点击:0 | 回复:695 福克斯论坛 >  【渔夫】高速紧急制动是否要踩离合之制动过程分析浅述
 
只看楼主 收藏本帖
发表于 2012-3-16 22:40:20

【渔夫】高速紧急制动是否要踩离合之制动过程分析浅述

 

写在汽车之家测试之前:

高速紧急制动是否要踩离合最近在论坛上争论得硝烟弥漫,据传汽车之家编辑部已经列入测试项目。

根据渔夫浅薄的认知,认为高速紧急制动踩离合与否对最终的制动距离影响不是很大,但是究其整个制动过程,我们应该有一个清楚的认识,如何在高速紧急制动的时候扬长避短,采取正确的制动步骤。


说明:

1.这里讨论的是高速情况下利用制动器(刹车)作紧急制动,降档制动法不在本文讨论之列。

2.这里讨论和列举的数据为轿车车型,大型客车以及货车不在本文讨论之列。

首先,我们看一下汽车制动过程中的时间划分,参见下图:


1


上图中,tw为驾驶员视觉接收时间,tr为识别和判断决策时间,ta为制动器间隙消除时间,ts为制动力从0上升至最大值时间。

根据测试,上述各时间段的主要数据见下面表格:


2


从数据中可以看到,驾驶员视觉接收时间约为0.3秒,识别和决策时间约在0.30.5秒,制动器间隙消除时间约在0.0150.06秒,制动力上升至最大值约在0.10.3秒。

因此,在突发情况下,驾驶员的观察、反应需要至少0.6秒时间,这对于每秒几十米的车速来说不容小视,关键时刻刻不容缓,务必时刻保持精神高度集中,尽量缩短反应时间。

另外可以看到,制动器制动力的上升是十分迅速的,0.10.3秒就可达到最大值,值得注意的是在达到最大值之前就可以抱死车轮

 

现在,阐明一个观点,这也是事实:在制动过程中,发动机并不总是具有制动效应的。这个观点看似与目前普遍认可的发动机具有制动效应的观点相左,其实不然,这里面是有条件的,请仔细阅读如下分析。

假设在发动机输出轴与车轮之间存在一个扭力计,能够反映扭矩的方向,并定义发动机输出扭矩使车辆前进时扭力计方向为正值,并且将扭力计正值时认为发动机具有驱动力,反之认为具有制动力。下面进入分析。

发动机收油后在无外力影响情况下有一个转速自然下降过程,如下图(测试车辆为福克斯):


3


下图为关电门时发动机转速自然下降曲线:


4


当发动机与车轮连接的时候:

1)如果车轮下降速率慢于发动机转速自然下降速率,此时扭力计为负值,发动机呈现制动效应。

2)如果车轮下降速率等于发动机转速自然下降速率,此时扭力计为0值,发动机既无制动效应又无驱动效应。

3)如果车轮下降速率快于发动机转速自然下降速率,此时扭力计为正值,发动机呈现驱动效应。


对比图1和图2,可以看到收油门和关电门二种状态下发动机转速的下降速率是不同的,但是并非如同某些车友认为只要收油或关电门发动机马上停转,这期间的23秒时间占整个紧急制动时间的比例已经相当可观。

 

通常的减速制动过程中发动机转速下降一般都比轮速下降迅速,此时车轮反拖发动机转动,扭力计呈现负值,因此通常的减速制动基本上都体现发动机制动效应。另外,比较空档和带档滑行的距离也可以直观体会到明显的差别。

因此在日常驾驶中需要利用好发动机辅助制动的功能,尤其是下坡等特殊路况,利用好发动机制动效应具有更安全的行车、减少制动器磨损、热衰等诸多优势,因此一般的减速制动不应该踩下离合,直至拖档之前才踩离合。

一般的减速制动的普遍特点是:在干燥铺装路面上ABS不介入制动过程。

ABS大致的工作原理可参阅【高速紧急制动是否要踩离合之浅述ABS工作原理篇

在日常的驾驶过程中极少遇到人命关天的紧急制动。


在紧急制动过程中情况发生了质的变化。

所谓紧急制动,就是在危险来临之际大力、快速踩下刹车,使车辆在最短的时间内尽可能地减速或在最短的距离内停下。

紧急制动的特点是在干燥铺装路面上ABS会介入制动过程。通过ABS控制,有效缩短制动距离并保持车辆的可操控性。

紧急制动时如果没有ABS,则车轮将在极短时间内抱死,车辆失去转向功能并且制动距离延长,轮胎局部磨损。

下图是80Km/h时速时无ABS情况下的制动曲线:

5


上图是在初速80Km/h下实测制动曲线, 可以看出轮速从22.2m/s下降至0只需约0.2秒,即车轮在约0.2秒时间内抱死。

在变速箱5档时,80Km/h时速对应发动机转速约2000rpm,该转速对应收油门后自然下降至怠速800转的时间2.15秒、关电门下降至0的时间约1.7秒,对比可知,如果发动机连接车轮,发动机转速在被强制下降的过程中非但毫无制动效应,相反会吸收一部分制动能量。

由于离合器存在打滑的可能,该吸收的制动能量被限制在离合器设计最大承载扭矩范围内,离合器在一定程度上起到了保护发动机的作用。

5情况完全符合上述3)的条件。所以,在收油门后的减速过程中,发动机并不总是呈现制动效应的。

 

车速80Km/h的紧急制动视频见http://v.youku.com/v_show/id_XMzYwMzM3OTE2.html

在视频中可以看到无ABS情况下轮胎在制动后0.5秒以内开始冒烟。


同样附着力以及足够制动力条件下,不同车速对轮胎抱死的时间影响不大,车速的改变仅仅影响车轮本身的旋转动能,与整车质量的惯性无关。

下图是不同车速下实测车轮抱死的时间曲线:

