現(xiàn)代汽車(chē)電子控制技術(shù)在客車(chē)上的應(yīng)用
時(shí)間:2008-09-01 15:35:00來(lái)源:fenghy
導(dǎo)語(yǔ):?在國(guó)內(nèi)卻較少應(yīng)用電子控制技術(shù)。加強(qiáng)現(xiàn)代電子控制技術(shù)在客車(chē)上的應(yīng)用,將大大改善客車(chē)在經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力、安全、環(huán)保、舒適等方面的性能。
隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車(chē)電子控制技術(shù)更加成熟完善,在轎車(chē)上已廣泛應(yīng)用,許多電子裝置已經(jīng)成為其標(biāo)準(zhǔn)配置或選裝配置;而客車(chē)作為城市公共交通、人們外出旅行的重要工具,由于其本身的特殊性,在經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、安全性、環(huán)保性、舒適性等方面要求高于轎車(chē),在國(guó)內(nèi)卻較少應(yīng)用電子控制技術(shù)。加強(qiáng)現(xiàn)代電子控制技術(shù)在客車(chē)上的應(yīng)用,將大大改善客車(chē)在經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力、安全、環(huán)保、舒適等方面的性能。
現(xiàn)代汽車(chē)電子控制技術(shù)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制、電控自動(dòng)變速器(ECT)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)、緩速器、電控空氣懸架(ASC)、巡航控制系統(tǒng)(CCS)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPAS)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS)、安全氣囊(SRS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等。交通部2002年7月1日開(kāi)始實(shí)施的營(yíng)運(yùn)客車(chē)類(lèi)型劃分及等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JT/T325-2002中規(guī)定:高一級(jí)以上客車(chē)必須安裝ABS,高二級(jí)以上大中型客車(chē)必須安裝緩速器。下面從性能特點(diǎn)、工作原理兩方面簡(jiǎn)要介紹制動(dòng)防抱死、電渦流緩速器、巡航控制三種汽車(chē)電子控制技術(shù)。
1 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)
1.1 性能特點(diǎn)
隨著客車(chē)行駛速度的提高和道路行車(chē)密度的增大,對(duì)客車(chē)行駛的安全性要求也越來(lái)越高。客車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中很容易使車(chē)輪抱死,車(chē)輪抱死后會(huì)出現(xiàn)方向失控、側(cè)滑、甩尾等危險(xiǎn)情況,尤其在冰雪、泥濘路面上實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí),危險(xiǎn)性更大。ABS在客車(chē)制動(dòng)過(guò)程中監(jiān)視車(chē)輪速度并在車(chē)輪趨向抱死的情況下控制制動(dòng)。ABS有以下特點(diǎn):a.保持車(chē)輛的可操縱性。在緊急制動(dòng)時(shí)仍然可以轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán),避開(kāi)障礙物。B.縮短制動(dòng)距離。在同樣性況下,一般路面(水泥、瀝青等)上最大可縮短30%。C.減少輪胎磨損和維修費(fèi)用。D.減輕駕駛員精神負(fù)擔(dān),減少交通事故。
1.2 工作原理
德國(guó)WABCO公司是世界上著名的氣制動(dòng)ABS制造商。該公司生產(chǎn)的ABS主要有4S/3M、4S/4M、6S/4M四種布置方式。下面以4S/M(4個(gè)傳感器和4個(gè)電磁閥)為例介紹其工作原理。
4S/4M由4個(gè)齒圈、4個(gè)傳感器、4個(gè)電磁閥、1個(gè)電子控制器ECU、1個(gè)報(bào)警燈及邊接導(dǎo)線組成。當(dāng)客車(chē)制動(dòng)時(shí),各輪傳感器把車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳至ECU,由ECU判定車(chē)輪的滑移率。當(dāng)滑移率大于30%時(shí),ECU控制該輪排氣電磁閥工作,使制動(dòng)氣室制動(dòng)壓力下降,車(chē)輪滑移減少;當(dāng)滑移率減少至15%以下時(shí),ECU控制該輪進(jìn)氣電磁閥動(dòng)作,使制動(dòng)氣室壓力上升,制動(dòng)滑移率增大,增大到30%后再減少。如此反復(fù),使車(chē)輪的滑移率保持在最佳范圍內(nèi)以獲得最佳的制動(dòng)效果。
