电控机械制动系统（精选12篇）
电控机械制动系统 篇1
科传统机械制动时为确保车辆不溜车, 人们不得不拉起手制动杆, 随着机电技术的发展, 电子技术不断渗入到了汽车的制动系统, 出现了汽车电控机械制动系统 (EPB) , 只需按下EPB按钮就能实现驻车制动。EPB系统是指将行车过程中的临时性紧急制动和停车后的长时性驻车制动功能整合在一起, 并且由电子控制方式实现停车制动的技术。它的作用不仅仅是辅助驻车。由于它的智能化制动干预系统, 可以实现安全制动以及在坡道起步时提供所需要的制动力。所谓汽车电控机械制动系统就是把原来液压或者压缩空气驱动的部分改为电动机驱动, 借以提高响应速度, 增加制动效能, 同时大大简化了结构, 降低了装配和维护的难度。
1 EPB系统结构
EPB系统中主要由电控机械制动控制单元、ABS控制单元、后轮制动执行器、离合器位置传感器、电控机械驻车制动按钮等部件组成。
⑴电源:采用车载电源。
⑵电制动器:采用可连续堵转的力矩电机。
⑶电控机械制动控制单元:作用是执行电控机械驻车制动的所有控制和诊断任务。由接收制动踏板传感器发出的信号, 控制制动器制动;接收车轮传感器信号, 识别车轮是否抱死、打滑等。
⑷轮速传感器:使用霍尔传感器在车轮转动过程中产生脉冲, 由ECU采集。
2 EPB系统工作原理
当需要驻车制动时, EPB按钮被按下, 按钮操作信号反馈给电控单元, 电控机械制动控制单元启动电机。电机通过皮带和斜盘式齿轮机构驱动丝杆。通过丝杆的旋转运动, 止推螺母沿着丝杆螺纹向前移动。止推螺母与制动器活塞接触并按压制动摩擦片。制动摩擦片压到制动盘上。当发生上述情况后, 朝向制动摩擦片的密封圈被挤压变形。此压力使得电机的电流升高。在整个制动过程中, 电控机械制动控制单元测量电机的电流。如果电流超过了某一特定值, 控制单元切断通往电机的供给电流。当要解除驻车制动时, 止推螺母就沿着丝杆自转旋回。制动器活塞释放压力。密封圈的复原而引起制动盘可能的失衡促使制动器活塞回退。制动摩擦片脱离制动盘。后轮制动执行器EPB系统中, 电控机械制动控制单元通过一条专用的CAN数据总线与ABS控制单元相联接。数据通过CAN高电平导线和CAN低电平导线行传输。电控机械驻车制动的CAN数据总线是不能单线传输的。如果一条CAN导线发生故障, 就无法进行数据传输。
3 EPB系统功能
下面以大众车为例, 介绍EPB系统可实现的功能有:驻车制动功能、动态起步辅助、动态紧急制动、自动驻车功能。
⑴驻车制动功能当车辆在小于30%的坡道上驻车时, 电控机械驻车制动可确保制动住车辆。电控机械制动控制单元与ABS控制单元通过专用的CAN数据总线来判断当前车速是否低于7km/h。如低于7km/h (即为静止状态) , 则电控机械制动控制单元启动两个后轮驻车制动电机。
⑵动态起步辅助功能当启动电控机械制动系统时, 动态起步辅助可以使车辆即使在坡道上起步时也不会震动或溜车。通过电控机械制动控制单元判断车辆的传动扭矩大于车辆的行驶阻力, 后车轮的两个驻车制动电机被启动。这样车辆起步时就不会溜车了。
⑶动态紧急制动功能如果制动踏板功能发生故障或制动踏板被卡住了, 可通过动态紧急制动功能强力制动住车辆。
⑷自动驻车功能当车辆静止和车辆起步 (前行或倒车) 时, 自动驻车功能可以用来辅助驾驶员。不论是用什么方式使车辆停止, 自动驻车功能可以确保车辆在静止时自动保持驻车状态。
4 结束语
传统的汽车制动系统管路长, 阀类多, 常产生制动滞后的现象。使制动距离增加, 安全性降低, 而且成本也高。相比传统制动控制系统, 电控机械式制动系统有如下优点:
⑴系统结构简单, 省去大量管路系统及部件;
⑵借助电子控制系统和CAN网络, 为客户提供了附加的辅助功能和更高的舒适性;
⑶系统制造、装配、测试简单快捷, 采用模块化结构, 维护简单;
⑷采用电线连接, 系统耐久性能良好;
⑸自诊断功能。该系统功能被持续不断地监控综上所述, EPB系统是一个机电系统, 可以与其他电子控制系统一起由一个电控单元集中统一控制, 实现各种不同要求的控制功能。在汽车安全性或舒适度方面, EPB在泊车、驻车 (尤其是坡道起步包括下坡) 的时候对驾驶员都有很大的帮助, 在提高汽车安全性、可靠性和集成度方面有很大优势。EPB会成为以后的发展趋势。但是车辆装载EPB系统在我国刚刚处于起步阶段, 也有其自身需要解决的问题, 只有解决了一些制约EPB制动器发展的关键性问题, 才能得到越来越广泛的发展和应用。
参考文献
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电控机械制动系统 篇2
《汽车电控系统检测》是汽车电子技术专业的一门核心技术课程。其目的是要求我们会使用各种常用的仪器仪表，熟练操作检测设备，完成对汽车各系统电器元件及电路的检测，对常见汽车故障进行识别并对简单故障能够诊断。为我们就业后从事汽车检测与维修工作打下基础。
首先我们得了解电控技术对发动机性能的影响：
1、提高发动机的动力性
通过减小进气阻力，提高充气效率，电控系统使得进入气缸的空气得到充分利用。
2、提高发动机燃油经济性
通过电控系统来精确地控制在各种工况下发动机所需的混合气体浓度，使燃烧更充分。
3、降低排放污染
通过电控系统的优化控制，提高燃烧质量，应用排放控制系统，降低排放污染。
4、改善发动机的加速和减速性能。
5、改善发动机的起动性能。
通过本课程的学习，使我们达到了许多能力目标：
1、能根据发动机系统标准参数，正确使用专用设备，独立完成发动机参数测试并分析故障码，完成测试项目报告。
2、能根据汽车发动机辅助控制各系统的标准参数，正确使用发动机测试仪，独立完成系统测试并分析数据，完成测试项目报告。
3、能看懂汽车电路系统，明确汽车电源系统、照明系统检测标准，正确使用万用表等检查布线，能够独立地进行检测及维护，完成测试记录。
4、能根据车载音响、视频及GPS系统的原理，正确使用专用测试仪器，独立完成故障检测。
5、熟悉汽车空调系统原理及各零部件位置，正确使用测试仪器，独立进行系统测试并完成测试项目记录。
6、能根据汽车安全与防盗系统原理，按标准对汽车安全系统、防盗系统进行检查，正确使用相应检测设备进行诊断测试，并完成测试项目。
7、能根据车身舒适系统原理，正确使用专用设备检测电动车窗、后视镜、电动座椅等，独立完成故障检测。
8、会根据汽车CAN总线及控制系统原理，独立完成全车布线系统测试及波形分析，完成测试项目记录。
9、熟悉电控制动系统和助力转向系统的原理，按标准对系统进行检测，独立完成测试。
10、能根据汽车电控悬架系统原理，独立完成悬架系统的测试。
11、能根据电控自动变速器的结构、液压及电控系统原理，按规范对变速器进行检查，正确使用测试仪器进行故障诊断。
12、参观汽车整车检测场，能够说出汽车整车检测项目及内容。
13、能够独立完成对车辆的常规保养。
电控机械制动系统 篇3
关键词：电控柴油机;农业机械;排放标准;农机购置补贴;问题;对策
中图分类号： S232 文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2015）04-0375-03
收稿日期：2014-05-08
基金项目：国家自然科学基金（编号：51266015）;云南省教育厅科学研究基金（编号：2013Z081）。
作者简介：白 海（1982—），男，河南郑州人，硕士，助教，主要从事载运工具运用及车身修复研究。E-mail：www512iyl@126.com。
通信作者：孟利清，博士，教授，硕士生导师，主要从事交通运输及物流管理与工程研究。E-mail：1341288094@qq.com。
近年来，我国加强了对非道路移动机械用柴油机尾气排放的监管和治理[1]，为了适应环境保护的要求，国家环境保护部和质量监督检验检疫总局已于2014年5月发布了国家污染物排放标准——《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》。该标准规定，自2014年10月1日起，凡进行排气污染物排放型式核准的非道路移动机械用柴油机都必须符合非道路国Ⅲ排放标准;自2015年10月1日起，我国所有制造和销售的非道路移动机械用柴油机的排放必须符合非道路国Ⅲ排放标准;自 2016 年4 月 1 日起，所有制造、进口和销售的非道路移动机械应装用符合非道路国Ⅲ排放标准的柴油机。
我国农业机械的动力能源约80%来自柴油机，作为非道路移动机械尾气排放治理的重点[2-3]，农业机械节能减排最直接、最关键的环节就是做好农用柴油机的节能减排工作[4]。农用柴油机从非道路国Ⅱ排放标准升级到国Ⅲ，燃油供给系统要发生本质的变化，需从传统的机械燃油供给系统转变为电控高压燃油供给系统，这将大幅提升柴油机燃油喷射的压力，对相关零部件的强度要求更高。
1 国内外农业机械配套动力的现状分析
1.1 国外农业机械配套动力的现状
当前国际著名的农机企业有约翰迪尔公司、凯斯纽荷兰公司、久保田公司、爱科公司等，现以这些企业为例，分析国外农业机械配套动力的现状。
约翰迪尔公司是全球第一大农机生产企业，该公司已推出代号为8R和8RT 的智能拖拉机，其配套动力均为PowerTech 9.0 L发动机，能够满足EPA Tier 4排放标准。这些采用EGR （废气再循环）技术和排气过滤器的线性的双涡轮增压六缸发动机，在正常操作的同时，能够完成尾气净化功能。数据通讯和远程监控系统使新的8R系列拖拉机变得更加智能化，当拖拉机在使用中出现问题时，经销商处的技术人员可以远程发现问题，并确定它的位置，进而积极地寻求应对故障的策略。
在美国 “2010年农业进步展”上，致力于清洁能源动力的凯斯纽荷兰公司，首次展出了其NH2（tm）型氢能源拖拉机。该拖拉机摒弃了传统的内燃机，采用氢燃料电池来发电，最高动力能够达到106马力。氢能源拖拉機在工作时只排放热量和水蒸汽，而不会像柴油机那样产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、颗粒物及碳氢化合物等有害成分，因而具有零排放的特点。它在工作时几乎是无声的，所以也不会产生噪声污染。在清洁能源领域，纽荷兰公司一直占据着领导地位，公司旗下约85%的产品对于生物柴油能够100%的兼容。
日本久保田拖拉机公司在2010年宣布，同意其在美国市场上销售的部分产品使用“B20”生物柴油燃料。“B20”生物柴油燃料能够降低对环境的损害，其生物油含量最多占到20%，普通石化柴油含量最低占80%。这种灵活的燃料选择，使得柴油发动机可以发挥其最高的效率和性能。燃用可再生生物质燃料和多种燃料是当前内燃机研发的热点之一，因此，久保田公司推出了可用柴油和压缩天然气的双燃料发动机，该发动机在工作时，可以根据工况的需求，选择不同的燃料供给系统[5]。
