CN106427961A - 一种坡道起步系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种坡道起步系统，包括两位三通电磁阀、感载阀、ABS阀、变速箱控制器、坡道起步开关，两位三通电磁阀的进气口依次通过脚阀、储气筒、四保阀、干燥器与空压机的出气口相通，两位三通电磁阀的排气口通过感载阀与ABS阀的进气口相通，且两位三通电磁阀、ABS阀与坡起控制器信号连接，变速箱控制器与坡起控制器、坡道起步开关、发动机信号连接，使用时，先按下坡道起步开关，并关闭手控阀，然后踩下油门，坡起控制器根据计算得到的当前需要克服的坡道阻力自动控制离合器结合深度并协调发动机输出扭矩，使车辆平稳起步。本设计不仅简化了结构、提高了起步响应速度，而且实现了制动器与离合器、发动机的一体化控制。
Description
技术领域
本发明属于汽车坡道起步辅助技术领域，具体涉及一种坡道起步系统及其使用方法，适用于简化结构、提高起步响应速度、实现制动器与离合器、发动机的一体化控制。
背景技术
随着变速箱领域的快速发展，自动变速箱由于具有传动效率高、结构紧凑、成本低以及操作方便等优点开始在商用车上进行应用，可降低驾驶员的操作强度，提升商用车的经济性及舒适性。但是，由于中国的行驶环境复杂，特别是在西南地区，经常有上下坡切换行驶场景，这就对驾驶员的驾驶经验及能力提出了较高的要求。
目前，手动挡商用车基本上只能依靠驾驶员的熟练操作来实现坡道起步，防止车辆后溜。而自动挡商用车大多延续了传统手动挡车辆的坡道起步方式，并未增加专门的坡道起步应对机制，在起步过程中由驾驶员协调控制手刹及油门来实现平稳起步。因为没有离合器踏板，不能完全实现制动、油门及离合器的最优控制，难于达到起步迅速、平稳、滑磨功小的控制目标，极限情况下还会出现坡道起步过程中由于整车控制不协调造成的溜车或发动机憋熄火等问题。
中国专利：申请公布号为CN102358273A，申请公布日为2012年2月22日的发明专利公开了一种用于行车、驻车制动下的坡道起步控制装置及其使用方法，装置中的空压机经空气干燥器、四回路保护阀与手制动贮气筒、脚制动贮气筒相通，手制动贮气筒的另一端依次经手制动阀、差动式继动阀、驻车坡道起步电磁阀与弹簧气室相通，脚制动贮气筒的另一端依次经脚制动阀、中间阀、行车坡道起步电磁阀与弹簧气室相通，坡道起步电磁阀与整车电控系统电路连接。虽然该装置能同时具备行车、驻车制动下坡道起步的功能，但其同时采用了驻车坡道起步电磁阀和行车坡道起步电磁阀，整车电控系统分别控制这两个电磁阀，该系统不仅结构较为复杂，而且起步响应时间较长。
发明内容
本发明的目的是克服现有结构存在的结构复杂、起步响应时间长的问题，提供一种结构简单、起步响应时间短的坡道起步系统及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种坡道起步系统，包括储气筒、脚阀、感载阀、坡道起步开关，所述储气筒的进气口依次通过四保阀、干燥器与空压机的出气口相通，储气筒的排气口通过脚阀与感载阀的进气口相通；
所述系统还包括两位三通电磁阀、ABS阀、变速箱控制器，所述两位三通电磁阀的进气口与脚阀的排气口相通，两位三通电磁阀的排气口通过感载阀与ABS阀的进气口相通，且两位三通电磁阀、ABS阀与坡起控制器ECU信号连接，变速箱控制器与坡起控制器、坡道起步开关、发动机信号连接。
所述起步系统还包括ABS阀控制器，该ABS阀控制器与ABS阀、变速箱控制器信号连接。
一种坡道起步系统的使用方法，依次包括以下步骤：
一、车辆在坡道上驻车时，驾驶员先点火以发动机启动，再按下坡道起步开关，并关闭手控阀，使来自储气筒的压缩空气到达两位三通电磁阀内，然后所述坡起控制器根据车辆纵向动力学计算当前需要克服的坡道阻力，并发出指令使两位三通电磁阀通电，将车辆由行车制动转换为坡道辅助制动；
二、驾驶员踩下油门踏板，发动机的输出扭矩及转速均增加，同时所述变速箱控制器发出指令使离合器开始预结合，并实时控制离合器结合深度及发动机输出扭矩，当离合器结合深度达到预设值时，变速箱控制器将上述信号发送给坡起控制器，随后坡起控制器根据当前发动机输出扭矩大小调整ABS阀的占空比，以实时调节制动力矩的大小，使制动力矩与驱动力矩达到平衡；