2 電渦流緩速器
2.1 性能特點(diǎn)
目前,客車(chē)上主要有排氣制動(dòng)器、電渦流緩速器、液力緩速器等輔助制動(dòng)系統(tǒng)。液力緩速器因成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等在客車(chē)上應(yīng)用較少;排氣制動(dòng)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉而得到廣泛應(yīng)用;電渦流緩速器雖然成本較高,但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免維護(hù),近幾年在高檔客車(chē)上被廣泛應(yīng)用。
使用電渦流緩速器能減少客車(chē)行車(chē)制動(dòng)使用的次數(shù)和時(shí)間,從而避免或減輕行車(chē)制動(dòng)的熱衰退、制動(dòng)轂發(fā)熱等,大大提高制動(dòng)蹄片的使用壽命,較大程度地減少維修費(fèi)用。當(dāng)行車(chē)制動(dòng)效能下降或失效時(shí),電渦流緩速器將使客車(chē)具有一定的制動(dòng)效能,降低客車(chē)行駛速度,延長(zhǎng)駕駛員處理緊急情況的時(shí)間,提高客車(chē)的安全性。
2.2 工作原理
下面以傳統(tǒng)電渦流緩速器為例,簡(jiǎn)要介紹電渦流緩速器的工作原理。
電渦流緩速器的工作原理就是利用一個(gè)閉環(huán)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生渦流,而磁場(chǎng)將會(huì)阻止其運(yùn)動(dòng).電渦流緩速器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制部分組成。
(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子。定子由線圈和支架組成,定子繞組由4組8個(gè)線圈組成,定子安裝在變速箱后端蓋上。定子兩端各有一個(gè)轉(zhuǎn)子,一端轉(zhuǎn)子與變速箱輸出軸法蘭連接,另一端轉(zhuǎn)子與傳動(dòng)軸連接。
(2)控制部分包括手控開(kāi)關(guān)、腳控開(kāi)關(guān)、繼電器盒、ABS聯(lián)接器等。
①手控開(kāi)關(guān)在較長(zhǎng)距離減速及下長(zhǎng)坡時(shí)使用,安裝在駕駛員附近,便于駕駛員操作。開(kāi)關(guān)分4個(gè)檔,分別扳至1、2、3、4檔,通過(guò)控制1、2、3、4個(gè)繼電器吸和,依次增加進(jìn)行工作的線圈數(shù)量,從而使制動(dòng)力矩逐級(jí)增加。
②腳控開(kāi)關(guān)安裝在底盤(pán)上,用一根氣管與制動(dòng)總泵前輪制動(dòng)氣室連接。腳控開(kāi)關(guān)是為控制緩速器自動(dòng)工作的,受制動(dòng)氣壓的逐漸升高,依次接通4個(gè)壓力傳感器,使制動(dòng)力矩逐級(jí)拉大。行車(chē)制動(dòng)起作用時(shí),定子繞組線圈全部進(jìn)入工作狀態(tài)。
(3)繼電器盒安裝在*近緩速器的位置,以縮短接線的長(zhǎng)度,減少損耗。繼電器盒內(nèi)由4個(gè)大電流繼電器為定子繞組線圈提供每組35A的電流。
(4)ABS聯(lián)接器安裝在電器控制箱內(nèi)。它根據(jù)客車(chē)行駛狀態(tài)自動(dòng)決定緩速器的工作,包括ABS控制信號(hào)、ABS指示燈信號(hào)、里程表信號(hào)、腳控開(kāi)關(guān)信號(hào)、手控開(kāi)關(guān)信號(hào)等信號(hào)輸入聯(lián)接器。當(dāng)ABS檢測(cè)到某個(gè)車(chē)輪打滑時(shí),它立即切斷緩速器使其停止工作,打滑結(jié)束后又逐級(jí)增加緩速器制動(dòng)力矩,始終保持緩速器轉(zhuǎn)矩受到路面的支持;當(dāng)車(chē)速低于3km/h時(shí),切斷腳控功能,以避免不必要的電流損耗;ABS檢測(cè)到故障時(shí),它將切斷腳控功能,但仍保留手控功能,保證行車(chē)安全。
(5)因緩速器工作時(shí)需消耗較大電流,客車(chē)發(fā)電機(jī)輸出電流應(yīng)不少于140A,蓄電池荷電量應(yīng)不少于180A.h。
3 巡航控制系統(tǒng)(CCS)
3.1 性能特點(diǎn)
巡航控制系統(tǒng)又稱(chēng)車(chē)速控制系統(tǒng)。駕駛員在行車(chē)中使客車(chē)處于巡航控制狀態(tài),客車(chē)便以設(shè)定的車(chē)速恒定行駛。當(dāng)車(chē)速低于設(shè)定車(chē)速時(shí),巡自由詩(shī)電腦控制伺服機(jī)構(gòu)使油門(mén)加大直至車(chē)速升至設(shè)定車(chē)速;漢車(chē)速高于設(shè)定車(chē)速,則使油門(mén)減小直至車(chē)速降至設(shè)定車(chē)速。隨著高速公路的迅速發(fā)展和客車(chē)行駛速度的提高,客車(chē)裝用巡自由詩(shī)控制系統(tǒng)將大大減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度,尤其是控制油門(mén)踏板的腿部肌肉的疲勞;減輕駕駛員的精神負(fù)擔(dān),提高行車(chē)安全性;減少燃油消耗;提高駕乘的全過(guò)舒適性。