爱科公司提出了基于能源（energy）、生态（ecology）与经济（economy） 的“E3”概念。它是世界上首家把SCR（选择性催化还原）技术应用于拖拉机上的厂家。SCR技术可以让工程师将精力集中在汽缸优化可燃烧微粒的数量和效率方面，而不必担心尾气的排放，因为排出的尾气会由特制的净化装置进行处理。柴油机采用SCR技术后，其性能更好，运行更安静，不会出现过热，工作持续时间更长。它还摈弃了复杂的柴油颗粒物过滤器的需求。经测试，新发动机能够节省10%以上的燃油消耗。此外，针对甘蔗农场客户，爱科公司正在研发双燃料发动机，这种发动机所使用的燃料是柴油和乙醇的混合物。这种双燃料发动机技术为未来可能应用于农业机械的新能源的使用开拓了思路。
综上分析，发达国家由于较早地执行了非道路排放法规，目前北美国家执行EPA Tier 4标准，欧盟国家执行Stage Ⅳ标准，因而这些国家大型农业机械配套的柴油机大多采用四气门、VGT （可变截面涡轮增压器）和电控燃油喷射系统（如高压共轨）等技术，在尾气处理方面主要是采用SCR（选择性催化还原）和EGR（废气再循环）+DPF（颗粒捕集器）这样2种比较成熟的技术方案[6-7]。另一方面，为了适应当前石油短缺的局而，许多农机企业开始关注石油替代能源动力系统的研发。
1.2 国内农业机械配套动力的现状
中国国际农业机械展览会是亚洲第一大农机展，2013年在青岛举办的该展览会上，参展的东方红-LF2204型拖拉机、约翰迪尔7M-2204型拖拉机、奇瑞谷王4LZ-8F（8000A）型联合收获机、雷诺曼-2104型拖拉机等19个农机产品荣获优秀新产品奖，这些农机产品充分体现了我国农机行业的技术进步。
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五征集团生产的雷诺曼-2104型拖拉机配套道依茨WP6T200E22发动机，达到非道路国Ⅱ排放标准，它性能先进，动力强劲，扭矩储备大，经济效益高，采用德国博世力乐电液控制提升系统，带倒车影像、CAN BUS总线和带底盘故障诊断系统，并可选装GPS定位系统。
由约翰迪尔（中国）投资有限公司生产的7M-2204型拖拉机采用约翰迪尔6.8升高压共轨中冷6缸涡轮增压发动机，它马力强劲，扭矩储备高达40%，工作耐久可靠，采用 390 L 超大油箱，可保证连续工作16 h。
为了满足国内大型农场及高端客户的需求，一拖集团开发了具有完全自主知识产权的220马力的大功率轮拖产品——东方红-LF2204轮式拖拉机。该产品搭载了满足非道路欧Ⅲ排放标准的电控柴油机、一拖法国公司生产的带电控负载换档及负载换向传动系、电控PTO（额外动力输出）、TCU（传动系控制器） 、闭心负荷传感电控液压提升系统、液晶显示数字仪表、基于CAN2.0B的总线技术、带悬浮的空调驾驶室等国际先进轮拖技术，在国内农机产品中采用的高新技术最多。其动力总成为东风康明斯QSB6.7全电控高压共轨增压中冷柴油机，扭矩储备25%以上，油耗低，排放满足非道路车辆欧Ⅲ要求，并可升级到欧Ⅳ标准。
近年来，一拖集团通过与国际著名的一流研发机构——英国利卡多等公司的合作，保持了核心技术与国际同步，研发的电控柴油机，如东方红-YM6K5UFH柴油机和东方红-YM6K7UFH柴油机，均采用先进的电控单体泵技术，排放达到非道路欧ⅢA标准，整机达到了国内同类产品领先水平。
综上分析，随着我国非道路国Ⅱ排放标准的实施，农用柴油机实现了产品的技术升级，农业机械排放的污染物有所降低，部分企业已开始研发满足未来非道路排放标准的农用电控柴油机，但与欧美相比还有很大的差距，农用柴油机节能减排的形势依然严峻[8]。因此，必须大力推进电控柴油机在农业机械中的应用。
2 电控柴油机应用于农业机械存在的问题
2.1 国产燃油喷射技术的研发滞后
国外十分重视先进燃油供给系统的研发，且往往领先于内燃机、汽车和农机的开发。然而，我国由于燃油供给系统的技术基础比较差、市场过分强调低价格、技术进步的推动力不足等原因，研发工作的重视程度不够，投入不高，因此国产燃油喷射技术的研发总是滞后于内燃机的发展，不能很好地满足内燃机的配套要求，这在一定程度上制约了我国内燃机、汽车和农机工业的发展。虽然，通过引进国外先进技术的方法，可以迅速提高我国柴油机的技术质量，但是国外柴油机价格较高，即使利用国内廉价的劳动力，也难以降到目前我国农民可以承受的价格范围。
2.2 农民收入有限，国家财政补贴不足
我国农民的经济收入较低，根据国家统计局数据，2013年我国农村居民人均纯收入为8 896元，因此农民没有足够的资金用来购置新型农业机械化装备。自2004年农机购置补贴政策实施以来，中央财政连年大幅度增加补贴资金。如图1所示，国家财政投入、农机购置补贴、农民个人投入金额都在逐年增长，其中，财政投入年平均增长率为35.6%，农机购置补贴年平均增长率为216.3%，农民个人投入年平均增长率为11.2%。然而，目前农业机械化发展对财政投入的依存度仅为10.4%，绝大部分投入仍靠农民个人的筹措[9]，这在很大程度上对农业机械化的发展起到了制约作用，需要继续加大农机方面的财政投入力度。
另一方面，农用柴油机机排放标准由国Ⅱ升级到国Ⅲ，由于配置水平有所提高，材料的价格成本在一定程度上有所提升。经统计，各系列柴油机成本的增加为10%～25%[10]，如果将这些增加的成本全都转嫁给消费者，将会使广大农机用户承受经济方面的沉重负担。
2.3 燃油品质阻碍排放标准的顺利实施
目前，我国机动车和非道路移动机械排放标准难以升级的一个重要原因是燃油品质的影响。从实施国Ⅱ排放标准以来，油品质量均不能保证排放标准的顺利执行[11]。只有改善油品质量，才能有效地降低农业机械污染物的排放。由于国内燃油含硫量较高，国外现有的后处理过滤技术无法应用于国内电控柴油机，我国的石油行业已经严重阻碍了电控柴油机在机动车和非道路移动装置上的应用。不可否认，我国石油行业获得的利润多数是垄断性质的，国家必须加大对它的改革。
2.4 农业从业人员素质和技能水平普遍较低
和发达国家相比，我国农业从业人员的文化素质偏低，农民对尾气治理的认知度有限，节能观念意识淡薄。由于农机操作人员对新型农機技术的了解有限，在实际的使用中，操作不规范，技巧不娴熟，影响机械的有效运转，造成不必要的磨损和能源浪费，缩短了农业机械的使用寿命，进而提高了机械化作业的成本。此外，在我国当前的农机技术培训中存在的突出问题有教学基础设施薄弱、师资队伍技能素质偏低、培训内容相对滞后、培训方法不够灵活和服务功能弱等。
3 推进电控柴油机应用于农业机械的措施对策
3.1 加大自主研发力度，适当引进国外先进技术
农民是农用柴油机的主要使用对象，生产效率不高，经济实力低，农机以个人购买为主，这是我国农村当前的状况[12]，即使到20世纪中期，我国广大农村地区和目前工业发达国家农村的水平仍有很大的差距。为了满足国家规定的排放、噪音和烟度等环保标准，在对农用柴油机进行技术改进和提高时，首先要考虑的是当前阶段农村的实际情况和农民能够接受的程度[13]。因此在开发柴油机新机型及新技术时，要脚踏实地，从我国的实际情况出发，走自主研发之路，另一方面，为了保持核心技术与国际同步，可以适当引进国外先进机型，采取合资合作生产的方式。
在技术措施方面，能够通过我国非道路柴油机国Ⅲ排放法规的技术方法有6种，即电控分配泵、电控单体泵、电控泵喷嘴、电控直列泵+冷却EGR、机械直泵+冷却EGR以及电控高压共轨[14]。为了更好地促进农用柴油机的发展，内燃机工业“十二五”发展规划将发展经济性好、适应性强、可靠性高，为各种农业机械配套的环保和节能型柴油机作为重点发展领域，并且将电控组合式单体泵、电控高压共轨燃油喷射系统、能承受160 MPa以上高动态响应的喷油器总成等作为重点发展的产品。
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3.2 实施农机化财政倾斜政策
农业是一个需要重点扶持的行业，农业机械化的发展需要国家对其进行充足的资本投入。世界各国纷纷大力补贴农业投资，扶持农业发展[15]（表1）。此外，一些发达国家还对农机化发展实行减免税收、低息和贴息贷款等方式进行补充，有力地调动了农民使用先进农机的积极性。例如，美国政府对农用柴油实行免税政策;在德国，政府以市场价50%的价格供应柴油给农民使用，农户可通过分期付款和冬季购买价等优惠方式购买农机;在澳大利亚，收入不足1.6亿澳元的农场主可以享有减免所得税等优惠政策，政府对需要进口的农机设备在关税上予以优惠[16-17]。这些农机化财政倾斜政策都是值得我国借鉴的。
表1 各国农业扶持政策比较
国家 农业扶持政策
法国 20世纪50年代，农机购置补贴20%～30%
日本 20世纪60年代，农机购置政府补贴60%～80%
韩国 20世纪80年代，政府对农机购置提供60%的补贴
美国
历届政府对农业的扶持力度都超过制造业等传统行业，目前，政府通过各种补贴计划，向农民发放的补贴约占其收入的1/4左右
巴基斯坦
2010年，政府为农用机械设备进口提供50%的补贴，以尽早实现农业机械化生产，提高农业产量，增加农民收入
3.3 改善燃油品质，并发展替代燃料
为了保证机动车和非道路移动机械排放标准的顺利实施，石化工业必须努力提高燃油标准，尽快改善燃油品质，生产优质的低硫柴油[18]。对有利于提高燃油品质的装置改造及建设项目，政府要在政策上给予支持。此外，农机、环保、燃料生产部门应加强合作，制定规划，促进农机、燃料和环保相关领域的持续协调发展，并通过国家宏观调控和立法来推动我国燃油品质的健康发展。
据国土资源部在《中国矿产资源报告（2013）》中披露，2012年底，我国石油剩余技术可采储量仅有33.3亿t左右，按照当年2.05亿t的产量估算，只能开采16年左右，我国的石油储量明显不足，因此要大力发展替代燃料等相应的技术。我国农业和农村能源的开发领域十分广阔，如生物质能、太阳能和风能等，这些都是清洁的、可持续的能源，可以根据各地实际情况，适当地推广混合动力装备 （天然气动力）以及代用能源，如沼气、乙醇等，这对减少不可再生能源消耗，推动新能源开发以及优化能源结构具有极其重要的意义[19]。
3.4 加强农业从业人员教育培训体系的建设
要加强我國农机职业培训和技能鉴定工作，整合资源，多方投入，通过借助农机企业、职业院校和科研单位等技术力量，开展多方面的农机教育和培训。由于电控柴油机与传统的农用柴油机在使用和维修方面都有本质的不同，因此，需要开展些宣传、推广、教育等工作，使用户在观念上接受电控柴油机的这些特点。此外，为了保证电控柴油机的正确使用和保养，也要针对操作维护人员开展一系列专业的培训[20]。