6


图中反映出车速从40Km/h120Km/h,抱死时间仅仅相差0.05秒左右。

 

下面分析紧急制动过程中ABS介入的情况。

ABS根据不同的控制策略会有不同的实时控制状态,一般来说在侦测到滑移率超过20%的时候开始介入,介入以后的情况相对复杂一些。

下图是一张干燥沥青路面ABS介入的制动曲线:

7


我们对上图进行动态分析:

由于ABS的介入,在车速呈线性下降的同时,轮速呈现一个加速度的正负方向变化,以波动的形式逐渐下降。

对应上图的轮毂加速度变化曲线见下图:

8


如果离合器没有分离,则发动机与车轮在一定扭矩范围内呈刚性连接状态。


制动开始时,随着制动压力迅速增大,轮速迅速下降,从a点到b点的下降速率与无ABS状态基本相同,根据前面分析,这段时间内发动机已经没有任何制动效应,相反,发动机转速在制动力作用下被强迫下降,加速度达到负方向的最大值,因此发动机质量所起的作用是负面的。


那么,在轮毂加速度为正值的时候发动机是否具有制动效应呢?

到达b点时滑移率已经达到20%,轮胎已经具有真正意义上的滑动,此时必须立即放松制动压力,让轮速依靠地面摩擦力而迅速回升消除打滑。注意,这段时间起主要因素的是地面摩擦力,在地面的摩擦力作用下使前面已经降下来的轮速和发动机转速上升。此时发动机质量确实起到阻碍轮速回升的作用,但这时恰恰需要的就是轮速快速回升,所以,发动机质量在这个时间段所起的作用仍旧是负面的。


在地面附着系数较大的情况下制动器制动力尚有调整余地,但是当地面附着系数比较小的时候发动机的负面影响就会凸现(下面会分析)。

当轮速从b点回升至c点时,ABS系统侦测到滑移率已经降到10%,此时再次开始增大制动压力,轮速从c点往d点变化,这段时间的变化与ab近似。

之后重复上述过程,直至车速为零。

综上所述,可以看出,发动机的质量在整个紧急制动过程中所起作用都是负面的

 

下面,再来分析ABS对发动机产生的影响。

从上面的分析得知ABS的介入会造成轮毂加速度正负方向的变化,这对于整个传动系统都会产生冲击,所不同的是,当离合器分离的时候变速箱一轴受力端呈空载状态,内部啮合齿轮运动几乎不受阻力,因此能较快顺应加速度的正负变化,齿间受力较小。

当离合器结合的时候发动机(包括飞轮)的质量就加入整个传动系统,此时变速箱齿间以及发动机都将承受较大的冲击。

由于离合器摩擦片在承受设计最大扭矩的时候会产生打滑,这将冲击力限制在一个范围内,在一定程度上保护了发动机和变速箱免遭损坏,但不可否认,这种冲击力是确确实实存在的。

我们来估算一下这种冲击力有多大,发动机的质量是否属于“杯水车薪”般的可以忽略。

以我的福克斯2.0为例,发动机的最大扭矩为180Nm,就是说与之配套的离合器在承受180Nm的扭矩时不会打滑,否则就不能传递发动机最大扭矩,由于缺少厂家资料,这里估算离合器设计扭矩应该在200Nm以上,以200Nm为例。

下面是对应图7的制动器制动力变化曲线:

9


可以看到,在制动里开始上升后的0.15秒时间内,离合器将面临近1500Nm的冲击,此后又将承受约500Nm的加速度正负方向的变化冲击,如果离合器产生打滑,说明至少有200Nm的扭矩被加到整个传动系统包括发动机,而如果离合器分离,则发动机将免遭冲击,同时变速箱由于处在空载状态而使实际吸收的冲击力大大减小。

再来看看200Nm占整个制动力矩的影响比例:

9可以看出,ABS介入后制动力峰值在1600Nm左右,如果叠加发动机的负面影响,其峰值将上升至1800Nm左右。此时如果设计制动力不够充盈或踩踏刹车力度不够,有可能削弱加速度负值的变化,也会延缓ABS介入的时间。

同时,ABS介入后制动力谷值在800Nm左右,这段时间是地面摩擦力起主导作用的时候(让轮速回升),如果加入发动机质量的负面影响,其谷值将下降到600Nm左右,这在良好路面上还没有问题,但是如果路面附着系数较低,这个影响就会显现,譬如当路面条件使得本来制动力在100Nm的时候轮速就能回升,叠加发动机负面效应后制动力将下降为零,其结果就是轮速的回升速率将完全取决于地面摩擦,这个轮速回升消除打滑的时间段就会延长,因此在湿滑路面上踩离合与否的影响就可能增大。

结论:

高速紧急制动时离合器不分离时

1.      发动机产生的都是负面影响,额外增加制动器负担。

2.      ABS对整个传动系统产生较大冲击,其冲击扭矩在200Nm左右(保守估计)。

3.      在低附着系数道路上可能使制动距离进一步延长。

4.      在干燥铺装路面上制动距离没有明显差别。

因此,千钧一发的紧急时刻,在快速、大力跺死刹车的同时,请尽快踩下离合,双手撑住方向盘,双脚双手用力将后背紧靠座椅,防止身体在巨大惯性作用下前冲,毕竟安全带是被动防护,主动防护才更好。

有车友质疑用户手册中MT车在紧急制动时要同时踩下离合的“同时”一词,从上面的分析中可以看出,能够做到“同时”无疑是最佳状态,用“同时”一词是绝对精准的,做不到那是你的错,先踩离合弊多利少,那么怎么踩,你看着办。