三、当离合器结合完成、制动力矩与驱动力矩达到平衡后，所述变速箱控制器将该信号发送给坡起控制器，坡起控制器再发出指令使两位三通电磁阀关闭，车辆由坡道辅助制动转换为行车制动。
步骤二中，所述变速箱控制器以油门开度为主导、发动机转速为修正参数来控制离合器的结合深度，当发动机转速过高时加大结合深度，反之则减小结合深度。
步骤二中，所述变速箱控制器根据目标位移、离合器结合深度、油门开度和发动机转速来控制发动机的输出扭矩，具体为：以当前离合器能传递的最大滑转矩为主导，根据油门开度大小给发动机增加一定转矩。
所述起步系统还包括ABS阀控制器，该ABS阀控制器与ABS阀、变速箱控制器信号连接；
步骤二中，所述坡起控制器通过ABS阀控制器来控制ABS阀的占空比。
步骤一中，关闭手控阀后，所述变速箱控制器将接收到的发动机信号、坡道开关信号、制动信号以及起步状态信号发送给坡起控制器，随后坡起控制器发出指令使两位三通电磁阀通电。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种坡道起步系统包括两位三通电磁阀、ABS阀、变速箱控制器，两位三通电磁阀的进气口与脚阀的排气口相通，两位三通电磁阀的排气口通过感载阀与ABS阀的进气口相通，且两位三通电磁阀、ABS阀与坡起控制器信号连接，变速箱控制器与坡起控制器、坡道起步开关、发动机信号连接，一方面，该设计在原车常规制动系统的基础上仅于脚阀与感载阀中间加装了一个两位三通电磁阀，坡起控制器即可通过控制两位三通电磁阀来控制后桥制动回路储气筒的压缩空气的流向，进而快速实现行车制动与驻车制动之间的切换，不仅可避免车辆溜坡现象的出现，而且结构简单、起步响应时间短，另一方面，该系统不仅可以在AMT商用车上应用，也可以在传统手动挡商用车上进行应用，其适用性强、应用广泛。因此，本发明不仅能够避免车辆溜坡，而且结构简单、起步响应快、应用广泛。
2、本发明一种坡道起步系统的使用方法利用车辆纵向动力学计算当前需要克服的坡道阻力，自动控制离合器结合深度并协调发动机输出扭矩，使车辆在不同坡道阻力下都能平稳起步，不仅能够减小离合器的磨损、提高离合器使用寿命，而且使得制动器与离合器、发动机形成一体化控制，实现了坡道起步的智能化。因此，本发明不仅使得车辆起步平稳、减小了离合器的磨损，而且实现了制动器与离合器、发动机的一体化控制。
3、本发明一种坡道起步系统的使用方法利用了ABS减压/保压的基本功能，通过控制ABS阀的占空比大小实现了制动力矩的实时精确调节，同时，通过ABS阀可实时动态调节当前制动气压。因此，本发明实现了制动力矩的实时精确调节。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明方法的流程图。
图3为两位三通电磁阀的控制流程图。
图4为ABS阀的控制流程图。
图5为离合器的控制流程图。
图6为发动机的控制流程图。
图中：空压机1、干燥器2、四保阀3、储气筒4、脚阀5、两位三通电磁阀6、感载阀7、ABS阀8、ABS阀控制器9、坡起控制器10、变速箱控制器11、坡道起步开关12、发动机13。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种坡道起步系统，包括储气筒4、脚阀5、感载阀7，所述储气筒4的进气口依次通过四保阀3、干燥器2与空压机1的出气口相通，储气筒4的排气口通过脚阀5与感载阀7的进气口相通；
所述系统还包括两位三通电磁阀6、ABS阀8、变速箱控制器11，所述两位三通电磁阀6的进气口与脚阀5的排气口相通，两位三通电磁阀6的排气口通过感载阀7与ABS阀8的进气口相通，且两位三通电磁阀6与坡起控制器ECU10信号连接，ABS阀8与ABS阀控制器9信号连接，变速箱控制器11与ABS阀控制器9、坡起控制器10通讯连接。
所述起步系统还包括ABS阀控制器9，该ABS阀控制器9与ABS阀8、变速箱控制器11信号连接。
参见图2至图6，一种坡道起步系统的使用方法，依次包括以下步骤：
一、车辆在坡道上驻车时，驾驶员先点火以发动机启动，再按下坡道起步开关12，并关闭手控阀，使来自储气筒4的压缩空气到达两位三通电磁阀6内，然后所述坡起控制器10根据车辆纵向动力学计算当前需要克服的坡道阻力，并发出指令使两位三通电磁阀6通电，将车辆由行车制动转换为坡道辅助制动；
