汽车速度门控制系统说明书分解

1、2013 潍柴汽车创新设计大赛尊重自然·睿智创新汽车速度门控制系统说明书参赛人员：刘嘉斌 艾志伟 罗庚指导老师 :谢良喜2013 年 7 月 15 日尊重自然·睿智创新汽车速度门控制系统介绍【摘要】随着现代汽车工业的发展，节能环保已经变成汽车的重要评价指标，同时 人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。 目前，当代汽车多采用离合器、 油门、 制动器与变速器的配合来实现对汽车速度的控制， 大体分为两类： 手动档和自动 档。手动档汽车马力足使用得当会有很好的效果， 但实际操纵舒适度不佳， 换档 不熟练会使汽车产生顿挫感、 耗油量也增加。 自动档汽车操作平稳但是却较为耗 油，并且加

2、速性能不佳。鉴于现有汽车存在以上缺陷，设计出速度门控制系统， 该系统用于汽车行驶速度控制，将油门与变速器档位合二为一，并控制离合器， 实现对车速的直接控制。 踩下速度门， 给定需要达到的某速度， 速度门控制系统 的 plc 根据之前设定好的程序，对油门和变速器档位和离合器进行调节，使行驶 速度在汽车发动机以最少的转数行驶最大的距离的情况下尽快达到给定速度。 在 达到给定速度的过程中，自动逐步增加油门，松开与合紧离合器，变换档位，并 使之在换档的过程中平稳，不卡壳，达到节约燃料，舒适安全的目的。、原理介绍图一 总体模型1.1、总体概括汽车的行驶速度主要是由速度门直接控制的。 速度门是油门与变速器

3、的结合 产物。油门大小可以通过仪表盘上的转速表读出， 变速器集手动和电动控制于一 体。油门的大小和变速器的档位由速度门通过 plc 协调控制。 plc 根据从发动机 转速和扭矩传感器得来的数据， 计算出在动力余量充足的情况下达到给定速度的 最佳转速和档位， 从而使汽车更节油。 由于能直接控制汽车行驶速度， 因而使操 作更方便舒适。1.2、仪表盘图二 仪表盘结构转速表和一般的转速表没有区别。 速度表表盘内有两个指针， 像挂盘时钟一 样，两指针分别在两个轴上， 可以互不影响自由转动。 其中红色的指针指示控制 速度门预期需要达到的速度， 即给定速度。 蓝色的指针指示实际速度。 踩下速度 门时，汽车加

4、速行驶， 红色指针会先顺时针转动， 然后蓝色指针跟随红色指针顺 时针转动。 这样便可以更加方便的在一个表盘上看出汽车速度变化情况， 从而根 据这些情况踩下或松开速度门控制车速。1.3、离合器刹车速度门图三 离合器刹车速度门脚踏控制部分是由离合、 刹车和速度门组成。 离合和刹车与一般的离合和刹 车区别不大， 区别只是在其上安装了接近开关。 当踩下离合或者刹车踏板时， 接 近开关断开，通过线路将信号传给 plc，plc 控制发动机转速和档位等，使刹车平 稳，避免了像安装了 dsg 大众汽车那样刹车时汽车突然向前冲的现象， 也使驾驶 更安全。1.4、变速器17图四 变速器变速器是手动和电控的，和一般

5、的变速器区别不大。有五个前进档，一个 倒档。电控是由 plc 直接控制电机使档位变化而控制的，在需要时也可以调成手 动模式。1.5、plcplc 是由事先编好的程序实现各种控制动作的， 这个是控制车速系统的核心。 在各种预先设定的情况下， 达到某种条件即运行相关程序。 可以建立行车数据库， 在行驶过程中不断丰富预设情况，优化程序代码。 plc 的部分程序编写如下：1) 加速int b;float s ,l ,v ,v0 ,v1,t ,t0,a ,q ,n , c;/b=变速器档位 -15 ,s=刹车 010 ,l=离合 010 ,v=实际速度 0300 ,v0=给定速 度 0300 ,q=油门