3.2 工作原理
巡航控制系統(tǒng)分真空控制式和電機(jī)控制式兩種類(lèi)型。真空控制式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在中檔車(chē)應(yīng)用較廣;電機(jī)控制式可*準(zhǔn)確,控制能力強(qiáng),調(diào)節(jié)范圍寬,在高檔車(chē)上廣泛應(yīng)用。下面以電機(jī)控制式巡航控制系統(tǒng)為例介紹CCS的工作原理。
(1)CCS由巡航電腦、控制開(kāi)關(guān)和伺服機(jī)構(gòu)組成。
①巡航電腦接受輸入信號(hào)完成巡航控制。
②控制開(kāi)關(guān)向巡航電腦傳送控制信號(hào),完成車(chē)速設(shè)定、車(chē)速調(diào)節(jié)、取消巡航控制等任務(wù)。
③伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行巡航電腦的指令。由可正反轉(zhuǎn)的直流電機(jī)、安全電磁離合器、設(shè)定位置傳感器等組成。電機(jī)通過(guò)操縱臂控制油門(mén)的大小,其間有安全電磁離合器。當(dāng)巡航控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),切斷電機(jī)與操縱臂的聯(lián)系,起到安全保護(hù)的作用。
(2)巡航控制系統(tǒng)在各工作過(guò)程的工作狀況。
①進(jìn)入巡航控制系統(tǒng)。按下主控制開(kāi)關(guān),巡航指示燈亮,加大車(chē)速。漢車(chē)速達(dá)到設(shè)定值時(shí),壓下“設(shè)定/滑行”控制開(kāi)關(guān),松開(kāi)加速踏板,即進(jìn)入巡航狀態(tài)。此時(shí)巡航電腦經(jīng)過(guò)安全電磁離合器開(kāi)關(guān)控制離合器處于結(jié)合狀態(tài)。
②車(chē)速低于設(shè)定車(chē)速。巡航電腦控制直流電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度,操縱臂沿加油方向擺動(dòng)提高車(chē)速。當(dāng)操縱臂達(dá)到設(shè)定角度后,巡航電腦通過(guò)輸入信號(hào)感知到位,控制直流電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
③車(chē)速高于設(shè)定車(chē)速。巡航電腦控制直流電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)而降低車(chē)速。當(dāng)車(chē)速高出設(shè)定車(chē)速15km/h時(shí),直流電機(jī)中的限位行程開(kāi)關(guān)切斷控制電路,電磁離合器斷開(kāi),起到保護(hù)作用。
④再加大設(shè)定車(chē)速。當(dāng)巡航控制曾中斷過(guò)或駕駛員意圖加大設(shè)定車(chē)速時(shí),可將“復(fù)位/加速”開(kāi)關(guān)上抬,巡航電腦控制直流電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng),使車(chē)速升高,達(dá)到設(shè)定值時(shí)放開(kāi)“復(fù)位/加速”開(kāi)關(guān)即可。也可采用點(diǎn)動(dòng)加速方式,每點(diǎn)動(dòng)一次開(kāi)關(guān),車(chē)速上升1.6km/h.。
⑤再減少設(shè)定車(chē)速。將“設(shè)定/滑行”開(kāi)關(guān)壓下或點(diǎn)動(dòng),直流電機(jī)即減速操縱,達(dá)到設(shè)定車(chē)速時(shí)放開(kāi)開(kāi)關(guān)即可。
⑥取消巡航控制。以下操作情況均可取消巡航控制:將控制桿向“取消”方向拉動(dòng);斷開(kāi)主控制開(kāi)關(guān);自動(dòng)變速器在N檔(空檔)時(shí);手動(dòng)變速器踩動(dòng)離合器踏板時(shí);踩下腳制動(dòng)或拉動(dòng)手制動(dòng)時(shí);實(shí)際車(chē)速比設(shè)定車(chē)速低于15km/h以上時(shí)。
4 結(jié)束語(yǔ)
加入WTO將給中國(guó)汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)巨大的沖擊,使之形勢(shì)更加嚴(yán)峻,但也帶來(lái)發(fā)展的機(jī)遇。隨著國(guó)內(nèi)電子技術(shù)的發(fā)展和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化和吸收,中國(guó)客車(chē)的電子控制技術(shù)水平將大幅度地提高。
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