4 结论
农用柴油机的主要使用对象是农民，我国农民的经济收入仍然较低，因此发动机和农机制造企业要根据我国农村的实际情况，发展适合我国国情的电控节能技术，促进农用柴油机技术的进步。
从长远来看，为了满足日趋严格的非道路排放法规和经济性的要求，采用电控柴油机将是农业机械配套动力发展的必然趋势。但是在短期内，从政府到农机制造产业还需要为农用柴油机的电控化创造更好的环境，农机制造企业需要开展广泛的宣传和教育工作，并在农用电控柴油的研发和制造方面适当引进国外先进技术。相信在不远的未来，我国生产的新型农业机械一定能够配套节能环保的现代电控柴油机。
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工程机械电控系统先导匹配研究 篇4
1 电控系统原理
以某工程机械电控变速系统为例, 其原理如图1所示。各挡位均选用比例溢流阀作为先导, 进行调压, 互不干涉。充油时间由压力开关信号控制。比例溢流阀断电时, 先导处于溢流状态, 主阀芯在复位弹簧作用下处于初始位置, 主油路油液无法通至离合器, 整机未接入档位;比例溢流阀通电时, 先导处于非溢流状态, 主阀芯在先导压力作用下变换位置, 使得主油路油液通至离合器, 整机接入档位。控制速度和控制方向的比例溢流阀若各有一个通电, 整车将以相应的档位行驶。
2 电控变速系统先导匹配计算
比例阀不通电时, 先导油一直处于溢流状态, 为避免能量过多损失, 需设计相应结构限制先导流量, 图2为本文所示先导流量限制结构。
油液经变速滤芯过滤后, 需先后经节流孔a和节流孔b进入先导油腔。图2中1阀体孔径DK为7.4mm, 螺塞直径DL为7mm, 节流孔b直径为0.5mm, 因此, 螺塞与阀体孔径壁之间的距离为0.2mm, 小于节流孔b, 此处设计节流孔a的目的为:间隙过滤, 对节流孔b起保护作用。
节流孔a的通流面积Aa为
环形节流孔a可以等效为直径Da的圆形节流孔, 两者的通流面积相等, 因此
所以
变速系统共5个挡位, 控制各档位的先导比例阀相同, 因此, 以其中一挡对应的先导油路进行分析。比例溢流阀在不通电时, 阀芯全打开, 当按照指定电流进行通电时, 阀芯不同程度的闭合, 此处将其简化为可变节流孔, 简化后的原理图如图3所示。
比例阀选型时, 首先确定厂家, 选定满足系统压力要求的产品型号。此外, 不通电时, 先导流量需完全卸载, 背压尽可能小, 避免先导背压对主阀芯的影响。确定先导背压时, 首先应根据样本曲线得出比例溢流阀在不通电时流量与压差关系, 通过此关系, 可以计算出比例溢流阀此时通流面积Ac
1-阀体;2-螺塞;3-先导油腔;4-节流孔a;5-节流孔b
式中, Qc为先导油路的流量, m3/s;C为流量系数, 一般为0.6~0.65, 在此取0.625;△Pf为断电时比例阀进出口压差, Pa;为油液密度, 取900kg/m3。
如图4所示, 某型号比例阀流量Qc为5L/min时, 压降为1bar。计算得
比例阀断电时, 油液通流直径dc为
流经节流孔a、b、c的流量相同, 因此, 有如下关系
即
所以
在忽略先导油路其他压力损失的情况下, 节流孔a至c压差为33bar, 所以
通过计算知, 节流孔a、比例阀断电时通流处压差很小, 因此分析时可以忽略。比例阀断电时, 其阀芯全部打开, 此时先导油路的流量为节流孔b的流量
先导油路流量应小于所选比例阀额定流量, 此外, 为保证先导压力的稳定性, 系统能提供的先导流量要大于比例阀性能测试时施加的流量。
3 结论
工程机械电控系统先导比例阀匹配时, 首先应根据系统压力选定比例阀压力范围, 为保证控制效果更好, 在比例阀压力变化范围内对应的控制电流范围应尽可能大, 先导流量需根据比例阀合理匹配, 先导流量应小于所选比例阀额定流量, 此外, 为保证先导压力的稳定性, 系统能提供的先导流量要大于比例阀性能测试时施加的流量。
摘要：介绍了工程机械电控变速系统原理, 总结出先导比例阀匹配的原则, 提供了匹配计算相关公式, 为后续控制奠定了基础。
关键词：工程机械,电控系统,先导,匹配研究
参考文献
[1]李光飞, 刘桓龙, 邓斌, 等.液动力对锥阀振动特性的影响[J].机床与液压, 2014, (5) :28-30.
[2]路华鹏, 马彪, 李 漫, 等.军用车辆静液驱动冷却风扇系统设计[J].液压与气动, 2007, (5) :22-24.
风神蓝鸟电控系统的检测与诊断 篇5
风神蓝鸟电控系统的检测与诊断
作者：苏明辉 张效梁
来源：《职业·下旬》2011年第12期
汽车自问世以来，取得了令人瞩目的发展成就，直至今日已成为人们应用最为广泛的交通工具。回顾汽车的发展历史，大致可以分为7个阶段：技术开发阶段、大量生产阶段、适用阶段、生产化阶段、蓄势阶段、高级化阶段、电子化阶段。在这两百多年中，人们用自己的辛勤与智慧，使汽车一步一步走向新的高度。如今，汽车已经成为全世界的支柱产业。随着电子技术的迅猛发展，汽车电子化程度大大增加，汽车上的电子设备也越来越多、越来越复杂，我们的使用也就越来越便利。相对来说，维修人员所需要掌握的知识也就越来越多了。除了普通机械维修，还需要掌握更多的电子系统维修知识。下面笔者对风神蓝鸟采用的SR20DE型发动机电控系统的检测与诊断进行简单论述。
一、发动机电控系统的组成发动机电控系统包括以下三个方面：第一，电子控制单元（蓝鸟轿车把电子控制系统叫做中央控制系统）；第二，传感器与开关，包括冷却液温度传感器、发动机转速和曲轴转角传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、氧传感器、燃油温度传感器、爆燃传感器、空气流量传感器等；第三，执行机构，包括点火线圈、喷油器、怠速步进电机、燃油泵、电磁阀等。
二、电控系统的控制功能
通过上述三部分，可实现对汽车的各种控制功能。第一，燃油喷射控制，包括基本喷油控制；改变喷油油量，加减油修正；空燃比反馈控制；燃油喷射正时；断油控制。第二，点火正时控制，ECU通过内部存储数据确定基本点火正时，并通过工况和驾驶者的开车习惯修正正时。第三，怠速控制，ECU发动机的转速信号，通过控制ACC阀的开关时间，精确调整从节气门旁通通道流过的空气量，将怠速控制在某一规格。第四，燃油泵控制。第五，故障－保险系统。
三、电控系统对SR20DE型发动机故障的自诊断
该车型与发动机有关的故障中，有部分故障能以故障代码的形式通过仪器读出来。这类故障称之为故障代码类故障，检测步骤如下：
1.初步观察
打开发动机舱盖，观察发动机是否完整，真空管有无脱落，电线插接器有无松动，是否有漏油、漏气、漏液或漏电现象，发动机怠速运转是否平稳，排气管是否冒黑烟等。然后，将故
障检测仪（元征431ME）连接到位于驾驶室仪表板下保险盒盖后面的汽车诊断座上。通过显示屏的显示，逐步进行操作进入下一步。
2.读码—清码—运行—再读码
连接故障诊断仪，查询故障码，要对读出的永久性和偶发性的故障码进行记录，然后清除；起动机待冷却液温度达到80℃以上，发动机高速运转几秒，创造故障再现条件，再次读码。
3.分析故障码
故障码011表示在发动机起动过程前几秒，缸号信号不进入ECM。发动机运转过程中，缸号信号不进入ECM。发动机运转过程中，缸号信号不在正常状态中，可能由线束或插接件（传感器电路断路或短路）、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器电路、启动电机、电瓶没电、启动系统电路故障引起。
故障码012表示过高或过低的电压进入ECM。合理而不正确的电压进入ECM，与凸轮轴位置传感器信号和节气门位置传感器信号计算出的值相比较，可能由于线束或插接件（传感器电路断路或短路）或质量空气流量传感器故障引起。
故障码013表示从此来的过高或过低的电压进入ECM，可能由于线束或插接件（传感器电路断路或短路）或发动机冷却液温度传感器故障引起。
故障码021表示在发动机起动或运转时，初级电路的点火信号不进入ECM，可能由于线束或插接件（传感器电路断路或短路）、装在点火线束内的功率晶体管电容、曲轴位置传感器、曲轴位置传感器电路等故障引起。
故障码034表示从传感器来的过高或过低电压进入ECM，可能由线束或插接件（传感器电路断路或短路）或爆震传感器等故障引起。
故障码043表示从传感器来的过高或过低电压进入ECM，可能由线束或插接件（传感器电路断路或短路）或节气门位置传感器等故障引起。
4.阅读数据流
发动机要满足数据流的条件，对于流中超出正常值的数据，应参照手册列出故障原因进行分析。
5.检查测量
根据故障的现象、故障码的内容及其数据中相关数值确定测量项目，可使用万用表、二极管、废气分析仪等进行必要的测量。
6.排除故障
根据以上工作记录，并参照维修手册或相关资料对故障进行分析，得出诊断结果和修理方案。
7.再次检验
用故障分析判断仪、废气分析仪等设备，再进行一次检测，确认故障是否排除。
四、无故障码故障的诊断
这种故障虽然不能用诊断仪诊断出故障码，但却是客观存的，所以，需要借助其他的检测工具来对这类故障相关的系统、元件或电路进行具体的测试，找出具体的故障原因并排除故障。下面简述蓝鸟轿车车速传感器故障与起动信号故障（无故障码情况）的检测与排除。
1.车速传感器故障诊断与排除
首先，检查总体功能是否正常，顶起前轮，拔下ECU线束插接件，用手转动前轮，检查ECU端子32与车身地线之间的线束是否时通时断。如果没有时通时断现象，则需确认车速表功能是否正常。如果车速表功能不正常，则要对传感器和传感器线路进行检查（确认故障位置，进行更换或维修）；如果车速表正常，则要检查输入信号线路。重新插上ECU线束插接件，用测试仪测试车速传感器线路，或用测试仪读取车速传感器信号。正常时，测试仪数值应与车速表指示值相同。另外，还可以关掉点火开关，拔下组合仪表线束插接件或迎面显示控制单元线束插接件，检查ECU端子32与端子1（对不带迎面显示的车型）或与端子Q（对带迎面显示的车型）之间的线束是否导通，正常时应导通。测试结果不正常，则检查线束插接件及ECU与组合仪表或迎面显示控制单元之间的线束是否导通。如果不通，修理线束或插接件。如果没有上述问题，检查ECU的针状端子是否损坏，以及ECU线束插接件的连接，若损坏则进行更换。
2.起动信号故障诊断与排除
首先，检查总体功能是否正常。打开点火开关，用测试仪测试起动信号线路。用测试仪在数据流检查起动信号，点火开关ON时、数据流OFF；点火开关START时，数据流ON。点火开关置于START，检查ECU端子34与地线之间的电压。电压在点火开关START时为电瓶电压，其余位置为0V。如果不正常，检查输入信号线路。关掉点火开关，拔下ECU线束插接件和点火开关线束插接件，检查ECU端子34与端子D之间的线束是否导通。如果端子34与端子D不导通，则检查线束插接件、10A熔丝及ECU与点火开关之间的线束是否导通，如果