最后说明一下,本文引用的图片资料中大部分摘自国外科研机构的研究报告,资料中ABS动作频率较低,与目前福克斯每秒10次左右的频率略有差异,但较低的频率其测试曲线也相应直观,并不影响我们做出分析判断,因为ABS的基本原理都是一样的。随着技术、工艺水平的提高,ABS的动作频率也在不断提高。渔夫感受,2010购自北美的马6睿翼,其ABS动作频率已经很高,脚底已经没有突突的感觉,代之一种粗糙的、略微麻麻的感觉,伴随均衡的反弹力量。希望今后能有新版本的研究报告公布。

德国博世推出的动作频率达到200次的ABS也已经面世,其控制滑移率的能力已经接近完美的程度,制动距离进一步接近极致,可以认为,在这样的控制状态下,我们有理由相信任何专业车手的降档法都无法与其媲美。

参与讨论这个话题已经很长时间了,渔夫准备总结一些具有代表性的主张高速制动先踩刹车最后再踩离合的理由,会在后面的楼层逐步汇总分析。

特别要提示的是,本帖讨论的内容关乎如何在紧急情况下驾驭车辆,安全事大容不得马虎。渔夫希望以客观、真实、全面的态度面对问题分析问题,尽可能地用数据说话,尽可能地不要想当然,更勿信口开河给别人戴误导、害人之类的帽子,因为说这话的时候有可能自己恰恰才是真正的误导者。

欢迎持不同意见的车友前来讨论,希望通过摆事实、摆数据、讲道理,让更多的车友得到正确的认识。

本帖保留补充、修改的权利。

[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-04-05 16:25:42 编辑 ]
 
分享到:
20
发表于 2012-3-16 22:41:58

主帖在结论中提到:高速紧急制动离合器不分离时ABS对整个传动系统产生较大冲击,其冲击扭矩在200Nm左右(保守估计)


有车友质疑发生在离合器打滑时离合器承受的力矩冲击不代表整个传动系统的力矩冲击,因为传动系统存在变速比。

渔夫之前说了这个200Nm的力矩是个保守估计,如果算上变速比,那么产生这个力矩的源头(车轮)将对应多少Nm的力矩?

下面渔夫将简单计算一下(暂时忽略传动系统损耗),结果恐怕会令大家吃惊,同时也能让大家明白为什么不踩离合感觉ABS会延后介入,也能明白为什么档位越低发动机呈现的“制动效应”越强(这个制动效应是有条件的,见主帖分析)。


由下面2楼离合器介绍中可以看到,离合器为了保证传递发动机的最大扭矩,所以设计承受最大扭矩需要大于发动机最大扭矩并且具有一定余量。我的福克斯2.0最大扭矩为180Nm,选择离合器最大扭矩为200Nm是非常合理的数据。

也就是说,在紧急制动的时候一旦离合器打滑,就表明有200Nm的力矩通过离合器传递到发动机。

这个冲击力不是凭空产生的,是由轮毂通过传动轴、变速箱传递到离合器的,如果发动机与车轮转速比=1,则轮毂上的扭矩必须大于200Nm才可能导致离合器打滑。

由于力是相对的,以上打滑现象也可以理解为离合器打滑时,发动机对轮毂产生200Nm力矩的反作用力。

现在来看看一下发动机到车轮之间的转速比:


档位    MTX75变速箱       发动机:车轮

一档         3.417                14:1

二档         2.136             8.69:1

三档         1.448             5.89:1

四档         1.028             4.39:1

五档         0.805             3.27:1

倒档         3.727            15.16:1


高速紧急制动一般发生在最高档5档,此时发动机转速/轮速=3.27,就是说发动机转3.27圈时轮子转1圈。

齿轮传动的物理特性不用强调了吧。

计算结果是:在5档,当离合器打滑时,发动机通过离合器和变速箱对轮毂的反作用力达到200×3.27=654Nm

多么惊人的数字!

就是说,在ABS介入之前的离合器打滑的瞬间,制动器作用于地面的地面制动力被削弱了654Nm!

这样的话就能很容易理解为什么不踩离合ABS相对晚一些介入的道理了。

ABS介入之后的影响参见3楼示意图,不同的是红线的幅度将更大。


610楼
再说一个先踩刹车延后踩离合的分析吧:
主张要利用发动机制动的人认为最合适的是在发动机转速回落到怠速之前再踩下离合。
好,即便按照这样的观点,我们来计算一下踩下刹车之后应该在多少时间内踩下离合:
仍以主帖制动初速80Km/h为例:
福克斯发动机80Km/h时对应转速2000rpm左右;对应怠速800rpm车速在32Km/h左右,
80Km/h相当于每秒22.22米;
32Km/h相当于每秒8.89米,
对照图7,从每秒22.22米下降到每秒8.89米的时间约1.2秒。
也就是说,在时速80的情况下做紧急制动,踩下刹车后必须在1.2秒以内踩下离合,否则面临发动机熄火。
1.2秒,转瞬即逝。
倘若没有经过练习形成紧急制动刹车离合一起踩的条件反射,试问大多数人在猝不及防的紧急情况下大力踩死刹车,在制动减速度超过-1G、身体被惯性突然前抛,试图依靠双手双脚努力保持稳定的时候能立即腾出左脚踩离合吗?当然不排除有人能做到,例如专业车手肯定能做到,应付突发事件的处置经验相当丰富的老驾驶员或许能做到,还有就是某些自以为是的人在想象中能做到。
恐怕大多数普通私家车主是很难做到的,因此事实上遇到紧急情况急刹车时踩熄火的情况屡见不鲜。
如此,即便车紧急停住了,熄火后你的命运也就基本靠后面的车来决定了。

[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-04-07 12:17:24 编辑 ]
 
发表于 2012-3-16 22:42:15

离合器功能介绍(摘录)

汽车离合器的功用

1.保证汽车平稳起步

起步前汽车处于静止状态,如果发动机与变速箱是刚性连接的,一旦挂上档,汽车将由于突然接上动力突然前冲,不但会造成机件的损伤,而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力,使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离,然后离合器逐渐接合,由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象,可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大,而汽车的驱动力也逐渐增大,从而让汽车平稳地起步。

