電控系統(tǒng)在無軌膠輪車上的應(yīng)用

畢鐵鋒

摘 要：電控系統(tǒng)雖然很優(yōu)越但也有它的弊端。優(yōu)點(diǎn)：電控系統(tǒng)的引入給傳統(tǒng)的無軌膠輪車帶來的質(zhì)的飛躍，它的可操作性和靈敏性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于老式車輛，它的信息反饋和故障判斷系統(tǒng)可以給修理員提供直觀的故障信息。缺點(diǎn)：電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精密元件多，在煤礦的惡劣環(huán)境中很容易遭到污染而故障頻發(fā)。文章對此方面進(jìn)行了分析，希望能夠更好的應(yīng)用在無軌膠輪車上。

關(guān)鍵詞：電控系統(tǒng)；無軌膠輪車；傳感器

1 特種車電控系統(tǒng)的組成

電控發(fā)動(dòng)機(jī)、電子控制單元 （ECU）、信號輸入裝置（各種傳感器）、執(zhí)行元件。如圖1所示。

1.1 電控發(fā)動(dòng)機(jī)

在燃油供給系統(tǒng)上的不同使得電控發(fā)動(dòng)機(jī)與化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生巨大的區(qū)別。其中，電控發(fā)動(dòng)機(jī)的然后供給系將化油器取締，同時(shí)按住很多電子自動(dòng)控制裝置，主要指：大量的傳感器、執(zhí)行元件及ECU。通過在電動(dòng)機(jī)上安裝的傳感器，將不同的物理量分別轉(zhuǎn)換成電信號，由電腦，即電控單元（ECU）對其燃料系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、排放和進(jìn)氣等進(jìn)行集中控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性和穩(wěn)定的怠速。

電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)身兼巨任，既要承擔(dān)化油器的工作內(nèi)容，又要承擔(dān)化油器無法完成的工作，如：電控發(fā)動(dòng)機(jī)能夠掌控可燃混合氣空燃比濃度，使其保持在一定范圍內(nèi)。然而，化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)將油路和電路區(qū)分開，兩者互不影響，但是，電控發(fā)動(dòng)機(jī)卻將電子控制部分添加到燃油供給系統(tǒng)中，以此鏈接油路和電路，這樣的鏈接對發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的工作造成了一定程度的影響，同時(shí)使得發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作。電控發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝電子控制設(shè)備后，使整個(gè)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)復(fù)雜化。電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：（1）具有良好的使用性能。如：冷起動(dòng)性能得到提高；加速性能得到改善；動(dòng)力性能大大提高；工作穩(wěn)定性能得到加強(qiáng)。（2）具有良好的燃料經(jīng)濟(jì)性能。（3）環(huán)保性能充分改善。

1.2 傳感器

電控系統(tǒng)中的傳感器是一種裝置，其可以將非電量轉(zhuǎn)化成電力，具體來講就是指能感受規(guī)定的物理量，然后依據(jù)規(guī)律要求轉(zhuǎn)換成可輸入信號的器件。

1.2.1 溫度傳感器：其用途體現(xiàn)在對發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度及冷卻水溫度的檢測方面。主要特點(diǎn)是，具備超高的靈敏度，影響特性較好。

1.2.2 壓力傳感器：主要測量汽缸負(fù)壓、大氣壓力、渦輪增壓器的升壓比、汽缸內(nèi)壓、油壓等。它質(zhì)量低、功耗小，可靠性高，數(shù)字輸出等特點(diǎn)。

1.2.3 流量傳感器。主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量和空氣流量的測量?？諝饬髁康臏y量用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)確定燃油條件、控制空燃比、啟動(dòng)、點(diǎn)火等。燃油流量傳感器主要測量燃油流量，動(dòng)態(tài)范圍0～60kg/h、工作溫度-40～120℃、精度1%、相應(yīng)時(shí)間<10ms。

1.2.4 位置和轉(zhuǎn)速傳感器。用于檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的開度、車速等。

1.2.5 氣體濃度傳感器。主要檢測車體內(nèi)氣體和廢氣排放

1.3 ECU

電子控制單元的英文名稱Electronic Control Unit，簡稱：ECU，又被稱為“行車電腦”、“車載電腦”等。顧名思義，主要用在車輛上使用，是一種微機(jī)控制器，人們還稱其為專用單片機(jī)。等同于普通的單片機(jī)，其組成部分主要包括：微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路等。以電控單元的內(nèi)存程序和數(shù)據(jù)為依據(jù)，然后輸入空氣流量計(jì)和其他傳感器中的信息，同時(shí)對其進(jìn)行運(yùn)算、處理并且做出判斷，得出輸出命令，這樣噴油器就接收到來自電控單元的電脈沖信號，由此來掌控噴油量。因此得出，微型計(jì)算機(jī)、輸入級輸出、控制電路共同組成了電控單元。通常ECU工作電壓在6.5到16伏之間，并安裝穩(wěn)壓設(shè)備在內(nèi)部關(guān)鍵位置，工作電流在0.015到0.1安之間，工作溫度在40℃到80℃之間。1000赫茲以內(nèi)的振動(dòng)都可以承受，所以ECU被破壞的可能性很小，CPU是ECU中的關(guān)鍵部分，同時(shí)具備運(yùn)算和控制兩種功能，在發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行的過程中，來自傳感器的各種信號都能被其接收到，并開始運(yùn)算，將運(yùn)算得出的結(jié)果直接轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘?，直接指?dǎo)控制對象的工作內(nèi)容。以此同時(shí)還掌控著存儲(chǔ)器（ROM/FLASH/EEPROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）和其它外部電路等。通過技術(shù)人員精確計(jì)算和實(shí)際操作得出的經(jīng)驗(yàn)而編寫的存儲(chǔ)器ROM程序在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，連續(xù)接收各個(gè)傳感器傳來的信號，并對其進(jìn)行計(jì)算和比較，然后把計(jì)算和比較的結(jié)果運(yùn)用到控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、空燃比、怠速、廢氣再循環(huán)等多項(xiàng)參數(shù)。