不通，修理线束或插接件。如果端子34与端子D导通，则检查ECU的针状端子是否损坏，以及ECU线束插接件的连接。
星敏感器电控系统设计 篇6
关键词：星敏感器 电控系统 硬件设计
中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0066-02
星敏感器是一种高精度的姿态敏感器。它以恒星为参照系，通过探测天球上的恒星并进行解算，为航空航天飞行器提供准确的空间方位和基准[1]。相对于惯性陀螺、地球敏感器、太阳敏感器等其他姿态敏感器，星敏感器具有指向精度高、无姿态累积误差、完全自主导航能力、隐蔽性好等特点[2]，已成为空间飞行器首选的姿态敏感器。星敏感器可用于多种平台，如海基平台、陆基平台、机载平台、弹载平台和天基平台等[3]。
1 星敏感器工作原理
星敏感器工作原理如图1所示。当星敏感器对星空成像时，视场内的所有恒星便会经由光学镜头成像在图像传感器的感光面上，同时完成星像由光到电荷的转换，由支持电路读出所转换的电荷图像，并将其放大为电压模拟信号，通过片上A/D转换之后输出数字信号，并且与图像传感器的像元一一对应地存储到星图存储器中，随后，数据处理系统会扫描星图的所有像元，从中识别出恒星，计算出观测到的恒星能量和在像面像元坐标系的位置。之后，提取星图中恒星的几何特征模式，同导航星库中的导航模式进行匹配，如果观测星模式与导航星模式匹配成功，就可以利用姿态解算方法来确定星敏感器的光轴在惯性空间中的指向[4]。
2 星敏感器系统总体方案
星敏感器系统主要由3部分组成：电控系统、光学系统和结构本体组成，如图2所示。光学系统由遮光罩、光学镜头及临时连接筒组成，遮光罩用于减小杂散光的干扰，光学镜头收集指定导航星发出的可见光，并将其成像在光学系统的焦平面上。电控系统将星空经光学系统所成的像进行光电转换并空间离散采样，转换成相应的数字星图，并提取各星点目标的精确质心位置。结构本体将光学系统和电控系统有机地结合在一起。
3 星敏感器电控系统设计方案
星敏感器电控系统的设计方案如图3所示。系统主要由有源像素传感器及智能控制器单元、数据处理单元和数据通信单元组成。有源像素传感器及智能控制器单元主要负责接收数据处理单元的控制指令，产生有源像素传感器图像传感器和A/D转换所需的驱动信号，将星空经光学系统所成的像进行光电转换并空间离散采样，并完成数字星图的读出和存储[5]。数据处理单元主要负责通过数据通信单元的1553B控制器接收来自载体控制器的指令，控制有源像素传感器及智能控制器单元的工作，处理所拍摄的星图，计算出星点的质心位置并回传至载体控制器，所拍摄的星图可通过数据通信单元的遥测控制器发送到载体遥测系统。数据通信单元主要负责与载体控制器和载体遥测系统通信，具体分别由1553B控制器和遥测控制器来实现。
3.1 有源像素传感器及智能控制器单元
有源像素传感器及智能控制器单元是星敏感器电控系统设计的基础和关键。它要负责接收数据处理单元的控制指令，产生图像传感器和A/D转换所需的驱动信号，将星空经光学系统所成的像光电转换后空间离散采样，并完成数字星图的读出和存储。
3.2 有源像素传感器
有源像素传感器是星敏感器电控系统的核心部件。其功能是在微处理器的控制下，将导航星在其感光面上所成的图像转化为电信号，供随后的数据处理单元使用。由于导航星的亮度差别较大，光谱特性不尽相同，因此，星敏感器要求图像传感器具有较宽的光谱响应范围、较高的灵敏度和较大的动态范围。论文选用美国赛普拉斯半导体公司为空间应用研发的图像传感器STAR1000，利用可编程逻辑阵列实现对其驱动控制，具有抗干扰能力和抗辐射能力强、可靠性高、特别适合应用于复杂的太空环境等特点。
3.3 智能控制器的设计
为实现驱动STAR1000，设计的智能控制器功能有：（1）上位机可查询和设置窗口大小、曝光时间；（2）可接收上位机的有效指令，产生STAR1000所需的驱动时序信号，实现图像的A/D转换；（3）图像A/D转换后，自动将数据存放到静态存储器中；（4）数据存储后，自动向上位机发出中断信号，并将该静态存储器的控制权交回上位机，并将另一个静态存储器的控制权交给该智能控制器，实现乒乓存储；（5）可查询该智能控制器的状态。智能控制器设计完成后，即可驱动控制图像传感器，将数据存储到2片静态存储器中，实现乒乓缓存，且能够实现与数据处理单元的接口。
3.4 数据处理单元
数据处理单元是星敏感器电控系统的核心处理单元。它主要负责通过数据通信单元的1553B控制器接收来自载体控制器的指令，控制有源像素传感器及智能控制器单元的工作，处理所拍摄的星图，计算各星点目标的质心位置并回传至载体控制器，所拍摄的星图通过数据通信单元的遥测控制器发送到载体遥测系统。
3.5 数据通信单元
数据通信单元是星敏感器电控系统的外部接口。它主要负责与载体控制器和载体遥测系统通信，具体分别由1553B控制器和遥测控制器来实现。与载体控制器的通信采用1553B总线，遥测数据采用RS232协议形式进行通信。
4 结语
相对于太阳敏感器、磁强计、地平仪和陀螺仪等其他常见的姿态测量设备，星敏感器姿态测量精度比较高，能够实现自主导航能力，抗干扰能力强。文章设计了一种基于FPGA的智能有源图像控制器和基于ARM的数据处理单元。该电控系统能够实现对目标图像的捕获，以及数字图像数据的输出和存储，与载体控制器和遥测部分通信可靠，并且具有小型化和轻量化特点。
参考文献
[1]刘垒，张路，郑辛，等.星敏感器技术研究现状及发展趋势[J].红外与激光工程，2007（36）：529-533.
[2]谭汉清，刘垒.惯性/星光组合导航技术综述[J].飞航导弹，2008（5）：44-51.
[3]何炬.国外天文导航技术发展综述[J].舰船科学技术，2005，27（5）：91-96.
[4]刘朝山，刘光斌，王新国，等.弹载星敏感器原理及系统应用[M].北京：国防工业出版社，2010.
电控机械制动系统 篇7
1 液压安全门的基本状况及系统结构
井筒直径Φ6.5m, 井筒深度562.3m。选用1T单层双车罐笼2台, 该罐笼自重:4 452㎏, 长×宽×高:4 300×1 200×3 068mm。该井筒已进入二期施工阶段, 目前该井筒使用的安全门为老式的气动安全门, 现准备将该井筒的安全门更换成液压安全门, 上下井口各1套。液压安全门的主体结构为机械、液压、电控三大系统。机械系统包括支架、门、轨道梁三部分;液压系统包括液压站、油路、马达三部分;电控系统分为动力电、控制电、PLC三部分。
2 工作原理
当罐笼运行到指定位置, 触碰到上下井口的到位传感器, 传感器与信号系统串联, 信号灯亮, 安全门可以打开。操作人员按动打开按钮, 液压站电磁阀动作, 控制液压站油泵通过阀组给安全门上的液压马达进油口传动动力, 液压马达动作, 液压马达安装在安全门轨道梁一端, 液压马达含主动轮, 主动轮与从动轮配合带动链条, 链条连接在安全门上, 安全门打开。当罐笼内结束进人或进物作业, 操作人员按动闭合按钮, 液压站电磁阀动作, 控制液压站油泵通过阀组给安全门上的液压马达动出油口传动动力, 通过链条传动, 安全门闭合。罐笼开始下放或提升, 离开到位传感器位置, 信号灯灭, 如出现操作人员的误动作安全门也不能打开, 直至罐笼到位, 重新接通信号回路。
3 液压安全门的加工
3.1 机械系统加工
安全门的机械系统包括支架、门、轨道三部分, 见图1。
3.1.1 支架的加工
安全门支架的作用是支撑和固定安全门立在上下井口位置, 并托起和固定轨道梁, 该支架采用I25a工字钢, 一套安全门需2根支架, 在支架上端焊接托架, 用以固定轨道梁, 在支架下端焊接底座, 用M20的膨胀螺栓将支架固定在地面。支架上端的托架和下端的底座与支架焊接的焊缝不小于5mm。根据井筒的实际情况, 将支架的长度定为2 240mm, 上端托架固定在支腿上端往下140mm位置, 托架采用δ10mm铁板, 在托架下面用δ10mm铁板焊接一道力筋, 托架上钻4个Φ18的孔, 用于固定轨道梁。支架底座采用δ10mm铁板焊接在支架另一段, 在底座上钻四个Φ22mm的孔。见图2。
3.1.2 门的加工
门的主体结构采用2寸管、[8a槽钢、-80×10扁铁、滑动机构组成。先用[8a槽钢焊接成1 200mm×1 930mm的框架, 在框架内每隔300mm用长1 180mm的2寸管加5道立柱, 组成门的栏栅, 2寸管焊接在[8a槽钢内, 用两根长600mm的-100×10扁铁在框架上面立着焊接两道门与轨道梁连接的臂, 并在臂的左侧焊接一道力筋, 两臂当距为840mm。在臂的上端钻一个Φ25mm的孔用于传滑动机构的轴, 在轴的两端分别安装1个轴承, 组成滑动机构。在臂Φ25mm孔的左侧钻一个Φ12mm的孔, 用以连接链条在轨道内滑动。见图3。
3.1.3 轨道的加工
液压安全门的轨道是机械系统内最重要的组成部分, 两套安全门全部在一个轨道内运行, 其两股轨道的当距和马达、主动轮、从动轮的连接位置及链条的位置都限制着安全门是否能正常操作。液压安全门的轨道主要由两根4 360mm的[18a槽钢对焊成方钢形式, 成为轨道的主体结构。在轨道的下面用跑车割枪, 将轨道下面切出两条3 000mm长, 20mm宽的轨道槽, 轨道槽要求平整顺直, 在跑车割枪完成轨道槽作业后, 应用打磨机将两条轨道槽内外清理干净、打磨平整。两条轨道槽当距为86mm, 这样两个安全门在运行至重叠位置时, 安全门可顺利通过。在轨道两头从动轮和主动轮位置的下面, 掏两个轮孔。在轨道一端往内125mm位置, 在轨道两侧各钻一个Ф25mm的孔, 两个孔必须同心。用一根长260mm、Ф20mm的圆钢作为轴, 轴两头用车床车50mm长的螺纹, 在轴中两侧位置车轴承卡簧槽, 槽深1mm, 一根轴有4个卡簧槽, 两个卡簧固定两个轴承, 共四盘轴承, 一个从动轮内安装两盘轴承, 一根轴安装2个从动轮。在轨道两头下面各焊接一块连接法兰, 用以轨道与立柱连接。见图4。
4 液压安全门的液压系统
液压系统是液压安全门的动力机构, 液压安全门的液压系统由油箱、电机、油泵、管路系统、液压马达五部分组成。液压安全门使用46#抗磨液压油, 油箱容积为2m3。电机起动后, 电机带动油泵, 油泵通过滤油器将液压油过滤后从油箱内抽出, 液压油经过单向阀至集成阀座, 集成阀座上有阀组, 分别为:节流阀、溢流阀、换向阀, 由于安全门载重较轻, 油压调至2~3MPa即可, 通过阀组的液压油流至液压马达, 马达上安装有主动轮, 主动轮带动链条及从动轮开始运转, 安全门与链条连接在一起, 从而达到安全门的打开和闭合。液压系统为双液压系统, 一套使用, 一套备用, 在油箱内配有双电机、双油泵, 在油路中, 通过弯头及三通将油路串联起来。