2.便于换档

汽车行驶过程中,经常换用不同的变速箱档位,以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离,那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除,其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击,容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档,则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除,啮合面间的压力大大减小,就容易分开。而待啮合的另一对齿轮,由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小,采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等,从而避免或减轻齿轮间的冲击。

3.防止传动系过载

汽车紧急制动时,车轮突然急剧降速,而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性,仍保持原有转速,这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩,使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的,所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时,离合器的主、从动部分就会自动打滑,因而起到了防止传动系过载的作用。

4.降低扭振冲击

汽车发动机的工作原理决定了其输出扭矩的不平稳。在做功冲程,燃烧室气体爆炸产生极大冲击扭矩,而在其他冲程,却是靠惯性反拖发动机。虽然发动机本身转动系具有的惯性可降低扭振,但剩余的冲击力仍然对后续的变速箱、传动轴产生不利影响。而离合器中的减振弹簧(切向分布),可显著降低发动机带来的扭振冲击,延长变速齿轮寿命。


摩擦离合器应能满足以下基本要求:

(1)保证能传递发动机发出的最大转矩,并且还有一定的传递转矩余力。
(2)能作到分离时,彻底分离,接合时柔和,并具有良好的散热能力。
(3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样,在分离离合器换档时,与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化,从而减轻齿轮间冲击。
(4)具有缓和转动方向冲击,衰减该方向振动的能力,且噪音小。
(5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小,工作稳定。
(6)操纵省力,维修保养方便。

[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-03-19 15:21:44 编辑 ]
 
发表于 2012-3-16 22:42:32

H老兄在150楼发表了独具眼光的见解并复制到4楼,我也在这里粘贴一下回复:


基本同意你的6点分析,不过是有条件的,我们知道控制软件是必须与硬件相适应的,在硬件的基础上选择合适的控制频率,而不是单纯的频率越高越好,越窄的⊿f控制对于执行机构的要求就越高。

文中选取的图表是多种控制策略的一种,效果也不算最好的,但是比较典型,便于分析。
这是基于本次制动中固定加速度门槛值的一种控制策略。
在叠加发动机负面影响后,若想得到同样的轮毂加速度曲线,必须扩大制动力动态范围以抵消发动机负面影响,下面为示意图:


红色线条是制动力,黑色线条是抵消发动机负面影响后轮毂实际获得的制动力。
当红色线条波动范围在制动器最大制动力控制范围,最终制动效果基本没有区别,符合主帖结论中用第4点。
如果设计制动力不够充盈或踩踏刹车力度不够使最大制动力在上图A位置,则叠加发动机负面影响后情况变得复杂,本次制动本来可以正常的制动控制变成不正常

你后面关于⊿f′与⊿f比较来作为影响制动距离的判断是错误的,它们之间的比例不能说明问题,与判断结果不具任何关系,故3条判断结果都是不成立的。
最终要看任一瞬间制动力+⊿f′之和是否在制动器最大制动力控制范围内来判断影响。

以上仅分析了制动力峰值,谷值的影响暂略或参看主帖。

336楼:

接受h58285的质疑,现在将计算中有关力的字母改成力矩。


谁在胡搅蛮缠大家确实有目共睹,谁颠倒黑白大家同样有目共睹!

你能从一楼推导出刹车加速,你确实


 

首先对主帖做一个局部更正:

原帖【另外可以看到,制动器制动力的上升是十分迅速的,0.10.3秒就可达到最大值,值得注意的是在达到最大值之前就足以抱死车轮,例如后面图5可以看到最大制动力2500Nm的制动器,在输出802.5Nm的时候就可以抱死车轮。

改为【另外可以看到,制动器制动力的上升是十分迅速的,0.10.3秒就可达到最大值,值得注意的是在达到最大值之前就可以抱死车轮】因为原引用数据802.5Nm是平均值,最大值(Mφ)应该更大些。但是本条观点基本不变。

 

其次,声明一下主帖以及本人所有的分析计算均为定性分析,说明制动过程的趋势变化,并非定量精确计算,因此忽略传动损耗、传动延时等因素,这对于简化分析有利,如果要做到精确计算,相信国家级的科研机构也只能将精确度控制在某一个范围,因为测量仪器都有精度误差,追究这些毫无意义。对我等车友而言,与其在精度上追求所谓的“严谨”,不如把精力花在搞懂基本原理上。

 

某些车友的认识错误实在太多了,咱们一个一个讲,慢慢来,

有一些概念其实本来没有必要强调的:

力的作用是相互的,有作用力必有反作用力,相互作用的力大小相等方向相反。

汽车变速箱:齿轮传动比越大输出扭力越大。

 

从制动原理来说,分析一下3个主要制动力的关系,可以参阅高速紧急制动是否要踩离合之浅述ABS工作原理篇,这里再罗嗦一下:

我们知道在忽略其它干扰因素情况下制动过程主要存在三个制动力:

1.制动器制动力Fu

2.地面制动力Fx

3.附着力(地面最大制动力)Fφ




附着力Fφ是一个固定值,当制动器制动力Fu小于附着力Fφ时,随着制动踏板力的增加,地面制动力Fx和制动器制动力Fu同步且线性增加,当制动器制动力Fu等于或大于附着力Fφ时地面制动力Fx不再增加且限制等于附着力Fφ

即:Fx=Fu                                      ;当FuFφ时

       Fx<Fu   以及  Fx=Fφ                ;当FuFφ时

 

现在,我们的讨论牵涉到传动系统及发动机的干扰力矩,暂且定义为 其它制动力Fm

毫无疑问,这个FmFu一起共同作用与地面,因此它们的合力为它们的矢量和

上面的公式就成为:

Fx=Fu+Fm                                      ;当Fu+FmFφ时                         公式①

Fx<Fu+Fm   以及  Fx=Fφ               ;当Fu+FmFφ时                          公式②

Fx与(Fu+Fm)脱离同步之后就会产生轮胎真正意义上的滑移,当滑移达到一定程度时ABS就会介入动作。

如果ABS不介入动作(关闭ABS或滑移率没有满足动作条件),Fu可以随着踏板力一直升高到它的设计最大制动力(本主帖引用的国外研究机构的实例是2500Nm),之后不再增加

 

现在来分析Fm的性质。

请注意阅读主帖引入扭力计的概念以及对发动机驱动效应和制动效应的定义、扭力计的三种状态,此处不再赘述。

 

这里要强调的也是某车友所没有认识到的是:

扭力计为负值,发动机呈现制动效应。所谓制动效应,不仅仅是使车辆减速,它也可以表现为阻止车辆加速。同样,

扭力计为正值,发动机呈现驱动效应。所谓驱动效应,不仅仅是使车辆加速,它也可以表现为阻止车辆减速

这虽然是一个极其简单的道理,然而却是某车友的思维局限之处

 

发动机收油后由于惯性的存在,它有一个转速自然下降的过程,这个过程需要一定的时间,这个时间段参看主帖图3、图4

   如果收油后带档滑行或一般的减速制动,由于发动机转速下降速率比车轮转速下降速率快,此时车轮反拖发动机旋转,发动机的质量惯性就成了制动效应,此时Fm为正值。同时,档位越低这种制动效应越明显。26000转(约80Km/h)突然收油门,必然会感到强烈的减速感,这就是发动机制动效应通过变速箱传动比放大后的效果,不难理解吧?!

由发动机转速下降的速率可知,这样的发动机制动轮速是不可能在极短时间(譬如0.5s1s)内停止的。

 

   如果高速状态做带档紧急制动,轮速会快速下降,其下降速率超过发动机转速自然下降速率,此时车轮强迫发动机转速快速下降,发动机质量惯性同样会抵抗这一快速下降的趋势,发动机的质量惯性就变成了驱动效应,此时Fm为负值,它抵消一部分制动器制动力Fu,表现为阻止车轮快速减速,这个效应同样会被变速箱变速比放大,抵消的制动器制动力Fu相应增加。Fm超过Fu设计最大值的时候表明制动器已经无法克服发动机的驱动效应,车轮的下降速率就主要取决于发动机转速的下降速率而不是像某车友理解的车辆加速!

 

   我们来分析1楼的传动比以及制动效果:

接受h58285的质疑,现在将下面计算中有关力的字母改成力矩

仅限本帖:设Mu=Fu*r ; Mx=Fx*r ;Mm=Fm*r ; Mφ=Fφ*r            r为车轮半径;   上述公式①②依然有效

       对应主帖图5(无ABS),轮胎平均扭矩为802.5Nm(轮胎抱死前的扭矩应该大于这个数值,抱死后的扭矩应该小于这个数值),这里暂且设Mφ=1200Nm。在档位5档时紧急制动,如果离合器发生打滑,根据变速箱传动比(忽略传动损耗)则表明在打滑过程中Mm=-200Nm*3.27=-654Nm,这个扭矩由二个驱动轮承担,每个车轮承担-327Nm。那么根据公式公式②,离合器打滑时制动器制动力矩Mu必须要≥1129.5Nm才能获得Mx=Mφ=802.5Nm的平均扭矩,其公式是:

Mu+Mm=Mx

Mu=Mx-Mm                              Mx=802.5NmMm=-327Nm代入,得

Mu=802.5Nm+327Nm

Mu=1129.5Nm                         计算 ①

 

同样,分析抱死前的扭矩可以将Mx=Mφ=1200NmMm=-327Nm代入,得

Mu=1200Nm+327Nm

Mu=1527Nm                           计算②

这个1527Nm是车轮抱死前制动器至少应该输出的制动力矩,根本不是某车友说的刹车力副作用扭矩(即Mm

 

我们知道发生离合器打滑最有可能发生在轮毂加速度剧烈变化的时候,车轮抱死以后加速度曲线趋于平坦,发动机转速亦趋向停止,Mm趋向为0,离合器当然不具备打滑条件,因此优先考虑计算②有效。

 

实际上,由于制动力上升非常之快,0.10.3秒就可以达到最大值,无ABS干预的时候不管车轮抱死与否,制动力矩都将0.1s0.3s达到设计最大值2500Nm,虽然离合器打滑的时候Mm-327Nm的负面影响,但本次制动依然在最大制动力控制范围,故实际效果没有影响。

 

    如果在上述图5(无ABS)情况下紧急制动的时候档位在2档(先不考虑是否能挂进2档,假设就在26000转),再来计算一下各制动力矩的值是多少,制动效果如何.

假设离合器打滑,那么说明至少有-200Nm的扭矩通过离合器,根据变速箱传动比(忽略传动损耗),Mm将为-200Nm×8.69-1738Nm这个扭矩由二个驱动轮承担,每个车轮承担-869Nm

那么根据公式公式①和②,Mu要输出多少制动力矩才能在轮毂上获得Mx=Mφ的制动扭矩?

 

Mu+Mm=Mx

Mu=Mx-Mm             Mx=Mφ=1200NmMm=-869Nm代入,得

Mu=1200Nm+869Nm

Mu=2069Nm                                  计算③

与前面一样,虽然离合器打滑的时候Mm-869Nm的负面影响,但本次制动依然在最大制动力控制范围,故实际效果依然没有影响。 


⑶  如果在上述图5(无ABS)情况下紧急制动的时候档位在1档(先不考虑是否能挂进1档,也不考虑ECU是否会控制断油,假设就在19700转),再来计算一下各制动力矩的值是多少,制动效果如何.