6、大小 090 ,a=速度门大小 090 ,t=发动机输出扭矩 01000 ,n=发 动机转速 08000 ,v1=最大速度 250,t0=临界扭矩 600,c=执行操作需要的时间 ;v0=0 ;i=0 ;a=0 ;q=0 ;v=0 ;scanf(“%d”,&a) ;v0=v1*sin a ;if(v0>0&&v0<=5)q=5;l=0;b=1;q+;(l=4;l=7;l=10;c=1);q=q+5;if(t>=t0)b=1;if(v0>5&&v0<=10)q=10;if(t<t0)(q=5;l=0;b=2;l=4;l=

7、8;l=10;c=1);q=q+10;else b=1;if(.)2）减速（以下省略） 轻刹车 s=4;q=q-10;重刹车 l=0;s=8;q=10;3）停车v0=0;s=10;q=0;b=0;4）上坡5）下坡6）巡航二、速度门控制系统油门档位速度变化数据分析拟合速度门油门 r/min0100015002000250030003500400045005000550060006500变速器012345倒速度0153045607590105120130135138140速度门 变化01234567891011油门010002500300040005000400045005000390035003

8、60001025304050404550393536缩放倍数01010202020303030405050扩大倍数变速器011222333455速 度km/h08.7021.745.961.276.692.39103.9115.4122.5126.3129.9m/s02.416.0412.717.021.225.6628.8732.0834.0335.1036.1012345倒档四速变 速比2.23/11.77/11.35/11.0/12.16/1五速变 速比3.61/12.05/11.36/11.0/10.87/13.25/1计算公式 ：nd i1i km / h60 * 1000速度门图五

9、 速度门控制系统油门档位速度变化数据分析拟合图三、模型的评价3.1 模型分析与优势比较传统的汽车速度控制系统是依靠油门踏板、 变速器、刹车踏板以及离合装置 来控制汽车的行驶速度的。 按现在使用状况大体分为手动档速度控制系统和自动 档速度控制系统两大类。目前的手动档速度控制系统动力通过离合器和变速装置传送到车轮上， 因为 动力从发动机输出端出来通过机械式传动来传输动力， 能量的损耗较小， 扭矩损 耗小，能达到较为经济的汽车燃油消耗并且保证特殊情况下汽车的拥有足够的马 力。但是需要协调控制油门、 离合器和变速器来达到汽车的最佳行驶效果， 所以 对驾驶员技术的要求较高，驾驶员操作不当反而会使得离合器

10、处摩擦损耗增加、 汽车因换挡不当产生汽车急加速急减速的顿挫感， 使得汽车的燃油经济性和乘坐 舒适性下降。而自动档汽车则在手动档汽车的缺陷上做了较大改动， 将离合装置换为变矩 装置，常见的有液力变矩器。 还有将传统的齿轮式的变速装置改为行星齿轮架形 式的变速装置， 使得驾驶员只需要通过控制油门来控制汽车速度。 这一改进大大 降低了对驾驶员的操作技术要求， 同时也避免了手动换档不当造成的顿挫感， 使 得汽车的乘坐舒适性得到了较大的提升。 但是由于液力变矩器是通过液压油来传 递力矩的， 其力矩的传递效率较机械式传动效率明显降低， 同时由于液压油在传 递过程中的液力损失较大增大耗油量，降低了汽车的燃油

11、经济性。本汽车速度门控制系统的特点是仍然使用手动变速器装置中的能量传输系 统，将油门控制踏板改为速度门控制踏板， 集油门与变速器于一体， 直接用速度 门通过 plc 协调控制车速。当汽车行驶在任何工况时，只需驾驶员给速度门一个 控制信号（即输入一个理想速度） ，然后将此信号传送至 plc，经 plc 计算再发出 合适的控制信号来控制油门和变速器档位的最佳调节， 来适当加速、 减速或改变 扭矩维持形式速度来达到理想速度。此期间使得发动机一直处于理想工作状况， 同时使得汽车换档均匀，驾驶员操作简单，使得汽车既具有良好的燃油经济性， 同时具备较好的乘坐舒适性和很好的操作性。以下为三种典型的控制模型图

