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        重型貨車行車制動(dòng)裝置失靈時(shí)應(yīng)急制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

        2018-11-14 12:52:36蔣開正
        關(guān)鍵詞:氣筒失靈控制閥

        蔣開正

        (四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系 四川 遂寧 629000)

        1.引言

        根據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)的全國(guó)發(fā)生的交通事故原因中,貨車發(fā)生交通事故的原因排在第一位的是駕駛違章[1],其次便是車輛的機(jī)械故障,而在各種車輛的機(jī)械故障中,制動(dòng)失靈占據(jù)了相當(dāng)高的比例[2]。重型貨車制動(dòng)失靈往往導(dǎo)致車毀人亡,甚至危及其他車輛和行人安全,發(fā)生重特大交通事故。為了盡可能防止汽車制動(dòng)失靈[3],并不斷提高汽車的制動(dòng)性能,汽車生產(chǎn)廠家不斷對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),如增加排氣制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器、電渦流緩速器、液力緩速器等汽車輔助制動(dòng)汽車裝置。采用了這些輔助制動(dòng)裝置后,汽車制動(dòng)性能得到大大改善,但每年仍然由于制動(dòng)系統(tǒng)氣壓管路漏氣、制動(dòng)摩擦片嚴(yán)重磨損、車輪制動(dòng)器連續(xù)制動(dòng)溫度太高制動(dòng)效能熱衰等原因有大量的汽車出現(xiàn)汽車失靈的現(xiàn)象[4],產(chǎn)生重大交通事故。汽車發(fā)生制動(dòng)失靈時(shí),駕駛員能夠通過操作變速器強(qiáng)制降檔(或搶檔)利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、合理使用手制動(dòng)或借助地形、障礙物來擦滯等方式以及利用輔助制動(dòng)裝置使汽車減速停車,但此種操作方式和利用輔助制動(dòng)裝置使汽車減速停車的只能在比較長(zhǎng)的制動(dòng)距離下才能使車輛停下,如在路窄、下陡坡、車速比較高、以及其他車輛和行人多的情況下通常還是發(fā)生交通事故。并且目前絕大部分重型貨車的駐車制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)車輪行車制動(dòng)器是共用的,當(dāng)出現(xiàn)制動(dòng)摩擦片嚴(yán)重磨損、制動(dòng)器熱衰退產(chǎn)生制動(dòng)失靈時(shí),用駐車制動(dòng)裝置來減速停車就不可能了。鑒于以上情況,因此非常有必要在重型貨車上設(shè)計(jì)汽車制動(dòng)失靈時(shí)的應(yīng)急制動(dòng)裝置,當(dāng)汽車出現(xiàn)制動(dòng)失靈時(shí),應(yīng)急制動(dòng)裝置自動(dòng)起作用對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng),在極短時(shí)間內(nèi)使車輛停車,防止汽車失控,保證行車安全。

        2.汽車制動(dòng)失效時(shí)應(yīng)急制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

        本設(shè)計(jì)是在重型貨車原氣壓制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上加裝汽車制動(dòng)失靈時(shí)應(yīng)急制動(dòng)裝置。

        2.1 應(yīng)急制動(dòng)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        應(yīng)急制動(dòng)裝置是在原氣壓制動(dòng)系統(tǒng)增加的一套應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng),其組成包括應(yīng)急制動(dòng)器、應(yīng)急制動(dòng)氣壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng),如圖1所示。

        圖1 應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)組成

        (1)應(yīng)急制動(dòng)器

        應(yīng)急制動(dòng)器安裝在汽車傳動(dòng)軸上,采用簡(jiǎn)單非平衡式鼓式制動(dòng)器,由驅(qū)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)張開制動(dòng)蹄壓在制動(dòng)鼓上對(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生制動(dòng)。

        (2)應(yīng)急制動(dòng)氣壓控制系統(tǒng)

        應(yīng)急制動(dòng)氣壓系統(tǒng)是在原氣壓制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒、應(yīng)急制動(dòng)控制閥和應(yīng)急制動(dòng)氣室。

        ①應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒:用以儲(chǔ)存應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的壓縮空氣,在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過空氣壓干燥器、四回路保護(hù)閥、調(diào)壓閥、單向閥進(jìn)入應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒。應(yīng)急儲(chǔ)氣上安裝有氣壓過低報(bào)警開關(guān)和限壓閥。限壓閥是起保護(hù)作用,當(dāng)應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒的氣壓過高,高到規(guī)定氣壓時(shí),自動(dòng)打開進(jìn)行放氣,以防止應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒氣壓過高。

        ②應(yīng)急制動(dòng)繼動(dòng)閥:采用行車制動(dòng)繼動(dòng)閥式結(jié)構(gòu),其作用是在汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí),應(yīng)急制動(dòng)控制閥向應(yīng)急制動(dòng)繼動(dòng)閥輸出控制氣壓,控制應(yīng)急制動(dòng)繼動(dòng)閥將制動(dòng)儲(chǔ)氣筒的壓縮空氣輸送給應(yīng)急制動(dòng)氣室,使應(yīng)急制動(dòng)氣室工作;未應(yīng)急制動(dòng)時(shí),將應(yīng)急制動(dòng)氣壓及管路壓縮空氣排除。

        ③應(yīng)急制動(dòng)氣室,采用膜片式制動(dòng)氣室,其作用是:當(dāng)應(yīng)急制動(dòng)控制閥輸送來壓縮空氣,應(yīng)急制動(dòng)氣室內(nèi)壓縮空氣推動(dòng)膜片運(yùn)動(dòng),膜片推動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng),使應(yīng)急制動(dòng)器工作,產(chǎn)生應(yīng)急作用。