4.1 液压系统各部件技术参数
4.2 液压安全门的液压原理图
4.3 液压安全门的油管布置
液压安全门液压站使用的油管为内径10mm的软油管, 两头压快速接头, 与马达及集成阀座连接方便, 稳定。液压安全门的油管接法有两种, 一种为“丁字形”连接, 一种为串联连接, 五矿己四液压安全门使用的是“丁字形”连接方法。从液压站集成阀座1号阀出油孔引出一根长20m的主油管, 在井口两台主提升液压安全门马达的进油孔引出两根长6m的副油管, 用三通将主油管和两根副油管连接起来, 用同样方法在集成阀座1号阀组的回油孔与主提升液压安全门马达的两个回油孔进行连接, 1号阀组的进出油路形成。2号阀组用同样方法与副提升液压安全门的马达进行连接, 2号阀组进出油路形成。集成阀座3号阀组属备用阀组, 当出现问题时, 将1号或2号阀组的主油管插入3号阀组即可使用。油管布置图见图6。
5 液压安全门的电控系统
液压安全门的电控系统是控制安全门闭合、打开, 防止在罐笼不到位的情况下, 由于操作人员的误动作等原因造成矿车坠入井筒的安全保护系统。
在井上下井口罐笼到位位置各安装2块到位传感器磁铁及到位传感器, 当罐笼到位时, 到位传感器磁铁及传感器将信息传给信号房操作台PLC扩展模块, 该模块与信号回路串联, 当罐笼到位时, 信号回路通电, 井口操作台闭合 (打开) 按钮灯亮, 操作人员按动按钮, 接通液压站油箱上的集成阀座电磁阀, 安全门可以打开 (闭合) , 主提升和副提升闭锁, 当主提升罐笼到上井口位置时, 井上的主提升安全门和井下的副提升安全门可以打开, 井上的副提升和井下的主提升信号回路断电, 安全门不能打开。
4结束语
使用该液压安全门大大降低了劳动成本, 增大了该工区的机械化程度, 液压安全门的维护量小, 配件损耗量小, 从而节约了成本。该液压安全门安装调式至今, 运转稳定、维护简便, 各系统没有发生任何故障, 且噪音低, PLC数字操作, 提高了安全门运行控制的准确性和安全性。
摘要：本文总结了八矿机修厂加工五矿己四进风井液压安全门的液压、电控系统及钢结构的经验, 对矿井施工中正在加工液压安全门的单位从加工技术上有借鉴作用。
关键词：安全门,液压站,电控系统,加工,组装
参考文献
[1]邓星钟, 朱承高, 可编程序控制器的应用[J].机电传动控制, 2007 (9) :181-235.64-111.
电控机械制动系统 篇8
齿轮测量中心是笔者公司哈量集团精密量仪公司主销产品, 其主要功能是检测齿轮、齿轮加工刀具、蜗轮蜗杆等参数精度, 既适用于齿轮加工的调整检测, 又适用于齿轮装配的精度检测。随着近几年汽车、轮船、风电等行业的迅猛发展, 对齿轮精度的要求也愈加严格, 所以齿轮测量中心的需求量逐年提高, 生产单位必需进行设计革新、工艺改进以缩短生产周期。为了缩短电控部分的测试调整周期, 所以模拟测量运动设计了电控测试检具。
2 检具主要结构及工作原理
整套检具机械结构简洁紧凑, 分以下几个部分: (1) 光栅反馈装置, (2) 传动机构, (3) 联轴器, (4) 导向机构, (5) 模拟滑板及限位, (6) 支撑机构, (7) 基座, (8) 电感座, (9) 电机。
检具机械装配图三维视图如图1所示。
电控检具的工作原理为:通过模拟运动的机械结构连接整套或局部电控部分及计算机辅以软件控制, 来实现对伺服控制驱动器、PMAC控制卡、AD数据采集卡、传输数据线、电感、报警控制、控制面板、限位开关等测试。其最主要优点在于:没有主机的控制运动就可以实现排除故障, 缩短调试生产周期。
3 主要部件结构设计选型
3.1 传动机构选择
螺旋传动是精密机械结构中最常用的一种传动方式, 其原理是利用螺杆与螺母的相对运动, 将螺旋运动变为直线运动, 运动关系:L=φPn/2π
式中, L-螺杆 (或螺母) 的位移;Pn-导程;φ-螺杆和螺母间的相对转角。
精密滚珠丝杠导程、螺杆和螺母相对转角控制比较精密, 且摩擦阻力小, 工作时螺杆的热变形小, 螺杆尺寸稳定, 可得到无间隙传动, 因而具有较高的传动精度, 定位精度和轴向刚度, 所以传动机构选择滚珠丝杠传动。
传动机构支撑由两部份组成:运动件 (转动或在一定角度范围内摆动的部分) 、承导件 (固定部分, 用以约束运动件, 使其只能转动或摆动) 。
联轴器选择:滚珠丝杠连接轴直径为10mm, 伺服电机传动轴直径为8mm。选型原则为:安装拆卸方便快捷;结构简单;成本低廉。故选择刚性套筒联轴器 (见图3) 。
3.2 导向机构
本设计采用直线运动导轨, 其作用是用来支撑和引导运动部件按给定的方向做往复直线运动, 而导轨的基本机构包括两大部分:运动件即作直线运动零件;承导件即用来支撑和限制运动件使其按给定的方向作直线运动的零件。设计原则:结构简单、紧凑、成本低。
本文选择以圆柱面相配合的两零件, 其中有绕圆柱面轴线转动及沿此轴线移动的两个自由度, 在限制转动这一自由度后, 则只有沿其轴线方向移动的自由度。
承导件支撑选择: (1) 此机构属低速传动, 且要求节约成本, 造型美观防锈, 材料选择黄铜; (2) 为了便于拆卸, 采用滑动配合方式, 用螺钉紧固。
3.3 反馈机构
为了实现全闭环的控制系统测试, 必须进行反馈, 这里采用直线光栅尺及其编码器进行运动控制的反馈。
4 结语
齿轮测量中心电控测试检具设计应用后取得了非常好的效果, 省去了联机调试的等待时间, 缩短了10天左右的生产周期, 从而降低了成本提高了生产效率。
摘要：文中介绍了哈量集团公司齿轮测量中心系列电控测试检具机械结构设计, 且对各部分进行了分析。
电控机械制动系统 篇9
1. AMT的基本工作原理和结构简介
汽车AMT工作过程主要是以各种传感器代替人的感知器官，以操纵控制机构代替人的手和脚，以ECU代替人的大脑，模拟熟练驾驶员的换挡过程，来自动完成汽车的整个换挡过程。
ATM是在传统手动机械式变速器基础上，加装电控装置构成。AMT的控制对象有发动机、离合器和变速器，它们都采用传统的动力传动系统结构。AMT所增加的是电控单元和控制执行机构。ECU是AMT的控制核心部分，多采用大规模集成电路构成。控制执行机构用于将ECU的电信号指令转变成相应的机械动作，从而实现自动操纵。油门执行机构大多采用步进电机驱动。离合器和变速器执行机构则常采用伺服电机。
2. AMT换档过程分析
AMT的换档过程可以图1表示，下面逐段分析在每一个时间段内的动作及控制要点。
⑴离合器分离阶段t1～t2
换挡信号开始后迅速分离离合器，所需时间取决于离合器执行器响应时间和动作部件惯性，越短越好。此时发动机负荷突然下降，输出负荷仅需满足发动机自身、空调、发电等要求，需及时减小节气门开度。
⑵摘空档阶段t2～t3
离合器即将完全分离之前，TCU应发出摘空挡指令，以便抵消执行器的响应滞后时间，使同步器及时移动，将正在啮合的齿轮分离，减少换挡时间，可以提高动力性。
⑶选挂新档阶段t3～t4
换挡执行器摘空挡后，按照TCU指令，同步器顺势挂入新挡或选其它同步器挂入新挡，同步时间受主、被动齿轮之间的转速差和同步器具体结构的影响。调节发动机的动态特性，优化换挡点、挡位之间的速比和设计结构合理的同步器，能在减小同步时间的同时提高同步器使用寿命。
⑷离合器结合阶段t4～t5
这一阶段是影响换挡品质的主要阶段，换挡冲击主要在这一阶段产生。离合器结合规律取决于所选驾驶模式，结合过程中对发动机有很高的动力输出配合要求，主要表现在节气门开度与离合器结合行程协调及恢复供油控制方面。
3. AMT的控制过程
3.1 AMT电子控制单元ECU
电子控制单元框图如图4所示，因各类传感器的增多，使输入电路也大为复杂，既有脉冲还有模拟、接点输入。而输出也增加了发动机供油控制，坡上辅助启动装置（H S A）等电路。
3.2控制过程
⑴变速控制
各种最佳换挡规律存储于芯片内，然后根据两参数或三参数控制换挡。驾驶员进行干预的意图主要依靠踩加速踏板，必要时也可通过选择器。
⑵离合器控制
(1) 为补偿离合器片的磨损，需查明离合器部分接合的起点，它是离合器控制的重要参考点。
(2) 车辆起步与换挡时离合器的接合控制。
(3) 离合器的分离控制。
(4) 二次离合, 相当于手动换挡的两脚离合器控制。
离合器的接合过程：它根据离合器的最佳接合规律确定目标接合行程的时间历程，由节气门开度、发动机转速、输入轴转速及离合器传递的转矩特性Tc=f (t) 等参数控制。
⑶发动机供油控制
电喷发动机用间断供油与延迟点火实现对供油的控制。它可分为3个逻辑特性：发动机启动、加速控制和换挡时的控制。
换挡时的控制主要是对其转速的控制，测出发动机转速与变速器输入轴转速的差异，即可对发动机进行控制。当转速相差仍很大时，轿车和中、轻型货车常等待其自然降速，或通过同步器达到同步换挡；但对重型货车而言，需对离合器主动片进行制动，在降挡时，如果转速差超过变速器同步容量允许值时，就需进行两次离合器的操作，发动机再相应升速，以提高离合器主动片的转速，达到快速方便换挡的目的。
4. AMT的执行机构
4.1 离合器的执行机构
它是单杆型单动液压缸，由电磁阀V1、V3、V4控制，它们按需要有直径各不相同的节流孔，以满足最大接合速度；再将V3、V4组合，并由E C U进行脉宽调制，便可得到小于Vcmax, 的任意速度。工作模式有：分离、保持分离、接合以及保持接合等4种。
⑴分离
电磁阀V1开放，V3、V4关闭，压力油进入液压缸5使离合器分离。
⑵保持分离
V1、V3、V4均关闭，缸内油压封闭，液压缸活塞不运动，离合器保持分离。
⑶结合
V1关闭，V3、V4分别或同时工作，由ECU对其进行脉宽调制，脉宽越大，接合速度越快，由传感器将其实际行程反馈给ECU，如果与要求的最佳接合规律不一致，则进行修正，以配合汽车起步、换挡等。
⑷保持结合
以保证确实在新挡位行驶。
1.液压泵2.压力继电器3.蓄能器4.电磁阀5.离合器液压缸
4.2 变速器的执行机构
该机构有3个停止位置，组成矩阵方式（见图3右下方）。其液压缸是单杆型复动式，用二位三通控制油路，可使活塞正确可靠停于3个位置；其运动通过内部杆件传至拨叉换挡与手动变速器相同。现以1挡换2挡为例说明其过程：先分离离合器，同时发动机收油；这时ECU指令换挡阀V5、V6同时进液压油，摘下1挡进入空档N1 R；接着E C U又指令V7、V8进液压油，使杆从N1R进入N23位置；挡位信号接通，表示选挡到位；换挡阀V6继续通油，而换挡阀V5放油，从而换入2挡；换挡开关接通，ECU令离合器接合，发动机自适应地恢复供油。
4.3 发动机执行机构