二、驾驶员踩下油门踏板，发动机13的输出扭矩及转速均增加，同时所述变速箱控制器11发出指令使离合器开始预结合，并实时控制离合器结合深度及发动机输出扭矩，当离合器结合深度达到预设值时，变速箱控制器11将上述信号发送给坡起控制器10，随后坡起控制器10根据当前发动机输出扭矩大小调整ABS阀8的占空比，以实时调节制动力矩的大小，使制动力矩与驱动力矩达到平衡；
三、当离合器结合完成、制动力矩与驱动力矩达到平衡后，所述变速箱控制器11将该信号发送给坡起控制器10，坡起控制器10再发出指令使两位三通电磁阀6关闭，车辆由坡道辅助制动转换为行车制动。
步骤二中，所述变速箱控制器11以油门开度为主导、发动机转速为修正参数来控制离合器的结合深度，当发动机转速过高时加大结合深度，反之则减小结合深度。
步骤二中，所述变速箱控制器11根据目标位移、离合器结合深度、油门开度和发动机转速来控制发动机的输出扭矩，具体为：以当前离合器能传递的最大滑转矩为主导，根据油门开度大小给发动机增加一定转矩。
所述起步系统还包括ABS阀控制器9，该ABS阀控制器9与ABS阀8、变速箱控制器11信号连接；
步骤二中，所述坡起控制器10通过ABS阀控制器9来控制ABS阀8的占空比。
步骤一中，关闭手控阀后，所述变速箱控制器11将接收到的发动机信号、坡道开关信号、制动信号以及起步状态信号发送给坡起控制器10，随后坡起控制器10发出指令使两位三通电磁阀6通电。
本发明的原理说明如下：
本发明在不改变原有制动系统原理的基础上，利用两位三通电磁阀6、坡起控制器10、ABS阀控制器9、ABS阀8以及相关控制策略实现制动器、离合器、发动机的一体化控制，进而实现车辆坡道起步系统功能，通过驾驶员的快慢起步需求实现离合器与发动机扭矩输出同步，使车辆在坡道上能平稳起步的同时滑磨功及起步时间都有所改善。该系统不仅可以在AMT商用车上应用，也可以在传统手动挡商用车上进行推广应用。
步骤一中，
两位三通电磁阀6通电后可将车辆的行车制动转换为坡道辅助制动，此时虽然关闭了手控阀，但是车辆在辅助制动的作用下依然能够在坡道上驻车，不会出现溜坡现象。
步骤二中，
所述两位三通电磁阀6的控制条件为：1.发动机13已启动；2.坡道起步开关12触发；3.车辆处于起步状态；4.制动解除。
所述ABS阀占空比的控制条件为：1.离合器预结合达到50%；2.两位三通电磁阀6处于开启状态。
所述离合器结合深度的控制是通过油门开度与发动机转速来实现的，以油门开度为主导，发动机转速为修正参数，发动机转速过高，加大离合器结合深度，反之则减小结合深度。
所述发动机输出扭矩的控制是通过目标位移、油门开度和发动机转速来实现。以当前离合器能传递的最大滑转矩为主导，根据油门开度大小给发动机增加一定转矩，使发动机在坡道起步过程中具有一定的转速容量，可避免起步过程发动机转速过低动力无法输出的情况。
通过上述控制策略，在坡道起步过程的每个时刻都能精确得到所需的制动力矩，同时可以通过ABS阀8实时动态调节当前制动气压。
实施例1：
参见图1，一种坡道起步系统，包括储气筒4、脚阀5、两位三通电磁阀6、感载阀7、ABS阀8、变速箱控制器11、坡道起步开关12、发动机13，所述储气筒4的进气口依次通过四保阀3、干燥器2与空压机1的出气口相通，储气筒4的排气口通过脚阀5与两位三通电磁阀6的进气口相通，两位三通电磁阀6的排气口通过感载阀7与ABS阀8的进气口相通，且两位三通电磁阀6与坡起控制器ECU10信号连接，ABS阀8与ABS阀控制器9信号连接，坡道起步开关12、发动机13均与变速箱控制器11信号连接，变速箱控制器11与ABS阀控制器9、坡起控制器ECU10通讯连接。
参见图2至图6，一种坡道起步系统的使用方法，依次包括以下步骤：
一、车辆在坡道上驻车时，驾驶员先点火以发动机启动，再按下坡道起步开关12，并关闭手控阀，使来自储气筒4的压缩空气到达两位三通电磁阀6内，然后所述变速箱控制器11将接收到的发动机信号、坡道开关信号、制动信号以及起步状态信号发送给坡起控制器10，坡起控制器10再根据车辆纵向动力学计算当前需要克服的坡道阻力，并发出指令使两位三通电磁阀6通电，将车辆由行车制动转换为坡道辅助制动；
二、驾驶员踩下油门踏板，发动机13的输出扭矩及转速均增加，同时所述变速箱控制器11发出指令使离合器开始预结合，并实时控制离合器结合深度及发动机输出扭矩，当离合器结合深度达到预设值时，变速箱控制器11将上述信号发送给坡起控制器10，随后坡起控制器10根据当前发动机输出扭矩大小、通过ABS阀控制器9来调整ABS阀8的占空比，以实时调节制动力矩的大小，使制动力矩与驱动力矩达到平衡，其中，
