王爱国

(1.安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖 241000；2.合肥工业大学，安徽 合肥 230009)



一种手动档汽车安全起动系统设计*

王爱国1,2

(1.安徽机电职业技术学院，安徽 芜湖 241000；2.合肥工业大学，安徽 合肥 230009)

根据汽车变速杆在选档和挂档时，操纵机构的动力传递路线，设置行程开关，通过行程开关的通、断来反映变速杆所在位置；将换档摆臂的行程开关和离合器踏板的行程开关接入起动电路中，可以有效地防止起动“窜车”问题。

手动档；行程开关；安全起动

目前，手动档汽车无论换档杆处于何种档位，只要将点火开关转到起动档位，都能接通起动电路使起动机运转，进而起动机带动发动机运转，如果此时汽车变速器处在前进档或倒档位置的时候，将造成车辆窜动现象，在现在停车位紧张和交通拥挤的情况下，前后车停车距离非常近，极易对本车、其他车辆或人员的安全造成危害，该现象在新手开车时更易发生。为了解决安全起动问题，部分科技人员在换档杆下方设计了档位面板，然后在档位面板槽中安装传感器，传感器将档位信号传送到ECU，ECU结合离合器踏板位置开关，判断是否给起动机控制电路发出信号，从而避免起动时“窜车”现象，从理论上较好地解决了起动。但是这些设计都存在三个共同问题，第一个问题是设计的面板和位置传感器较为复杂，需要添加较多的设备，不具有简洁性；第二个问题是需要在发动机控制单元里面修改程序；第三个问题是当设计的传感器出现故障时，即使离合器踏板已经踩下或变速器处在空档位置时，ECU没有收到档位传感器信号，将造成起动机无法起动现象。

1 手动档汽车换档过程控制

手动档汽车换档操纵过程基本相似，有选档和换档两个步骤，具体见图1和图2。

图1 手动档变速器操纵机构示意图(选档)1-变速杆；2-机架；3-选档换档拉杆；4-选档摆臂；5-拉杆；6-摆臂；7-选档拉杆；8-选档换档轴；9-自锁装置；10-五档拨叉；11-压力弹簧；12-拨叉轴。Fig.1 Manual transmission operation schematicdiagram(optional)

图2 手动档变速器操纵机构示意图(换档)1-变速杆；2-选档换档拉杆；3-机架；4-销轴；5-换档摆臂；6-换档拉杆；7-换档选档臂；8-选档换档轴；9-自锁装置；10-压力弹簧；11-拨叉轴；12-五档拨叉；13-摆臂Fig.2 Manual transmission operation schematicdiagram(shift)

当汽车变速杆1在选档时，操纵机构最终带动选档拉杆7作直线运动(如图1所示)，当汽车变速杆1进入档位的时候，操纵机构最终带动换档摆臂5和换档选档臂7作旋转运动(如图2所示)，当汽车变速杆在选档(空档位置)的时候，换档摆臂5和换档选档臂7是不转动的，只有变速杆进入前进档或倒档的时候，换档摆臂5和换档选档臂7才会转动。

选档过程(图1)：当变速杆1在空档晃动时，也就是在选档时，动力传递路线是：变速杆1选档→选档换档拉杆3转动→选档摆臂4转动→拉杆5转动→选档拉杆7直动。

换档过程(图2)：当变速杆1进入前进档或倒档的时候，动力传递路线是：变速杆1换档→选档换档拉杆3直动→销轴4转动→换档摆臂5转动→换档拉杆6直动→换档选档臂7转动。

2 手动档汽车安全起动设计

现代的手动档变速器选档操纵机构基本上和图1相似，而换档操纵机构基本上和图2相似，在具体选档的时候，图2中的换档摆臂5和换档选档臂7是不转动的，而在变速杆1进入前进档或倒档的时候，图2中的换档摆臂5和换档选档臂7是左右转动的，综上所述，可以在图2的换档摆臂5或者换档选档臂7的左右两边各设置一个行程开关，就能够准确反应出变速杆是在档位中，还是在空档中。

另外，在离合器踏板下面再设置一个行程开关，根据行程开关的接通或断开，反应离合器踏板是否踩下，离合器是否处于分离状态。

将以上反应变速杆是否在档位中的行程开关和离合器踏板行程开关接入起动电路中，就能有效地防止起动时“窜车”现象。

在进行手动档汽车起动防“窜车”设计之前，先分析一下汽车手动档的起动过程，如图3所示。

图3 手动档汽车起动控制电路1-电源；2-起动机；3-搭铁；4-起动机控制机构；5-搭铁；6-起动继电器；7-搭铁；8-控制单元；9-防盗继电器；10-起动开关Fig.3 Manual control circuit manual bus stop