12、：速度人脑油门踏板速度自动变速器的控制模型人脑速度门踏板踏板踏板plc油门变速器速度离合器 器速度门控制系统模型3.2 模型的技术借鉴与创新 速度门控制系统与下述参考文献中专利名称为汽车速度自动控制油门与变 速装置 申请专利号 CN97119005.4 专利申请日 1997.10.13 的目地有些类似，其 发明涉及一种用于汽车上的速度能自动控制油门与变速的装置。 主要解决了汽车 运行过程中发动机空负荷及小负荷运转和驾驶员操纵时不断改变档位和油门的 麻烦。主要特征是驾驶员操纵时只给出汽车所需的速度信号， 由本装置在保证发 动机最佳输出扭矩的情况下达到操纵的行驶速度。 其发明使汽车发动机以最少的

13、转数行驶最大的距离，可以节约能源，延长发动机使用寿命，并具有结构简单， 成本较低，容易实施，还可以用于其它机动车辆上。只是实现方式不同， 本设计用电子电路智能控制， 速度门踏板的踩踏角度决 定了汽车运行速度， 踩踏下的角度越大， 速度越大。 并通过速度表盘的两个速度 指针可以发现其速度的变化。 另外， 离合器与刹车也同电子电路联系在一起， 踩 下离合时，油门自动减小。踩下刹车时，油门先减小，其次离合器自动松开。这 样刹车更安全， 避免了刹车时误以为汽车遇到障碍减速而增加油门， 使汽车突然 向前冲。另外在之后的设计中可以增加汽车行驶情况数据库，在汽车的每次行驶中， 记录驾车路线、路况与驾驶员操作

14、情况，在以后的行车中以此来作为经验依据， 使车更加节油。3.3 设计小结 在传统的工业设计中均是以设计出一个具有巧妙操作能力的机械机构为目 的，经过几个世纪的研究开发， 已经出现了很多经典的机械操纵机构如本次设计 中的离合器、变速器、油门控制装置。但是随着人们的思想的进步，对产品的使 用要求越来越高， 有些要求甚至是苛刻， 如在满足汽车经济性的情况下又要使得 操纵简便、 满足各种工况的负荷要求， 而在工业设计已经相当发达的今天要找到 一种满足上诉要求的机构是相当困难的， 兼顾的要求越多使得机构结构形式的越 复杂，所以寻找一个更简便的实现方式也是有极大需求的。 于是信息时代的来临 必然将会成为又

15、一次“工业革命” ，将信息自动化运用于机械控制系统中。信息技术的融入使得机械机构在满足使用要求的情况下结构设计大大简化 ，在原本结构的基础上加入信息控制单元使得机械的功能得到更进一步的完善。 例如本设计中将 plc 控制技术运用于传统的速度控制系统中，解决了传统速度控 制系统无法兼顾经济性、 动力性、 操作性和乘坐舒适性的矛盾。 所以信息时代的 来临必将带来工业的飞速发展， 信息技术与工业的结合也将是一种必然， 信息技 术的加入将会使得工业设计结构上简单化、操作上简便化、功能上齐全化。四、参考文献与相关资料广电电器网 http:/www.go- 道客巴巴 定速巡航系统 百度百科 汽车速度自动控

16、 ppt 汽车车速的自动控制系统 doc 车速控制 汽车速度控制系统说明书 现代轿车的速度控制系统 汽车速度油门控制装置 专利之家 http:/www.patent- 汽车速度油门控制装置 化工引擎 汽车速度自动控制油门与变速装置 专利之家 http:/www.patent-其他申请专利号CN97119005.4专利申请日1997.10.13名称汽车速度自动控制油门与变速装置公开（公告）号CN1214311公开（公告）日1999.04.21类别作业；运输颁证日优先权申请（专利权）刘凤云地址050225 河北省鹿泉市寺家庄村发明（设计）人刘凤云国际申请国际公布进入国家日期专利代理机构代理人摘要

17、本发明涉及一种用与汽车上的速度能自动控制油门与变速的装置。 主要解决了汽 车运行过程中发动机空负荷及小负荷运转和驾驶员操纵时不断改变档位和油门 的麻烦。主要特征是驾驶员操纵时只给出汽车所需的速度信号， 由本装置在保证 发动机最佳输出扭矩的情况下达到操纵的行驶速度。 本发明使汽车发动机以最少 的转数行驶最大的距离， 可以节约能源， 延长发动机使用寿命， 并具有结构简单， 成本较低，容易实施，还可以用于其它机动车辆上。主权项1 、一种汽车行驶速度自动控制油门与变速的装置，由速度控 制部分，速度检 测部分， 信号调控输出部分， 发动机扭矩检测部分， 油门与速度控制部分组成， 其特征在于： a:所述的