1.3.1 自診斷功能。通常ECU在出現(xiàn)故障時(shí)能夠自行診斷，并且啟動(dòng)保護(hù)模式。另外，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，ECU內(nèi)部的RAM可以將故障代碼自動(dòng)記錄保存，然后啟動(dòng)保護(hù)措施讓發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。一般來講自適合功能RAM可以將車輛行駛中的各種數(shù)據(jù)一并記錄下來，這也是ECU中的學(xué)習(xí)程序，記錄下個(gè)人行車習(xí)慣并為車主提供適合的控制狀態(tài)，因此稱之為自適應(yīng)程序。

1.3.2電子技術(shù)的優(yōu)越性。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科技也在快速發(fā)展，尤其在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)方面更是突飛猛進(jìn)，對其發(fā)展和應(yīng)用的領(lǐng)域愈來愈廣，這也促進(jìn)了電子控制的發(fā)展，其在控制的精度和范圍、適應(yīng)性及智能化方面尤為突出，全方位優(yōu)化車輛的運(yùn)行模式。進(jìn)而，裝備電子控制系統(tǒng)的車輛受到更廣泛的消費(fèi)者的認(rèn)可，尤其是其可以減少燃油消耗、降低污染的排放，還可以提高行車安全系數(shù)及給乘車者提供舒適的車內(nèi)環(huán)境，倍受青睞。

（1）減少車輛修復(fù)時(shí)間。車輛損壞中電氣設(shè)備故障是所有故障中的三分之一。車輛自身結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，大量的零部件組成，無法掌控的行車環(huán)境，另外人為因素的制約，都可引起車輛出現(xiàn)行車故障，由于在車輛零部件中不斷添加各種電器設(shè)備，使其發(fā)生故障的幾率又提高了很多。但是同時(shí)配備了自行診斷系統(tǒng)的電子控制設(shè)備又對故障的診斷提供了有效幫助，其精確及時(shí)的判斷減少了車輛維修時(shí)間，也為車主帶來了巨大的利益。

（2）節(jié)油。當(dāng)電子綜合優(yōu)越控制應(yīng)用在電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，其燃油的消耗量可以減少10%到15%，這是傳統(tǒng)的化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)無法比擬的。例如：對于無軌膠輪車來說，其控制參數(shù)極其復(fù)雜多變，變化莫測的行駛條件，但是應(yīng)用優(yōu)化控制系統(tǒng)后，計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣，包括：溫度、氣體壓力、轉(zhuǎn)速、排氣成分等，并且處理這些數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以直接掌控車輛，在這樣的條件下，車輛會(huì)以最佳的狀態(tài)行駛，同時(shí)還能夠節(jié)省油料。優(yōu)化控制裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)中一般體現(xiàn)在電子控制點(diǎn)火裝置、混合氣濃度控制裝置及電子控制汽油噴射裝置、閉缸控制節(jié)油裝置、怠速控制、廢氣再循環(huán)控制和爆震控制等。

（3）減少空氣污染。同閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，通過傳感器控制的發(fā)動(dòng)機(jī)更加能夠使空燃比趨于理論空燃比值，更加能夠保證行車的安全性；當(dāng)車輛上添加廢氣再循環(huán)和三元催化凈化這類裝置時(shí)，可以說是如虎添翼般，既可以節(jié)省油料，又可以降低車輛排除的碳?xì)浠衔飳諝獾奈廴尽?/p>

1.4 電磁閥。電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。

2 故障及判斷原則

根據(jù)實(shí)際工作中發(fā)生的各種故障現(xiàn)象，疑難故障大致有以下五種情況：一是間歇性故障；二是虛假性故障；三是交叉性故障；四是潛伏性故障；五是人為故障。

間歇性故障的特點(diǎn)：時(shí)有時(shí)無，不是持續(xù)性發(fā)生。

虛假性故障的特點(diǎn)：故障現(xiàn)象以非電控形式出現(xiàn)，故障真正原因難以查明，而導(dǎo)致發(fā)生故障的真實(shí)原因不是機(jī)械部分，而是電控部分。

叉性故障的特點(diǎn)：電控與非電控部分同時(shí)出現(xiàn)綜合性故障，非電控故障掩蓋了電控故障。

潛伏性故障的特點(diǎn)：有故障存在，沒有明顯的故障征兆，通常為隱蔽狀態(tài)。

人為性故障的特點(diǎn)：人為造成電控系統(tǒng)新的故障。其原因是駕駛員反映情況有誤或車載自診斷系統(tǒng)紊亂（出現(xiàn)假碼或亂碼）時(shí)，維修人員未經(jīng)科學(xué)分析和詳細(xì)檢測而使電控部分產(chǎn)生了新的故障。