对于电喷发动机，AMT与其共享资源，用CAN总线通讯使其在换挡时，按要求收油或加油，并使发动机点火延迟以提高换挡品质与降低污染。
5. 结束语
在能源的日益紧缺和CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT变速器顺应了“节能减排”这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。AMT变速器的成本远低于自动挡变速器可以预见，随着中国汽车工业的迅猛发展，未来将有更多车型采用AMT变速器。
参考文献
[1]冯崇毅, 鲁植雄, 何丹娅.汽车电子控制技术.2005
[2]王丽芳.自动变速器换档规律确定方法的研究.汽车技术.1998, No.6
[3]刘思宁等.汽车机械式变速系自动控制.西南交通大学学报.1993.No.4
汽车电控助力转向系统 篇10
汽车在行驶过程中,需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向,驾驶员通过一套专设的机构使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度,在汽车直线行驶过程中,转向轮也往往会受到路面侧向干扰力的作用,自动偏转而改变行驶方向,这套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,称为汽车转向系统。汽车动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机(或电动机)的动力作为转向能源的转向系统,在正常情况下,汽车转向所需要的能量只有一小部分由驾驶员提供,而大部分能量由发动机(或电动机)通过转向加力装置提供,但是在转向加力装置失效时,一般还应当由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置形成的。
2 电控助力转向系统
电控助力转向系统是一种新型的汽车转向系统,具有以往任何助力转向系统所不具备的助力效果和车速感应能力,基本结构类型有EPS(Electric Power Steering)和EHPS(Electric Hydraulic Power Steering System)两种类型[1]。在操纵汽车转向时,控制单元根据扭矩传感器采集的扭矩信号、车速传感器采集的车速信号和一定助力特性规律,控制电动机电流的幅值和方向或者电液泵提供的液压力,从而形成适当的转向助力,电动机输出的扭矩或者电液泵提供的液压力由减速机构放大,通过万向节、转向机构中传送装置把输出扭矩传送到齿条,从而向转向提供助力扭矩。
3 电液助力转向系统EHPS
EHPS是在液压助力转向系统HPS(Hydraulic Power Steering)的基础上发展而来的,通用汽车公司于1953年首次使用了HPS系统,HPS系统给汽车的驾驶控制性能带来了巨大的变化:驾驶室变得宽敞,座椅布置也更舒适;HPS系统不仅降低了转向操纵力,也使转向系统更为灵敏。这一技术的进一步发展,使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。20世纪80年代后期,又出现了变减速比的HPS系统,随即变减速比的HPS系统几乎成为发达国家所销售的轿车的标准设备[2]。图1所示为HPS系统。
在接下来的数年内,动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统,比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统(Variable Displacement Power Steering Pump)和电动液压助力转向(Electric Hydraulic Power Steering,简称EHPS)系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下,泵的流量会相应减少,从而有利于减少不必要的功耗。EHPS系统采用电动机驱动转向泵,由于电机的转速可调、可以即时关闭,所以也能够起到降低功率消耗的功效。图2和图3分别为EHPS系统的工作原理和结构原理图。
整套电动液压式动力转向系统主要由机械装置(转向伺服阀、电液油泵及其管路)和电气装置(控制器、传感器、电磁阀等)两部分组成。控制器根据转向角速度和来自CAN总线的车辆行驶速度发出信号驱动齿轮泵,通过控制齿轮泵的泵油量来达到控制助力转向传动装置的目的。
转向泵和内燃发动机独立,电液转向泵的转速根据需求特殊设定并受控于车速和转向角速度两个参数。相比HPS耗油量占整车耗油量的3%的情况,EHPS系统节能>75%,其中待机控制模式下耗油量2.0%,停止和前进控制模式下耗油量1.0%。
EHPS系统虽然对于HPS系统作了革新措施,但是并没有根除液压动力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的缺陷。同时存在着液压油的渗漏,零部件增加后管路设计复杂,不便于安装维修和检测,同时成本也有大幅增加。
4 电动助力转向系统EPS
电动助力转向系统是在传统机械转向机构基础上,增加信号传感器装置、电子控制装置和转向助力机构等构成的。电动助力转向系统的功能着眼点是使用电力驱动执行机构实现在不同的驾驶条件下为驾驶人员提供适宜的辅助力。
EPS系统主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成[3]。通过传感器探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入ECU,ECU对这些信号进行运算后得到与行驶工况相适应的力矩,并发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。
目前EPS系统按照电动机布置位置的不同主要分为以下3种结构类型。
4.1 转向轴助力式C-EPS
转向助力式EPS的电动机固定在转向柱一侧,通过减速机构与转向轴相连,直接驱动转向轴转向[4]。其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体,安装在转向柱上。其特点是结构紧凑,所测取的转矩信号与控制直流电机助力的响应性较好。这种类型一般在轿车上使用。图4所示为C-EPS系统结构原理。
C-EPS系统的优点是结构小巧、价格较低、工作环境好、不需要耐热耐水性能;缺点是电机输出力矩的波动容易传递到方向盘上,如果电动机安装位置离驾驶员很近,必须考虑对电动机的噪声进行抑制。
4.2 齿轮助力式P-EPS
齿轮助力式EPS系统的电动机和减速机构与小齿轮相连,直接驱动齿轮转向。齿轮助力式转向系统的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构仍为一体,只要整体安装在转向齿轮处,直接给齿轮助力,可获得较大的转向力[5]。该类型可使各部件布置更方便,但当转向盘与转向器之间装有万向传动装置时,转矩信号的取得与助力车轮部分不在同一直线上,其助力控制特性难以保证准确。P-EPS系统的结构原理如图5所示。
与C-EPS相比,P-EPS系统优点是具有可以提供较大的转向力,可以在现有的机械转向器上直接设计,而不用更改转向轴结构,多用于中型车;缺点是在助力控制特性方面比较复杂。
4.3 齿条助力式R-EPS
齿条助力式EPS系统的电动机和减速机构安装在齿条处,直接驱动齿条提供助力,其中扭矩传感器单独地安装在小齿轮处,电动机与转向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处,用以给齿条助力。R-EPS的结构原理如图6所示。
该类型又根据减速传动机构的不同可分为两种类型:一种是电动机做成中空的,齿条从中穿过,电动机提供的辅助力经一对斜齿轮和螺杆螺母传动副以及与螺母制成一体的铰接块传给齿条。这种结构是第一代电动助力转向系统,由于电动机位于齿条壳体内,结构复杂、价格比较高、维修也相当困难。另一种是电动机与齿条的壳体相互独立。电动机动力经另一小齿轮传给齿条,由于易于制造和维修,成本较低,已经取代了第一代产品。因此,齿条由一个独立的齿轮驱动,可给系统较大的助力,主要用于重型汽车。
R-EPS的优点是结构紧凑,不受安装位置的限制,可以提供较大的助力力矩,电机的力矩波动不易传递到方向盘上;缺点是该类型结构复杂、价格昂贵、工作环境差、密封要求性好、电动机的输出力矩比较大,某个零部件出现故障,必须拆下整个转向齿条部件,维修不便,而且对于原有的转向机构有较大改变。
4.4 双齿轮式DP-EPS
这种结构类型的EPS是方向盘轴通过齿轮直接和齿条相连,电机通过减速器经过另外的齿轮与齿条咬合[6]。双齿轮式DP-EPS的结构原理如图7所示。
相比HPS、EHPS、EPS这三种类型结构,这种结构类型更加简洁,整个系统由电动机、离合器(包括左、右两个)、转矩传感器和控制单元三部分构成。转矩约束装置保护驱动部件免受路面冲击,动力传输装置由左、右两个离合器组成,且每次转向只有一个工作。转矩传感器和控制单元将方向盘的转向和力矩转换为电信号,经放大后驱动电动机。方向盘的旋转方向分别对应着左、右离合器,在离合器的作用下,不论方向盘转向如何,电动机只朝着一个方向旋转。整个系统非常简单,效率非常高。
这种结构的EPS系统应用于重型车具有特殊的优势,由于技术和成本多方面的原因,目前仅有少量的研发样品,还没有大规模应用的报道。
由于EPS和EHPS系统的关键零部件有不少通用性,因此接下来以EPS系统的关键零部件为对象进行分析。
5 EPS系统关键零部件及性能分析
根据不同汽车转向系统的结构形式和总体布置,EPS系统各部件的配置与结构必须与汽车的设计相适应,常见的系统配置有以下几种形式。
(1)扭矩传感器与传动齿轮是分开的,电动机和减速机构合为一体,安装在传动齿轮相对的齿条箱上,电动机的驱动力直接传给齿条轴,控制件安装在司机助手侧的仪表盘背板上。
(2)扭矩传感器、电动机和减速机构制成一个整体,安装在转向柱上,电磁离合器装在电动机的输出端旁,控制件装在司机座位下。
(3)扭矩传感器、电动机、减速机与离合器仍是制成一个整体,用以驱动传动轴,控制元件装在助手坐席处的机罩上。
5.1 扭矩传感器
扭矩传感器的功能是测量驾驶员作用在方向盘上的力矩大小和方向盘转角的大小和方向。扭矩传感器分接触式和非接触式两种[7]。
