到交通和人身安全，而且重大交通事故一般和制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况密切相关，所以汽车制动性是汽车安全行驶的重要保障[3]。由此可见，汽车制动性的研究是关系人民群众生活的一个重要课题。因此有关部门必须高度重视，在具体工作中对上述问题进行深刻思考，从根本上对人民群众的生命及财产安全做出保证[4]。

汽车行驶时能在短距离内迅速停车且维持行驶方向稳定性，在下长坡时能维持一定安全车速，以及在坡道上长时间保持停驻的能力称为汽车的制动性[5]。制动距离是衡量汽车制动性能的重要参数，是汽车在具有一定初速度的情况下从开始制动到制动结束时所行驶过的距离，是由反应距离和制动距离两部分组成。制动距离越小表明制动性能越好，而且制动距离又是一种比较直观的数据，所以被广泛采用为评价制动效能的指标。在汽车的正常使用过程中，掌握制动距离的相关知识会对汽车行驶安全起到非常重要的作用[6]。

汽车制动性研究广泛存在于汽车实际运用中，汽车紧急制动、正常停车、驻车制动等都伴随着制动的产生。关于汽车制动性的教学内容将会给学生带来早期的知识储备，儿他们中的一部分很可能会在未来从事汽车制动性的相关研究，因此学校的相关教学会给他们打下坚实的理论基础，所以关于制动性的教学一定要精益求精，这样才能使汽车制动性研究获得更好的进步。

本文立足于理论分析和实践经验，研究汽车制动性的教学方法。首先，基于汽车系统动力学中对汽车制动性的描述，揭示在制动过程中，汽车减速度、行驶速度和行驶距离的时间历程；随后，以实践经验对制动过程的教学开展改进，通过实践经验进一步验证本文教学方法的可信性；最后，分析改进后的教学方法与以往教学方法的区别。

1 以往教学

图1画出了汽车在制动过程中，减速度、车速和制动行驶路程随时间变化的过程。其中a部分为经过简化后的汽车减速度在制动过程中的变化情况。对汽车减速度求时间积分，得到汽车速度与时间历程，再积分即可得到制动过程中车辆所行驶的路程，分别对应着图1中的b部分和c部分。如图1所示，汽车制动距离是由相应于时间间隔为T0、T1、T2、T3的四段距离s0、s1、s2、s3组成。

T0为驾驶员接收到制动信号直至准备停车的时间，通常为驾驶员的反应时间，其时间长短取决于不同驾驶员个体神经反应速度和所处情绪状态等，一般在区间0.4~1.5秒左右。在此期间内，由于油门踏板位置不变，汽车行驶速度也保持不变，仍是初速度v0。T1为从油门踏板移到制动踏板所需的换位时间以及为消除制动装置中的间隙和弹性所需的接合时间，一般为0.2~0.45秒。在此期间内，一旦驾驶员将脚从油门踏板上移开，由于发动机的阻力矩和汽车行驶阻力，将会出现一定的减速度ax1。T2为制动压力的增长时间。T1时间之后，随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增大，制动力也随之增大到最大，这段制动器增力时间约为0.2s。在T2时间结束后，减速度增大至ax2，速度减至v2。全制动时间，即汽车停止时的时间为T3。在T3时间内，减速度保持ax2，而速度由v2降至0，所需距离为s3。从图中③点到④点为制动力消除时间，约为0.2-1.4s之间，这段时间过长会耽误随后起步行驶的时间。从以上制动过程可知，制动距离其实也是停车距离的一部分。

图1 制动过程中汽车减速度、行驶速度和行驶距离的时间历程

2 改进方案

在实际教学过程中发现，减速度、车速和制动行驶路程随时间变化过程叙述的相当精确，但对T1时间内汽车的减速度和速度变化过程，笔者有不同见解。

T1时间初始阶段，也就是驾驶员开始将脚从油门踏板开始移开直至完全脱离油门踏板这个时间段内，从图1可得，减速度为0，汽车速度仍保持在v1。而在实际操作中，一旦驾驶员开始将脚从油门踏板开始移开时，油门踏板的开度便会逐渐减小，直至恢复未被踩踏时的位置。在此期间，节气门的开度会不断减小，直至减小为怠速状态下的最小开度。节气门开度的减小，会导致空气供给系统供给动力腔的空气量不断减小即通常所说的发动机进气量减小，直至怠速状态下的最低值。此时节气门位置传感器会将信号输入至ECU，ECU通过计算节气门信号的变化率即根据进气量的变化，输出电信号控制各执行器，重新调整喷油器的喷油量，使可燃混合气的数量降低，从而使发动机输出动力降低。而在发动机曲轴输出最低转速时，车辆虽能克服阻力矩继续运转，但由于汽车行驶阻力，减速度已经开始出现，汽车行驶速度开始下降。在从加速踏板移到制动踏板的换位时间以及为消除制动装置中的间隙和弹性所需的接合时间内，发动机的节气门开度一直处于怠速状态下的开度，即最小开度，进气量低，可燃混合气量低，动力下降，减速度进一步增大，汽车行驶速度减小。所以图1中，减速度在T1刚开始一段时间内为0，之后再逐渐增大是不合理的，而是应该从刚开始时便逐渐增大，随着驾驶员脚完全离开油门踏板，然后减速度快速变大。

图2 在制动过程中，汽车减速度、行驶速度和行驶距离的时间历程

3 相互比较

在原本的教学中，认为驾驶员的脚在开始离开加速踏板到完全离开加速踏板这段时间内，汽车并未减速仍以原速度行驶。并未考虑到由于发动机曲轴输出降低和发动机阻力矩以及汽车行驶阻力的影响，会导致减速度开始出现并不断增大，以致汽车行驶速度降低。虽然这段时间极其短暂，可近似等同于汽车行驶速度未变，对制动距离最后结果造成的误差极小。但改进教学后，新的制动性教学方式较为合理，更贴近实际。

4 结论

本文从汽车制动性实际教学出发，讨论了驾驶员开始将脚从油门踏板开始移开直至完全脱离油门踏板这个时间段内汽车的减速度和速度变化情况，并以图片的形式描述了变化过程，开展了教学方式方法研究。本文对汽车制动性的教学进行了理论研究，发现在改进教学内容之后，新的教学更为合理，贴近实际。本文主要结论归纳如下：

（1）驾驶员的脚在开始离开加速踏板到完全离开加速踏板这段时间内，由于发动机曲轴输出降低和发动机阻力矩以及汽车行驶阻力的影响，会导致减速度开始出现并不断增大。

（2）驾驶员的脚在开始离开加速踏板到完全离开加速踏板这段时间内，汽车行驶速度不断降低。

[1] 雷同飞.基于路面状况的汽车制动性能仿真研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2007.

[2] 苏松刚.基于虚拟现实技术的汽车制动性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2003.

[3] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2001.

[4] 周航,金月.浅析汽车制动性能与技术对交通安全的影响[J].民营科技, 2017（10）:66-66.

[5] 常桂秀.汽车制动性评价及制动性能检测研究[J].科技创新与应用, 2016（5）:144-144.

[6] 陈俊武.汽车制动性评价及制动距离效果分析[J].电子测试, 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

贾癸卯（1963-），男，高级工程师，就职于安徽机电职业 技术学院汽车工程系，研究方向：汽车制造。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.041