假设离合器打滑,那么说明至少有-200Nm的扭矩通过离合器,根据变速箱传动比(忽略传动损耗),Mm将为-200Nm×14-2800Nm这个扭矩由二个驱动轮承担,每个车轮承担-1400Nm

那么根据公式公式①和②,Mu要输出多少制动力矩才能在轮毂上获得Mx=Mφ的制动扭矩?

Mu+Mm=Mx

Mu=Mx-Mm             Mx=Mφ=1200NmMm=-1400Nm代入,得

Mu=1200Nm+1400Nm

Mu=2600Nm                                  计算④




由于制动器最大制动力矩只能输出2500Nm,所以根据公式①,地面制动力矩Mx最大只能获得:

Mx=Mu+Mm            Mu=2500NmMm=-1400Nm代入,得

Mx=2500Nm-1400Nm

Mx=1100Nm                                计算⑤

 

由此可见,Mx<Mφ。

即制动器制动力矩Mx小于附着力矩Mφ(地面最大制动力矩),

所以,根据计算⑤,当车速80Km/h1档紧急制动的时候,在离合器打滑时轮胎不具有真正意义上的滑移,更不会被抱死,其制动效果仅相当于离合器分离时Mu提供1100Nm制动力矩的效果!

 

某车友眉毛胡子一把抓,把200*8.69+800=2538Nm说成是干扰力Mm,并以超过最大制动器制动力矩2500Nm为由(前面所说的思维局限)说车辆会加速,说明根本没有搞清楚几个制动力之间的关系以及对发动机驱动效应定义的理解,用错误的认知去讥笑别人、给别人扣误导帽子,岂能不荒唐!

 

注意,在上述制动过程中,随着加速度的趋缓以及发动机转速的下降,Mm有减小趋势,离合器将不再打滑,最大制动器制动力矩又将满足抱死车轮的状态。毫无疑问,这个抱死的时间要来得迟一些。

 

因此,在MuMm的矢量和小于Mφ时,根据公式①和②分析得知,要么离合器打滑而车轮不抱死,要么车轮抱死离合器不打滑,二者必居其一。

 

   关于图7ABS干预下的80Km/h紧急制动。

写得太累,估计大伙看得更累,请有兴趣的车友自行分析,渔夫仅说明几点:

   有关发动机质量惯性的负面影响分析见主帖。

   车轮制动曲线中有N个周期波动,结合轮毂加速度曲线(图8)分析,若发动机飞轮的质量惯性跟不上轮毂的加速度正反方向的变化而产生离合器打滑则将不止一处,离合器将可能产生2N次打滑。

   每一次打滑时说明均有200Nm的扭矩通过离合器作用于发动机,此时的Mm有正负变化,计算时需注意。

   每一次离合器打滑的分析计算参照㈢以及主帖、13

   关于某车友的4楼:

    4楼前面部分包括作图分析,我在3楼已经说过错误的原因,不再赘述。

    从图7就可以直观看到,每一次波动轮速均不为0且一直在做加速度正负方向的变化,所以绝非如某车友声称的传动系统已静止,所以其267楼的论点均是错误的。搞不明白图7摆在那里为何不能正视,难道是看不懂?

    如主帖分析以及m261楼所述,发动机的质量惯性在紧急制动过程中所起的作用都是负面的。而不是如某车友指责我们的“发动机在制动中起副作用,并以此指责渔夫误导大家,其实某车友心里很明白,故意漏掉“紧急制动”这个前提所造成的效果是多么地夺人眼球!

尤其是面对别人的数据分析无端指责讥笑,自己无任何数据和依据一切凭空想象,忽略不该忽略的,夸大本该忽略的,谁在胡搅蛮缠难道还不明了吗?

    对其中增加的155楼以及232楼不想多说了,仔细看过本帖的人自有答案。

    渔夫在主贴中特别提到不要随意给别人扣上误导之类的帽子,因为说这话时说不定自己恰恰就是误导者,很不幸还是有人主动对号入座,渔夫深表遗憾!


395楼

你呀,看来已经黔驴技穷了,已经到了肆无忌惮进行人生攻击的地步了!够可怜的。

本来直接引用车轮受力分析的公式直接计算,这样直观简单而且对于计算结果完全没有影响,可你连喊看不懂,那按照你的要求把几个作用于轮胎的力写成力矩的形式,你又说不这么简单,请问这几个作用于轮胎表面的力乘以车轮半径不是扭矩又是什么?
其实你不是看不懂,是你对我的336楼无法辩驳而已……
动力学教学与具体问题的研究当然不同,教学中的车轮受力分析连车轮本身的旋转惯性都忽略,对于传动系统忽大忽小的影响当然更要忽略。
你不是首先强调别人关于制动受力分析的数学模型彻底错了么,因为存在离合器,离合器存在打滑,发动机与车轮就不是刚性连接,是不是?!
本来嘛,发动机质量惯性的影响没有具体数据,纯粹属于扯皮的事,现在引入离合器打滑的概念,你指望更容易扯皮的一件事反而找到了发动机质量影响的重要数据,发动机质量惯性的影响成了可计算的依据,可就对你的扯皮大大不利了不是吗?
离合器打滑说明至少有200Nm的扭矩通过离合器是不是?!
这点你也承认,也否认不了,只不过你说对制动的影响是杯水车薪,是不是?!
现在居然连这一点你都不承认,说根本不存在Fm(注意看对Fm的定义),你连自己说过的话都否认,这不是胡说八道吗?!
你说不存在Fm,离合器打滑保护发动机和传动系统难道只是一个传说?!
我336楼是狡辩吗?所有数据都有测试或理论依据,所有计算都有符合基本原理的公式,见过这样的“狡辩”吗?
如果这算狡辩,你能拿出点像这样的狡辩吗?
336楼不是用事实说明刹车加速论的始作俑者就是你自己吗?!
你根本不配做老师,因为你除了要别人“严谨”而自己随意胡言乱语,随意夸大缩小实际现象,放着图表、数据不看,你能尊重一点事实吗?你能科学、合理、客观看待问题和分析问题吗?
图表上明明标着802.5Nm是平均扭矩,你现在说就是地面最大附着力造成的扭矩,你的依据在哪里?你说我没有权利假设附着力扭矩是1200Nm,你又有什么权利说这就是地面最大附着力造成的扭矩?!
首先,附着力就是附着力,根本就不存在“最大附着力”这一说法,这只能证明你根本没有好好学习一下制动原理,还偏偏就跑来大呼小叫给大家上课……
其次,为啥车轮抱死制动距离会延长?你不知道车轮抱死后轮胎与地面的摩擦力会减小吗?既然在整个制动过程中存在大部分时间的车轮抱死而平均扭矩为802.5Nm,那么抱死后的扭矩就必定小于平均值,而抱死前的扭矩必定大于平均值,你凭什么说整个制动过程没有大于这个平均值802.5Nm的扭矩存在?
我暂且假设附着力力矩为1200Nm,用来分析问题,符合上述推断,合情合理,何错之有?!
谁的脑子出了问题?
我还真心希望你的4楼永远摆在这里,让大家好好了解你!