接触式扭矩传感器有摇臂式、双行星齿轮式和扭杆式。接触式扭矩传感器成本较低,但受温度与磨损影响易发生漂移,使用寿命较低,需要对制造精度和扭杆刚度进行折中,难以实现绝对转角和角速度的测量。摇臂式扭矩传感器是通过一个小齿轮轴产生的反作用力推动摇臂,根据摇臂的摆动量来监测转向扭矩;双行星齿轮扭矩传感器通过一对行星齿轮运动的位移量来监测转向扭矩,同时这对行星齿轮兼起减速和增扭作用;扭杆式扭矩传感器通过输入轴和输出轴与扭杆之间的相对变化量来监测转向扭矩。图8所示为扭杆式扭矩传感器的结构原理。
非接触式扭矩传感器有光电式和磁电式。非接触式的测量精度高、抗干扰能力强、刚度相对较高、易实现绝对转角和角速度的测量,但成本较高。
由于EPS的助力力矩控制主要取决于扭矩信号和车速信号,因此对扭矩传感器要求高。扭矩传感器类型的选取应根据EPS的性能要求进行综合考虑。
5.2 车速传感器
车速传感器用于检测车轮转速的大小,并把车轮的运动状态转变为电信号送入电子控制单元[8]。通常采用的车速传感器是一种霍尔式转速传感器,它由霍尔开关集成传感器和磁性转盘组成,其工作原理与结构如图9所示。
考虑到整车集成度以及降低成本,在实际应用中,不单独设置车速传感器,而是取自于ABS系统所采集的车速信号,并通过CAN总线方式与EPS系统进行通讯。
5.3 电动机
电动机的功能是根据电子控制单元的指令输出适宜的辅助力矩,是EPS的动力源。电动机的性能直接影响EPS系统的性能,电动机型式的选择不仅要考虑助力机构的减速比、前轴载荷、蓄电池电压,而且还必须考虑其噪声和振动对驾驶员的影响、转动惯量对EPS系统响应的影响。
1.输入轴2.磁性转盘3.小磁铁4.霍尔传感器
电动机是电动助力转向系统的关键部件之一,担负着系统控制指令执行功能。伺服电动机的选择直接关系到系统的调节品质和控制效果。
根据电动机在助力转向系统中的作用和特点,系统对它的性能提出了下列要求:
(1)尽可能高的响应频率,亦即尽可能减小转子的转动惯量,增大转矩-惯量比;
(2)良好的低速平稳性;
(3)尽可能宽的调速范围;
(4)机械特性的硬度的数值尽可能大;
(5)换向器和电刷间的接触火花尽可能小,以减小伺服噪声;
(6)过载能力强。
考虑到汽车电控系统的电源、控制特性、效率、转矩脉动、制造成本等方面的因素,所设计的系统电机考虑采用永磁无刷直流电机,参考表1。
5.4 减速机构
减速机构的作用是降低电动机的输出轴的转速,从而将电动机输出轴的输出转矩放大后作用于转向输出轴。减速机构主要有两种形式:双行星齿轮减速机构和蜗轮蜗杆减速机构。
双行星齿轮减速机构采用了双行星齿轮和传动齿轮驱动组合式。因为是多级减速,可提供较大的助力扭矩。为了降低噪声和提高使用寿命,减速机构部分采用树脂材料齿轮。双行星齿轮减速机构因为可提供较大的助力,通常用在小齿轮助力式和齿条助力式系统。
蜗轮蜗杆减速机构简单,体积小,噪声低,成本较双行星齿轮减速机构低。其提供的助力虽不及蜗轮蜗杆减速机构,但已能满足轿车的助力要求,因此,蜗轮蜗杆减速机构通常用在转向柱助力式的轿车转向系统中。
在实际应用中,为了降低EPS系统噪声和提高其使用寿命,减速机构采用树脂材料齿轮。
5.5 电磁离合器
电磁离合器安装在电动机和减速机构之间,作用是使电动机和减速机构快速的结合和分离,即当低速转向时,电子控制单元输出控制信号使离合器吸合,从而将电动机的输出扭矩通过离合器传递到减速机构上。而当车速超过预置车速时,电子控制单元输出控制信号使离合器断开,离合器失去励磁电流而分离。此外,电动机出现故障时,离合器分离,使电动机和减速机构脱开,转向系统便从电动助力方式切换为机械转向方式,保证了系统的安全。
对电磁离合器的性能不仅要求其满足稳定可靠地结合和分离,较好地实现扭矩的传递,还要有较高的响应速度。EPS系统中多采用单片式电磁离合器,当电流通过滑环进入电磁离合器线圈时,主动轮产生电磁吸力,带花键的压板被吸引与主动轮压紧,于是电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传递给执行机构。
5.6 电子控制单元ECU
电子控制单元(ECU)是EPS系统的控制核心,由微电脑、A/D变换器、I/O装置等组成。其功能是根据扭矩传感器信号和车速传感器信号进行逻辑分析与计算后发出指令,控制电动机和离合器的动作,从而实现EPS系统的助力转向特性。此外,ECU还有安全保护和自我诊断功能,ECU通过采集电动机的电流,发电机电压,发动机工况等信号判断系统工作状态是否正常,一旦系统工作异常,助力将自动取消,同时ECU将进行故障诊断分析。图10所示为助力转向系统ECU的组成结构框图。
EPS系统的电子控制单元包括控制系统硬件和控制算法,在设计电子控制单元时要考虑两方面:一是控制系统应有强抗干扰能力,以适应汽车多变的行驶环境;二是控制算法应快速正确,满足实时控制的要求,并能有效地实现理想的助力规律与特性。
6 EPS系统的数学模型
由于系统是多变量、强耦合的非线性系统,同时系统存在未建模动态以及外部的干扰和参数的变化等未知因素,因此建立适合于实际控制的EPS数学模型是控制设计的基础。根据物理模型,可得到EPS系统的三自由度动态数学模型。根据牛顿运动定理,简化该非线性系统的转向轴、齿条轴、电机的线性运动方程如下所示[10]:
式中:Td为转向盘转矩;x、m和b分别为齿条的位移量、质量和阻尼系数;θs、Js、Ks、bs分别为转向轴的旋转角、转动惯量、刚性系数、阻尼系数;rs为齿轮半径;θm、Jm、Km、bm分别为电机的旋转角、转动惯量、刚性系数及阻尼系数;G为电机至齿轮轴的减速比;FTR为轮胎转向阻力及回正力矩等作用于齿条上的转向阻力[11]。
式(1)为转向轴的动态方程。其中θs为转向盘转过的角度,为齿轮转过的角度,为转向传感器的输出,表现为测量到的转向盘转矩信号,Td为转向盘的转矩。式(2)为齿条轴的动态方程。其中分别为转向轴力与助力电机经减速机构后引起的齿条位移,式(3)为电机的动态方程。其中为电机的输出转矩,Tm为电机的给定电磁转矩。值的大小决定于电机的给定电流大小。
7 EPS的故障保护功能
EPS系统对安全性能要求很高,系统在实际运行中不可避免的会出现一些问题,这些问题可能直接导致事故的发生。因此设计时需要建立故障保护模块,使驾驶员能够第一时间了解所出现的故障以便及时排除。在进行系统设计时需要考虑的故障保护因素有以下几点。
(1)机械设计的强度、精度。机械传动机构如齿轮齿条机构的输入/输出轴,丝杠和转向机构,必须保证高强度以及精密配合。
(2)电子器件的额定值以及使用寿命。如MOSFET管的功率和电机必须按标准选择以保证高安全性。同时考虑车内的恶劣工作环境,要求其有足够的使用寿命。
(3)误操作处理能力。如果发生对EPS系统误操作,控制系统必须考虑到足够自控性能。
(4)信号故障。保障采集信号的正确性,即使采集不到信号,系统也应有能够避免事故发生的设计。
(5)EPS失效时的手动操作。当EPS系统失效时,应立即由电动转向转换为手动转向操作。
(6)故障显示。任何一部分出现故障时,显示屏应能将对应故障代码显示出来。
引起系统故障的因素主要有以下几个:
(1)电源(即车载电池)的电压,如果电压低于指定值,就无法得到所需的电机转矩Tm;
(2)电机电枢电流,如果电枢电流过大,则会烧毁ECU中的电子器件;
(3)方向盘转矩转角等信号。
8 总结
电控助力转向系统作为一项高新技术产品,是近年来国内外汽车界研究开发的热点。它涉及到汽车力学、轮胎力学、电机控制技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术和现代控制理论等诸多技术领域,因此对它的研究将是一项长期而艰巨的任务。
摘要：介绍了汽车电控助力转向系统的基本情况和主要的特点,分析论述了该系统目前的国内外研究状况,并且讨论了该系统的数学模型和错误诊断方式。
关键词：电控助力,控制策略,转向系统
参考文献
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电控汽油发动机燃油系统故障诊断 篇11
关键词 燃油压力；调节器；自诊断系统
中图分类号 U464 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0162-01
1 电控汽油发动机燃油系统的基本构成
1.1 汽油泵
位于燃油箱内的2级汽油泵。一级叶片泵通过滤网从燃油箱底部抽出燃油放入储油器内。叶片泵作为燃油传输泵。二级齿轮泵从储油器底部抽出燃油并输出到燃油管路。
1.2 燃油压力调压器
真空膜片式燃油调压器安装于燃油导管燃油回路侧。根据进气歧管压力来调节燃油压力。进气歧管压力变化时，调压器将提高或降低燃油系统压力。
1.3 喷油器
通过电源继电器将蓄电池（系统）电压供给喷油器，并且由ECU控制（接地）。喷油器按气缸点火顺序依次打开。喷油器即时确定燃油量（占空比）。
2 电控发动机燃油故障的基本诊断程序
诊断任何驾驶性故障的第一步是根据驾驶员所述在故障发生的状态下进行驾驶测试，以验证驾驶员的意见。
进入自诊断之前，进行仔细而全面的直观检查。多数发动机控制故障起因于机械故障、电气连接不良或真空軟管损坏/连接错误。通常情况下应使用最小输入阻抗为10 MΩ的数字万用表（DVOM）进行全部的电压测试。
2.1 检查燃油压力
燃油系统基本诊断应从确定燃油系统压力开始。
1）燃油系统压力释放。断开点火线圈输出级线束以使点火不起作用。为释放燃油系统压力，拆下汽油泵18号熔丝或汽油泵继电器（位于熔断器/继电器板上）以使汽油泵不起作用。将干净的抹布绕在燃油管接头并缓慢松开接头。
2）燃油压力测试。①释放燃油压力，确保点火开关置于OFF位，连接燃油压力表。断开燃油压力调节器的真空连接；②起动发动机并运行。如果燃油压力大于规定值，转入下一步。如果系统燃油压力小于规定值，进行燃油容量检查。如果燃油容量正常，释放燃油压力并更换燃油压力调节器；③释放燃油压力，拆下调压器回油软管并置于容器上。重复测试。如果系统压力不正常，释放燃油压力并更换燃油调压器。如果系统压力正常，检查燃油回油管路是否阻塞，必要时修理。转入下一步；④点火开关置于OFF位，10 min之后检查燃油压力。如果系统燃油压力低，检查汽油泵止回阀、传感器板自由间隙、燃油分配器O形圈和基座。必要时释放燃油压力并更换相关部件。如果这些部件正常，释放燃油压力并更换燃油调压器。
2.2 汽油泵检查
汽油泵泵油量的检查步骤如下。
1）点火开关置于OFF位。为检查汽油泵（油箱内），拆下后座椅。拆下燃油输送装置进口盖。断开次级点火线圈线路并连接至接地。
2）变速器处于空档位置，起动发动机3 s~4 s。同时起动机转动，几秒以后应能听到泵的声音。如果没有听到声音，转入下一步。如果听到声音，转入步骤5）。
3）从熔断器/继电器板拆下汽油泵继电器。使用遥控装置，起动汽油泵。如果泵不能运转，拆下汽油泵线束接头。