18、速度控制部分由撑纵杆（ 11 ）撑纵轴（ 14 ）弹簧（ 12 ） 弹 簧座（ 13 ）组成； b: 所述的速度检测部分由离心连杆（ 19 ）（20 ）滑动套 （17 ）弹簧 座（22 ）弹簧（ 23 ）组成； c：所述的速度信号调控输出部分由 旋塞连杆（ 31 ）第一调控阀 （32 ）旋塞（ 33 ）液压泵接口（ 34 ）通孔（ 35 ） 缺口（36 ）（37 ）（40 ）卸压口 （38 ）（39 ）组成； d ：所述的发动机扭矩 检测部分由弹簧座（ 3）弹簧（ 4 ）拨叉轴（ 5） 轴盘（ 6）活动弹簧座（ 7）连 杆（ 8 ）滑动套（ 10 ）组成； e：所述的油门与速度控制部分由第二调

19、控阀（ 4 7）连杆（ 48 ）通 孔（42 ）（45 ）（49 ）缺口（ 43 ）（ 52 ）（ 55 ）（53 ） 油门控制接口（ 46 ）卸压口 （51 ）（ 54 ）组成；申请专利号CN200420097097.4专利申请日2004.10.14名称汽车速度油门控制装置公开（公告）号CN2749722公开（公告）日2006.01.04类别作业；运输颁证日优先权申请（专利权）苗磊地址257073 山东省东营市东营区西四路 444 号胜利方正检 测中心发明（设计）人苗 磊; 胡庆银 ;叶 明国际申请国际公布进入国家日期专利代理机构代理人摘要 本实用新型是一种汽车速度油门控制装置，属于自动控制

20、车速的车辆配件。 其 油门控制机构由油门踏板、油门拉杆、棘齿条、棘爪、棘爪销轴、棘爪弹簧、 弹簧定位轴、棘爪架、棘爪架支座、支座销轴和联接销组成。棘齿条装在油门 拉杆上，棘爪装在棘爪架上，棘爪架装在棘爪架支座上。联接销把棘爪架与离 合机构联接起来。离合机构由联接叉和电磁控制器组成。控制电路和状态监视 部分由集成块、三只开关、三只发光二极管组成。汽车在行驶中每踩一下油门 踏板，车速就锁定在某一速度上。驾驶员的脚可以离开油门踏板，减轻长途行 车的疲劳，不必担心意外超速违章，有利于安全行车。该装置结构简单，安装 方便，工作可靠，易操作，造价低，可用于各种国产汽车。主权项1. 一种汽车速度油门控制装置

21、，包括油门定位控制机构、离合机构、控制电 路 和状态监视四部分，其特征是油门控制机构由油门踏板 (1) 、油门位杆 (2) 、 棘 齿条(3) 、棘爪(6) 、棘爪销轴(5) 、棘爪弹簧(7) 、弹簧定位轴 (8) 、棘 爪架(9) 、 棘爪架支座 (10) 、支座销轴 (11) 和联接销(4) 组成，油门踏板 (1) 与油门拉杆 (2) 联接，棘齿条(3) 装在油门拉杆 (2) 上，棘爪(6) 通 过棘爪销轴 (5) 装在棘爪架 (9) 上，棘爪弹簧 (7) 的上端顶到棘爪 (6) 上， 下端通过弹簧定位轴 (8) 与棘爪架 (9) 联接，棘爪架 (9) 通过支座销轴 (11) 与棘爪架支座 (10) 联接，联接销 (4) 装在棘 爪架(9) 的上端，将离合机构 的联接叉(12) 与棘爪架 (9) 联接起来，离合机构由 联接叉 (12) 和电磁控制 器(13) 组成，电磁控制器的电磁铁芯 (14) 外端与联接叉 (12) 联接，控制 电路由集成块 (IC1