当起动开关10闭合时，电源1经起动开关10、防盗继电器9的线圈，将电送入到控制单元8，如果此时防盗系统正常，则控制单元8内部形成断路，不让该电路搭铁，形成不了回路，则防盗继电器9的线圈没有电流流过，防盗继电器9的常闭触点闭合，则电源1→起动开关10→防盗继电器9的常闭触点→起动继电器6的线圈→搭铁5，形成回路，由于起动继电器6的线圈有电流流过，则该继电器的常开触点闭合，则电源1→起动继电器6的常开触点(此时闭合)→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，此时起动机的驱动齿轮伸出并和发动机飞轮啮合，并闭合控制机构4内部开关，则电源1→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，起动机带动发动机运转。

为防止起动时“窜车”现象，在图3中的起动继电器6的常开触点下面，加入了换档左行程开关6、换档右行程开关7、离合器行程开关8和应急起动开关5(如图4所示)。

图4 手动档汽车起动防“窜车”控制系统设计1-电源；2-起动机；3-搭铁；4-起动机控制机构；5-应急起动开关；6-换档左行程开关；7-换档右行程开关；8-离合器行程开关； 9-搭铁；10-起动继电器；11-搭铁；12-控制单元；13-防盗继电器；14-起动开关Fig.4 Manual car starter“channe ling”preventioncontrol system design

图4是手动档汽车起动防“窜车”控制系统设计，当变速器处于空档位置时，换档左行程开关6和换档右行程开关7都是闭合的，当闭合起动开关14时，防盗系统正常时，防盗继电器13没有电流流过，则电源1→起动开关14→防盗继电器13的常闭触点→起动继电器10的线圈→搭铁9，形成回路，由于起动继电器10的线圈有电流流过，则该继电器的常开触点闭合，则电源1→起动继电器10的常开触点(此时闭合)→换档左行程开关6(闭合)→换档右行程开关7(闭合)→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，此

时起动机的驱动齿轮伸出并和发动机飞轮啮合，并闭合控制机构4内部开关，则电源1→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，起动机带动发动机运转。如果变速器处于档位中(前进档或倒档)，则换档左行程开关6和换档右行程开关7中有一个将断开，因而切断了起动机控制机构4的电路，起动机不能起动；此时，即使变速器处于档位中，只要驾驶员踩下离合器踏板，则离合器行程开关8闭合，闭合起动开关14，则电源1→起动继电器10的常开触点(此时闭合)→离合器行程开关8(此时闭合)→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，所以起动机控制机构4有电流流过，起动机也能起动。通过在控制电路中加入换档左行程开关6、换档右行程开关7和离合器行程开关8，就可以有效地防止手动档汽车在起动时“窜车”现象。

如果换档左行程开关6、换档右行程开关7和离合器行程开关8出现故障，造成汽车无法起动的时候，在确保离合器踏板踩下或变速器在空档时，可以将应急起动开关5人工闭合，当闭合起动开关14时，则电源1→起动继电器10的常开触点(此时闭合)→应急起动开关5(此时闭合)→起动机控制机构4的控制电路→起动机2的内部电路→搭铁3，让起动机运转起来。

3 总结

(1)从实际角度出发，深入理解汽车变速杆在选档和挂档时，操纵机构的工作情况，然后根据换档摆臂的转动特点设置行程开关，通过行程开关的通、断来反映变速杆所在位置；

(2) 将换档摆臂的行程开关和离合器踏板的行程开关接入起动电路中，可以简单而有效地防止起动“窜车”问题；

(3)与3个行程开关并联一个手动开关，确保在行程开关故障的时候，也能让汽车起动机运转起来。

[1]王爱国，等.手动挡汽车安全起动系统[P]：中国. ZL201520175654.8，2015-03-26.

[2]孟睿灵，等.解决手动档轻型汽车滑行高怠速的方法研究[J].内燃机工程，2014(2).

[3]时召喜.轿车手动变速器换挡舒适性优化研究[D]. 上海：上海工程技术大学,2015.

Design of a manual vehicle safety starting system

WANG Ai-guo1,2

(1.Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhu 241000，China；2.Hefei University of Technology, Hefei 230009，China)

According to the transmission route of the steering gear when the gear shift lever is selected and hung, the travel switches are Set. Through the travel switch on and off to reflect the location of the gear lever. The travel switch of the shift swing arm and the travel switch of the clutch pedal are connected in the starting circuit, the "Channeling car" problem can be effectively prevent.

Manual transmission；travel switch；safety starting

2016-01-08

安徽省优秀青年人才基金项目资助。

王爱国(1976-)，男，安徽合肥人，副教授、硕士。主要研究方向：车辆技术。

U461

A

1673-6125(2016)01-0014-03