4）用测试灯，检查棕线和红/黄线之间的电压。如果电压出现，更换汽油泵。如果电压没有出现，修理线束断路或短路。
5）拆下汽油泵继电器跳线。断开并堵塞汽油泵输出软管。在泵出口接头固定软管，并将软管另一端部置于有刻度的储油器上。激活汽油泵10 s。
6）最小燃油流量应是0.3 L/10 s。如果燃油流量低。检查燃油箱过滤器是否约束。如果燃油箱过滤器正常，更换汽油泵。
2.3 喷油器的检查
2.3.1 检查喷油器功能及供电
1）用解码器进行执行元件诊断激活喷油器。如果有一个或多个喷油器没有“咔哒”声的动作，则应检查喷油器的功能和供电。
2）拔下喷油器连接插头，将二极管检测灯连接到喷油器插头的两个端子上。起动发动机，二极管应闪烁。①如二极管检测灯在所有缸上都不闪烁，将二极管检测灯连接到喷油器插头的电源端子和搭铁之间，起动发动机，二极管检测灯必须闪亮。如果二极管检测灯不亮，关闭点火开关。根据电路图，检查喷油器插头电源端子和燃油泵继电器之间的导线是否导通，导线电阻最大值应为1.5 Ω；必要时应检查喷油泵继电器和熔丝；②如二极管检测灯在一个或多个缸上闪烁，根据电路图，检查喷油器插头（控制端）端子至发动机控制单元对应端子之间导线是否导通，其导线电阻最大值为1.5 Ω。另外检查各导线相互之间是否短路，其阻值为无穷大。
2.3.2 检查喷油器电阻
拔下喷油器连接插头，用万用表检查喷油器插座两端子之间的电阻。正常温度时电阻应在11 Ω～17 Ω之间。发动机热态时，电阻值约有升高。如不满足要求，应更换喷油器。
2.3.3 检查喷油器的密封性和喷油量
检查喷油器的密封性和喷油量时，燃油压力必须正常。
1）检查密封性。拔下喷油器连接插头，拆下燃油分配管总成，将燃油分配管连同喷油器从进气歧管上拆下并支撑好。连接解码器，打开点火开关，选择执行元件诊断功能，此时燃油泵运转，燃油分配管内充满燃油。检查每个喷油器的滴漏情况，一分钟之内不得多于2滴。如果个别喷油器燃油滴漏超过2滴，说明喷油器密封性不良，应更换。
2）检查喷油量。①将喷油器拆下插入喷油器检查仪的量杯中；
②将喷油器检查仪驱动插头与喷油器连接插头连接；③接通开关30 s，检测喷油量；④如果某喷油器的喷油量过高或过低，说明该喷油器已经损坏，应更换；如果所有喷油器的喷油量都超过范围，则需要检查燃油压力调节器及保持压力。
在检查喷油量的同时，还要观察各喷油器的喷雾形状，所有喷油器的喷雾形状应一致。
3 电控发动机的自诊断系统
自诊断系统是电子控制模块（ECM）能识别在下列电路/元件中的故障（断路，短路，丢失信号，或连续输入信号电压）。如果汽车运转时MIL打开并持续亮着，必须确定故障原因。
3.1 硬故障
硬故障将点亮故障指标灯（MIL）并保持到故障修理完成。如果汽车运转时，指示灯点亮并保持，必须用诊断（故障代码）表判断故障原因。如果传感器损坏，PCM在计算机中将用替代值使发动机继续运转。在此状态，通常称作故障运行模式，汽车运行，但驾驶性不是最佳的。
3.2 间歇故障
间歇故障可能使故障指示灯（MIL）闪烁或发亮，并且在间歇故障不发生后熄灭。然而，相应故障代码将保留在PCM存储器里。如果一定时间范围内不再发生相关故障，相关故障代码将从PCM存储器清除。间歇故障可能由传感器、接头或线束的相关故障引起。
3.3 读取故障代码（DTC）
所有汽车要求用读码器来读取DTC。按照读码器制造商的说明书来读取DTC，V.A.G1551与汽车的连接见图。发动机DTC的识别和说明见诊断手册。
3.4 清除DTC
所有汽车在故障排除后要求用读码器清除DTC。故障代码的清除可按制造商的说明书进行。
参考文献
[1]邹小明.汽车检测与诊断技术[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]张双国.汽车维修技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]刘锐.汽车使用与技术管理[M].北京:人民交通出版社,2002.
[4]戴焯.汽车电子控制装置[M].北京:北京理工大学出版社,1999.
5t越野叉车电控系统设计 篇12
5t越野叉车主要用于野外凸凹不平路面区域环境作业, 与通用5t平衡重式叉车[1]不同之处在于:野外凸凹不平路面作业能力强, 离地间隙大, 牵引力大, 越障能力及涉水能力强, 由于载荷中心距为1250mm, 具有装卸搬运5t以下集装箱和大件物资的能力。
5t越野叉车传动方式采用高压变量泵、变量马达组成的闭式静液压传动系统[2], 工作机构采用开式齿轮泵液压系统, 为了使柴油机在各种负载功率条件下都工作在经济工作区, 达到节能减排的使用效果, 有必要对5t越野叉车整车的传动系统及工作机构进行电控系统设计。
2 电控系统的设计目标
5t越野叉车外形见图1。
对整车进行电控系统设计, 主要基于以下几个方面的考虑:
(1) 采用功率优化电子控制系统对发动机和静液压高压油泵系统进行综合控制, 使二者达到最佳匹配[3,4]。
(2) 重新配置电控变量泵及电控变量马达, 提高变量泵及变量马达的采购通用性, 减少采购周期。
(3) 将工作机构液压控制纳入整车电控系统中, 可以提高叉车的联合操作功能, 提高整车的操作舒适性。
(4) 适应工程机械发展方向, 电控系统在各种通用工程机械领域的应用已成趋势, 未来应用会更加广泛。
3 电控系统设计模式
5t越野叉车电控系统设计主要围绕如何实现叉车下列功能: (1) 控制车辆行走速度和功率的自动控制。 (2) 行走系统和工作机构系统的功率自动分配。 (3) 发动机转速的自动控制。 (4) 发动机的过载保护。
要实现上述设计思想, 电控系统控制要具有以下3种模式。
3.1 标准控制模式STANDARD MODE
推/拉组合开关手柄启动静液压泵的行走方向阀 (3位4通阀) , 踏下电子加速踏板, 叉车开始移动。控制器根据踏板角度的大小来控制发动机油门伺服驱动器和泵斜盘的变量柱塞的比例阀, 先导控制的压力与泵斜盘排量成正比, 与马达排量成反比。发动机转速随踏板角度变化而逐渐增加, 泵排量开始变量, 摆角增大, 排量增大, 马达摆角减小, 排量减小, 马达转速随之增加。当电子加速踏板回到零位时, 伺服驱动器带动发动机油门拉杆回到怠速位置, 泵斜盘也回到零位。
3.2 复合控制模式MULTI-FUNCTION MODE (复合动作发动机自动控制和怠速节能)
若在行走状态下操作液压工作机构, 控制器可在不改变行走系统泵输出流量的条件下控制油门伺服驱动器, 使发动机自动按液压工作机构的功率要求增加转速。当电子摇杆回到零位时, 液压工作机构停止, 油门伺服驱动器带动发动机油门拉杆回到行走机构工作状态的位置, 发动机仍保持静液压系统工作时原有转速, 当电子摇杆摆动到最大角度时, 发动机自动加速到最大转速, 液压工作机构以最大起升速度起升。
在发动机自动加速的过程中, 行走静液压系统流量、车行走速度均不受影响。
3.3 加载控制模式OVERLOAD MODE (自动/手动强制)
电控自动控制状态:当行走时负载突然增加时 (上坡或遇到障碍时) , 泵高压回路压力升高, 泵斜盘摆角减小 (斜盘摆角变小, 先导控制电流减小) , 排量减小, 此时, 控制器控制发动机转速会增大, 维持泵流量不变, 马达转速不变, 使叉车行走负载突然增加时 (上坡或遇到障碍时) , 具有恒速行走特性;当车行走遇到特大阻碍物时 (比如一堵墙) , 车肯定过不去, 当系统压力达到额定压力时, 液压油开始溢流, 控制器控制发动机转速不再增大, 泵斜盘摆角减小 (但不回零位) , 马达排量逐步增大直到最大摆角, 此时系统压力最大, 马达摆角最大, 停车, 发动机不会熄火, 松开脚油门踏板, 发动机转速回到怠速状态, 泵斜盘摆角回到零位。此种控制模式具有发动机过载保护特性。
5t越野叉车电控系统控制模块见图2。
4 电控系统设计原理及应用
5 t越野叉车的电控系统主要用来控制变量泵、变量马达、发动机、电液比例操纵阀块、复合电子摇杆的各种动作等基本功能, 通过可编程控制器实现控制, 也就是说对整车液压系统实现电控。
可编程控制器在接收到手柄、脚踏板等各种操作器发出的信号后, 经过内部判断、运算、放大, 直接去驱动电子油门执行器、比例操纵阀、液压泵、液压马达、开关和继电器等的动作;控制器同时通过各种传感器采集有关信号, 经过内部处理后传输给显示器模块或手提电脑进行参数的实时调整, 也可用做内部反馈控制。
可编程控制器的使用简化了系统电路, 设计、维修方便, 故障率低, 控制系统操作简单、功能扩充方便。对电控系统控制器预留出接口, 根据需要可进行功能扩展。
5 t越野叉车电控系统控制原理见图3。
5 t越野叉车电控系统的工作过程如下:
启动发动机, 踏下油门踏板, 叉车开始移动, 电控装置根据油门踏板的角度大小通过油门执行器控制发动机的转速和变量泵的摆角, 油门踏板踏下的角度越大, 发动机的转速越快, 变量泵的摆角越大, 马达的摆角越小, 车速越快;扳动工作操纵杆, 门架起升或下降, 发动机自动按门架起升或下降的功率要求增加转速, 工作操纵杆回到零位时, 电控装置带动油门踏板回到原来的角度, 发动机保持叉车开始移动时的转速, 在发动机自动加速或减速的过程中, 叉车行走速度不受影响。油门踏板回到零位, 发动机的转速回到怠速, 变量泵的摆角回到零位, 叉车停止。
应用情况:5t越野叉车静液压传动及工作机构液压驱动分采用电控系统设计和采用常规匹配液压设计两种情况。
(1) 采用电控系统设计。整车可以实现智能控制, 复合电控操作手柄, 操作舒适, 在叉车行走过程中操作工作机构, 互不干扰。
经实际测量, 燃油消耗量:8.79kg/h。
(2) 采用常规匹配液压设计。整车属于机械控制, 机械式单手柄, 操作力较大, 在叉车行走过程中操作工作机构, 要相互干扰, 必须停车起升工作机构, 到位后再行走叉车。
经实际测量, 燃油消耗量:11.31kg/h。
通过对比可以看出:电控系统设计节约燃油20%左右。
5 结论
通过对5t越野叉车静液压传动及工作机构液压驱动进行电控系统设计, 真正实现了节能减排和提高操作舒适性的目的, 符合工程机械发展方向, 实际应用也证实了上述观点。
摘要：介绍了5t越野叉车静液压传动及工作机构液压驱动的电控系统设计原理, 建立了电控系统设计模块, 对5t越野叉车电控系统设计的实际应用效果进行了对比分析。
关键词：越野叉车,电控系统,设计
参考文献
[1]陆植.叉车设计[M].北京:机械工业出版社, 1991.
[2]马永辉, 徐宝富, 刘绍华.工程机械液压系统设计计算[M].北京:机械工业出版社, 1985.
[3]张栋.基于功率匹配的挖掘机节能控制技术的研究[D].长春:吉林大学, 2005.