        (3)電子控制系統(tǒng)

        電子控制系統(tǒng)包括傳感器、ECU(Electric Control Unit)、執(zhí)行器三部分,如圖2所示。

        圖2 電子控制系統(tǒng)組成

        ①傳感器

        制動(dòng)踏板信號(hào)傳感器:采用滑動(dòng)電阻式傳感器,其作用是檢查駕駛員操作制動(dòng)踏板的狀態(tài),此信號(hào)輸入ECU后經(jīng)分析,判斷車輛是否處于行車制動(dòng)狀態(tài),并且還根據(jù)此信號(hào)強(qiáng)弱及信號(hào)的變化速率判定車輛是否處于常規(guī)的減速制動(dòng)還是緊急制動(dòng)等狀態(tài)。

        驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速傳感器:采用電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器,其作用是檢測(cè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào),此信號(hào)送入電腦后,電腦通過分析計(jì)算出車輪制動(dòng)時(shí)的減速度。

        應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒氣壓過低報(bào)警開關(guān):采用膜片式壓力報(bào)警開關(guān),其作用是當(dāng)應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒氣壓低于規(guī)定氣壓時(shí),報(bào)警開關(guān)觸點(diǎn)閉合,信號(hào)輸入ECU,ECU輸出指令進(jìn)行報(bào)警。

        ②ECU:其作用是對(duì)傳感器輸入來的信號(hào)進(jìn)行處理、分析計(jì)算,判定出行車制動(dòng)系統(tǒng)是否失效,如果行車制動(dòng)系統(tǒng)失效,ECU輸出信號(hào)給應(yīng)急制動(dòng)控制閥執(zhí)行應(yīng)急制動(dòng)。ECU組成如圖3所示,由輸入回路、微處理器(單片機(jī))、輸出回路系統(tǒng)通信電路及電源電路組成,其核心器件為單片機(jī)。

        ③執(zhí)行器

        應(yīng)急制動(dòng)控制閥:采用電磁閥式結(jié)構(gòu),其作用是執(zhí)行ECU輸出的應(yīng)急制動(dòng)指令,產(chǎn)生應(yīng)急制動(dòng)動(dòng)著。當(dāng)應(yīng)急制動(dòng)控制閥接收到ECU輸送來的指令時(shí),其內(nèi)的電磁閥動(dòng)著,將應(yīng)急儲(chǔ)氣筒的壓縮空氣輸送到應(yīng)急制動(dòng)控制閥,使應(yīng)急制動(dòng)繼動(dòng)閥工作,產(chǎn)生應(yīng)急制動(dòng)。同時(shí)還可以根據(jù)ECU輸出指令的強(qiáng)弱,控制應(yīng)急制動(dòng)氣壓管路的大小,即應(yīng)急制動(dòng)強(qiáng)弱程度。

        2.2 應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)工作原理

        在汽車起步之前以及在汽車行車過程中,應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒充滿恒定氣壓,如ECU監(jiān)測(cè)到應(yīng)急儲(chǔ)氣筒氣壓傳感器送來信號(hào)反應(yīng)氣壓低于規(guī)定值,輸出指令給氣壓報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,提醒駕駛員及時(shí)對(duì)應(yīng)急制動(dòng)儲(chǔ)氣筒充滿規(guī)定氣壓。在汽車行車制動(dòng)時(shí),電腦首先根據(jù)制動(dòng)踏板信號(hào)確定車輛是否處于制動(dòng)狀態(tài),如果是,再對(duì)送來的驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算出車輪制動(dòng)減速度,同時(shí)還依據(jù)制動(dòng)踏板信號(hào)的強(qiáng)弱判斷行車制動(dòng)裝置是否失靈。如果沒有失靈,ECU不輸出信號(hào)給應(yīng)急制動(dòng)控制閥,應(yīng)急制動(dòng)裝置不工作;如果失靈,ECU輸出指令給應(yīng)急制動(dòng)控制閥,應(yīng)急制動(dòng)控制閥控制應(yīng)急制動(dòng)繼動(dòng)閥,應(yīng)急制動(dòng)裝置工作,進(jìn)行應(yīng)急制動(dòng)。在應(yīng)急制動(dòng)過程中,ECU根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)時(shí)減速度大小,通過對(duì)應(yīng)急制動(dòng)控制閥輸出指令信號(hào)的強(qiáng)弱,進(jìn)行急制動(dòng)管路氣壓大小進(jìn)行調(diào)節(jié),保證應(yīng)急制動(dòng)處于安全和最佳狀態(tài)下。當(dāng)應(yīng)急制動(dòng)使車輛停車后,駕駛員可以根據(jù)需要按下應(yīng)急制動(dòng)解除開關(guān),通過ECU輸出指令使應(yīng)急制動(dòng)解除。

        3.總結(jié)

        在載貨汽車特別是重型貨車原有氣壓制動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上增設(shè)行車制動(dòng)失靈時(shí)的應(yīng)急制動(dòng)裝置非常必要,在汽車在行車制動(dòng)裝置失靈情況時(shí)進(jìn)行應(yīng)急制動(dòng),保證車輛的人員安全。此應(yīng)急制動(dòng)裝置在組成及控制原理方面并不復(fù)雜,因此切實(shí)可行。增加此應(yīng)急制動(dòng)裝置會(huì)使汽車的制造成本稍有增加,但并不大,但從安全角度上考慮此應(yīng)急制動(dòng)裝置產(chǎn)生的價(jià)值更大。此應(yīng)急制動(dòng)裝置 還可以用于氣壓制動(dòng)的客車上。

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