[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-04-13 22:38:06 编辑 ]
 
发表于 2012-3-16 23:51:13
引用:
原帖由 orioleoctopus 于 2012-03-16 23:46 发表在 8新窗口中打开引用楼层
lz论证很多,我不戏看,基本观点与lz相同,尽快踩下刹车才是最佳的,离合器其次,但是有一点需要注意,有些车子踩下离合器之后,刹车助力有可能会瞬间丧失,所以,我更支持快速踩下刹车,直到车速下降到可控范围在踩离合分离,有错误的,欢迎指正
这个问题不必担心,与许多车友的认识不同,怠速状态下的真空助力恰恰是非常强的,节气门开度越大真空度反而越小。
 
发表于 2012-3-17 00:03:31
引用:
原帖由 鲁vip879 于 2012-03-16 23:59 发表在 12新窗口中打开引用楼层
就是不知道踩下刹车后0.01秒踩下离合算不算同时啊
哈哈,我认为对于人体反应来说,这绝对算同时了。

 
发表于 2012-3-17 00:07:27
引用:
原帖由 飞行的板砖 于 2012-03-17 00:03 发表在 17新窗口中打开引用楼层
资料详实,数据合理,表达清晰,我要是版主我一定给你顶置!嘿嘿!可惜我不是!
嘿嘿,这个可是争议话题,版主当然要慎重啦~
 
发表于 2012-3-17 00:16:18
引用:
原帖由 鲁vip879 于 2012-03-16 23:58 发表在 10新窗口中打开引用楼层
坐等反对者
希望反对者也能拿出点切实的东西出来。
就林曦那个降档制动法,80时速制动距离25米,还真不如本帖中ABS的效果好,呵呵。当然,我不是否认林曦的降档制动法,他很牛,不靠ABS能做到25米,一般人没有ABS做不到,有ABS也不一定能做到,只有正确发挥ABS作用才能做到甚至做得更好。
 
发表于 2012-3-17 00:18:01
引用:
原帖由 鲁vip879 于 2012-03-17 00:13 发表在 24新窗口中打开引用楼层
可是有人比我还爱较真非得说理论上永远不可能同时就不能用同时这个词
那要喊你同时闭上双眼、双手同时用劲、双脚同时起跳之类还不行了,哈哈!
[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-03-17 00:18:41 编辑 ]
 
发表于 2012-3-17 00:31:44
引用:
原帖由 h58285 于 2012-03-17 00:25 发表在 29新窗口中打开引用楼层
【2.ABS对整个传动系统产生较大冲击,其冲击扭矩在200Nm左右(保守估计)。】 无依据,还是去掉此条吧。 离合器的最大扭矩确实在此值附近,但并不意味着整个传动系统存在200Nm扭矩。我们不能理解为整个系统除离合器以外均是刚性的,所有的齿轮、轴等都会存在弹性变形,而这也会对冲击力进行缓冲。而且,发动机200Nm传到轮上……。…
离合器扭矩在200Nm不会打滑你认可吗?
如果认可,而离合器打滑了,说明什么问题?
如果不认可,那么你说离合器设计扭矩应该是多少Nm?

 
发表于 2012-3-17 00:39:48
引用:
原帖由 h58285 于 2012-03-17 00:25 发表在 29新窗口中打开引用楼层
【2.ABS对整个传动系统产生较大冲击,其冲击扭矩在200Nm左右(保守估计)。】 无依据,还是去掉此条吧。 离合器的最大扭矩确实在此值附近,但并不意味着整个传动系统存在200Nm扭矩。我们不能理解为整个系统除离合器以外均是刚性的,所有的齿轮、轴等都会存在弹性变形,而这也会对冲击力进行缓冲。而且,发动机200Nm传到轮上……。…
动力学分析车轮制动时的受力分析时连车轮本身的旋转动能都忽略,你却在传递扭矩问题上考虑齿轮和轴的弹性变形,貌似与你声称的简单化风格不符吧,你这不是简单问题复杂化吗?
该忽略的忽略,不该忽略的就不能忽略。
恐怕还是M±想忽略掉吧,那是不可能的!因为它占的比重不小了。
 
发表于 2012-3-17 00:49:09
引用:
原帖由 h58285 于 2012-03-17 00:41 发表在 40新窗口中打开引用楼层
离合器最大扭矩在200Nm左右,没错!离合器会存在打滑,没错!但是,过程并不是你理解的那样。而且,200Nm传递到车轮还是200Nm吗?
我只要问你车轮的最大扭矩通过离合器对发动机的冲击力在200Nm左右,你能否定吗?
 