所述变速箱控制器11以油门开度为主导、发动机转速为修正参数来控制离合器的结合深度，当发动机转速过高时加大结合深度，反之则减小结合深度，
所述变速箱控制器11根据目标位移、离合器结合深度、油门开度和发动机转速来控制发动机的输出扭矩，具体为：以当前离合器能传递的最大滑转矩为主导，根据油门开度大小给发动机增加一定转矩；
三、当离合器结合完成、制动力矩与驱动力矩达到平衡后，所述变速箱控制器11将该信号发送给坡起控制器10，坡起控制器10再发出指令使两位三通电磁阀6关闭，车辆由坡道辅助制动转换为行车制动。
Claims (7)
1.一种坡道起步系统，包括储气筒（4）、脚阀（5）、感载阀（7）、坡道起步开关（12），所述储气筒（4）的进气口依次通过四保阀（3）、干燥器（2）与空压机（1）的出气口相通，储气筒（4）的排气口通过脚阀（5）与感载阀（7）的进气口相通，其特征在于：
所述系统还包括两位三通电磁阀（6）、ABS阀（8）、变速箱控制器（11），所述两位三通电磁阀（6）的进气口与脚阀（5）的排气口相通，两位三通电磁阀（6）的排气口通过感载阀（7）与ABS阀（8）的进气口相通，且两位三通电磁阀（6）、ABS阀（8）与坡起控制器ECU（10）信号连接，变速箱控制器（11）与坡起控制器（10）、坡道起步开关（12）、发动机（13）信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种坡道起步系统，其特征在于：所述起步系统还包括ABS阀控制器（9），该ABS阀控制器（9）与ABS阀（8）、变速箱控制器（11）信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种坡道起步系统的使用方法，其特征在于：
所述方法依次包括以下步骤：
一、车辆在坡道上驻车时，驾驶员先点火以发动机启动，再按下坡道起步开关（12），并关闭手控阀，使来自储气筒（4）的压缩空气到达两位三通电磁阀（6）内，然后所述坡起控制器（10）根据车辆纵向动力学计算当前需要克服的坡道阻力，并发出指令使两位三通电磁阀（6）通电，将车辆由行车制动转换为坡道辅助制动；
二、驾驶员踩下油门踏板，发动机（13）的输出扭矩及转速均增加，同时所述变速箱控制器（11）发出指令使离合器开始预结合，并实时控制离合器结合深度及发动机输出扭矩，当离合器结合深度达到预设值时，变速箱控制器（11）将上述信号发送给坡起控制器（10），随后坡起控制器（10）根据当前发动机输出扭矩大小调整ABS阀（8）的占空比，以实时调节制动力矩的大小，使制动力矩与驱动力矩达到平衡；
三、当离合器结合完成、制动力矩与驱动力矩达到平衡后，所述变速箱控制器（11）将该信号发送给坡起控制器（10），坡起控制器（10）再发出指令使两位三通电磁阀（6）关闭，车辆由坡道辅助制动转换为行车制动。
4.根据权利要求3所述的一种坡道起步系统的使用方法，其特征在于：
步骤二中，所述变速箱控制器（11）以油门开度为主导、发动机转速为修正参数来控制离合器的结合深度，当发动机转速过高时加大结合深度，反之则减小结合深度。
5.根据权利要求3所述的一种坡道起步系统的使用方法，其特征在于：
步骤二中，所述变速箱控制器（11）根据目标位移、离合器结合深度、油门开度和发动机转速来控制发动机的输出扭矩，具体为：以当前离合器能传递的最大滑转矩为主导，根据油门开度大小给发动机增加一定转矩。
6.根据权利要求3所述的一种坡道起步系统的使用方法，其特征在于：
所述起步系统还包括ABS阀控制器（9），该ABS阀控制器（9）与ABS阀（8）、变速箱控制器（11）信号连接；
步骤二中，所述坡起控制器（10）通过ABS阀控制器（9）来控制ABS阀（8）的占空比。
7.根据权利要求3–6中任一项所述的一种坡道起步系统的使用方法，其特征在于：
步骤一中，关闭手控阀后，所述变速箱控制器（11）将接收到的发动机信号、坡道开关信号、制动信号以及起步状态信号发送给坡起控制器（10），随后坡起控制器（10）发出指令使两位三通电磁阀（6）通电。
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