发表于 2012-3-17 00:59:06
引用:
原帖由 h58285 于 2012-03-17 00:54 发表在 48新窗口中打开引用楼层
【动力学分析车轮制动时的受力分析时连车轮本身的旋转动能都忽略,你却在传递扭矩问题上考虑齿轮和轴的弹性变形,貌似与你声称的简单化风格不符吧,你这不是简单问题复杂化吗?】 我何时说过要忽略车轮的动能?!我所说的忽略是指离合器至发动机部分运动部件的动能,而它在M±是占比很小的。这样M±会被限定于一定范围。…
你只要承认轮毂的扭矩通过离合器将对发动机造成200Nm左右的力矩冲击就可以了。
 
发表于 2012-3-17 01:03:44
引用:
原帖由 飞行的板砖 于 2012-03-17 01:02 发表在 51新窗口中打开引用楼层
你先跟他解释下吧!我确定他没理解是轮毂反向传递给离合器那个能使离合器打滑的扭力!他还认为发动机传递给轮毂的扭力使离合器打滑呢!
力是相对的,他应该懂。
 
发表于 2012-3-17 01:13:56
引用:
原帖由 h58285 于 2012-03-17 01:06 发表在 53新窗口中打开引用楼层
【2.ABS对整个传动系统产生较大冲击,其冲击扭矩在200Nm左右(保守估计)。】【我只要问你车轮的最大扭矩通过离合器对发动机的冲击力在200Nm左右,你能否定吗?】自己看上面两句话吧!
这二句话有矛盾还是你没看懂啊?
你也不想想这个轮毂上的冲击力是怎么产生的,真有你的。
 
发表于 2012-3-17 01:15:17
引用:
原帖由 飞行的板砖 于 2012-03-17 01:07 发表在 54新窗口中打开引用楼层
我觉得他真没有......其实我还觉得咱们属于闲的比较蛋疼!真的跟这个事叫上真了!呵呵!不过也好,自己也学到很多东西!辛苦你了!
看他的回帖我也估计他没有,呵呵。
 
发表于 2012-3-17 09:34:57
引用:
原帖由 鲁vip879 于 2012-03-17 09:20 发表在 59新窗口中打开引用楼层
这么早就来顶帖了哈哈,幸苦,多谢!
 
发表于 2012-3-17 10:25:16
引用:
原帖由 鲁vip879 于 2012-03-17 09:48 发表在 61新窗口中打开引用楼层
我来看看反对者出现了没有很失望啊
因为他们拿什么来反对呢?喊喊口号恐怕不管用了,飘过是一个不错的选择,尽管不服……
但凡能站在局外人立场上,不带偏见地认真分析本帖,自然会有自己的抉择,赞成或反对,说出理由来,可以讨论,这里就是讨论的地方。
 

 
发表于 2012-3-17 10:57:04
引用:
原帖由 clclw 于 2012-03-17 10:17 发表在 62新窗口中打开引用楼层
现在都不太想谈这些了,很简单的一个发动机有惯性他们都不能理解,你再和他们说轮速会给发动机造成冲击就更不能理解了,看吧,等等就该来了,并且还是原来贴子中的那些话,不会有什么新东西,只会说"原来的经验怎么样,应该怎么样,发动机制动什么的...".
他们没有认识到发动机制动效应怎么会产生的,就是发动机质量的惯性啊!
惯性是保持物体固有运动方式的属性,要让断油后的发动机改变其固有的转速下降速率,无论是强迫提高转速还是强迫下降转速都会产生阻力,为何就想不明白呢?

假设紧急制动时发动机依然存在制动效应,那么(制动器制动力+发动机制动力)的上升应该更快接近抱死轮胎的力矩点,ABS应该更早介入才对。
事实是不踩离合延迟出ABS,尤其是制动踏板力不够的情况下,所以上述假设不成立。
这么个简单的道理为什么想不通呢?
[ 本帖最后由 天堂渔夫 于 2012-03-17 10:59:29 编辑 ]
 
发表于 2012-3-17 12:00:47
引用:
原帖由 clclw 于 2012-03-17 11:30 发表在 71新窗口中打开引用楼层
呵呵,原因就是现在中国的教育造成的"隔行如隔山"以及中国传统的代代相传的"经验",都是原来B证时得来的经验--不能踩离合以避免失控, 因此越是老司机越不能接受要同时踩的观点,其实说同时踩但没严格要求的,早或晚个一点半会没什么大影响.而我们这些学工程出身的就怎么说都说不通他们了.…
每个人的理解接受能力都不同,这个可以理解,但是有些人拒绝摆在眼前的事实,YY出各种“理由”来否定事实就很不讲道理了。
例如,有车友高速急刹没踩离合憋坏发动机,他们找的理由是也许发动机部件问题本来就要坏了,赶巧了。
视频中的紧急制动教育片说成是闹市区、低速状况。
双脚动作的特写镜头选择性失明或认为是在教初学者。
用户手册同时踩刹车离合的提示说成是ABS保持转向。
手册说明ABS在不同路面表现会有差异说成是铺装道路上ABS会延长制动距离。
因果关系倒置说ABS介入说明是危险来临之际。
……
如此等等究竟是理解接收能力问题还是固执性格使然?
 
发表于 2012-3-17 13:03:28
引用:
原帖由 makerforce 于 2012-03-17 12:57 发表在 79新窗口中打开引用楼层
我非常非常喜欢渔夫和H的机械和电子电气知识。
多谢M版抬爱,我和h总是争论呢,呵呵

 
12345...10 / 10 页下一页
到第
 

高级模式

0/5000字

您确认要删除这条回帖吗?

提示

您是否确认将回复优先展示,扣除300积分?

您已被楼主屏蔽,不能回复该帖子