基于氣壓傳感器式氣壓制動(dòng)欠壓預(yù)警及保護(hù)系統(tǒng)

梁志成　陳敬淵　黃永韜　黃月朝　郭鵬飛

摘要：目前，汽車技術(shù)已經(jīng)向智能化的方向發(fā)展，針對(duì)現(xiàn)在普遍采用雙管路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的局限性，設(shè)計(jì)出一種基于氣壓傳感器式氣壓制動(dòng)欠壓預(yù)警及保護(hù)系統(tǒng)。通過(guò)在原有制動(dòng)系統(tǒng)加裝氣壓傳感器，時(shí)刻檢測(cè)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部的氣壓值，解決了保護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)源問(wèn)題。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化原有的警報(bào)系統(tǒng)以及在制動(dòng)失效時(shí)，自動(dòng)切斷汽車的燃油供給系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)的供電，從而，實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)欠壓預(yù)警及保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：氣壓制動(dòng)系統(tǒng)；欠壓警報(bào)器；自動(dòng)檢測(cè)

Insufficient Air Pressure Early-warning and Protection Syste m Based on Air Pressure Sensor By Air Brake

Zhicheng Liang Jingyuan？ChenYongtao Huang Yuechao Huang PengfeiGuo

（Lingnan？Normal？University ，Guangdong Zhanjiang 524000）

Abstract：At present， the automotive technology has been to the direction of intelligent development， for the current widespread use of dual-line pneumatic braking system limitations， designed for a pressure sensor based on the pressure brake under pressure alarm and protection system. By installing the air pressure sensor in the original braking system， the barometric pressure inside the pneumatic braking system is always detected. The system realizes the optimization of the original alarm system and automatically shuts off the fuel supply system and the power supply of the starting system when the brake fails， thus realizing the electromechanical automation， intelligence and protection of the driver.

Key word：Pneumatic brake system； under pressure alarm； automatic detection

一、前言

優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，開發(fā)各種輔助安全系統(tǒng)，如前方碰撞警示系統(tǒng)（FCW：Forward-Collision Warning）。尤其針對(duì)大型重載汽車的制動(dòng)安全的研究，如羅青東[1]關(guān)于重型商用汽車制動(dòng)失效特性及報(bào)警技術(shù)的研究；王建強(qiáng)[2]等基于高速開關(guān)閥的氣壓電控輔助制動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)制動(dòng)信號(hào)；王智深[3]以客車為研究對(duì)象，探討在欠壓狀態(tài)下客車氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的壓力補(bǔ)償方法；宋心雷[4]關(guān)于雙回路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)新型保護(hù)閥的研究與設(shè)計(jì)；商孟濤[5]等研究設(shè)計(jì)的低氣壓警報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在制動(dòng)系統(tǒng)低氣壓時(shí)發(fā)出警報(bào)。

本文針對(duì)大型汽車采用的雙管路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在空氣壓縮機(jī)無(wú)法工作，或總儲(chǔ)氣罐發(fā)生破裂等故障時(shí)，將無(wú)法提供足夠制動(dòng)力。此時(shí)，汽車只會(huì)失去制動(dòng)能力而當(dāng)氣壓不足的情況下，只是利用儀表顯示氣壓制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力進(jìn)行汽車制動(dòng)，無(wú)法及時(shí)有效地保護(hù)行駛安全。

為彌補(bǔ)上述缺陷，本文設(shè)計(jì)一套氣壓制動(dòng)欠壓預(yù)警及保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由氣壓傳感器和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成，通過(guò)氣壓傳感器實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的模擬信號(hào)傳給單片機(jī)，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制起動(dòng)系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)，滿足氣壓不足時(shí)，能夠及時(shí)警示和起到保護(hù)的目的。

二、結(jié)構(gòu)和原理

1、結(jié)構(gòu)

大型客車雙管路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐及制動(dòng)控制閥組成，本文在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了氣壓傳感器、單片機(jī)、警報(bào)器和常閉型繼電器組成的電子控制線路，一方面利用警報(bào)器及時(shí)發(fā)出警報(bào)，另一方面利用常閉型繼電器及時(shí)切斷起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)機(jī)的電源，以及燃油供給系統(tǒng)中電控燃油泵的電源。

2、原理

當(dāng)其中一個(gè)氣壓傳感器檢測(cè)到的氣壓值高于最高氣壓預(yù)設(shè)值，而低于最低氣壓預(yù)設(shè)值時(shí)，且氣壓值小范圍穩(wěn)定波動(dòng)，此時(shí)警報(bào)器發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員氣壓制動(dòng)氣壓不足。

當(dāng)兩個(gè)氣壓傳感器檢測(cè)到的氣壓值同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)大幅度下降至最低氣壓預(yù)設(shè)值以下，且氣壓值基本穩(wěn)定3秒不變，立即發(fā)出警報(bào)，表明對(duì)于正在行駛的汽車，已經(jīng)失去制動(dòng)效能，警報(bào)器持續(xù)5秒發(fā)出警報(bào)，此時(shí)駕駛員可選擇手動(dòng)關(guān)閉警報(bào)系統(tǒng)；若不關(guān)閉警報(bào)系統(tǒng)，則5秒過(guò)后，繼電器開關(guān)K2通電，常閉觸點(diǎn)斷開，自動(dòng)切斷油泵的電源，切斷燃油供給，從而使汽車熄火，自動(dòng)失去動(dòng)力，緩慢停車。

當(dāng)其中一個(gè)傳感器檢測(cè)到的氣壓值低于最低氣壓預(yù)設(shè)值時(shí)，繼電器開關(guān)K1通電，常閉觸點(diǎn)斷開，切斷汽車起動(dòng)系統(tǒng)的電源，令已經(jīng)停止的汽車無(wú)法起動(dòng)，避免發(fā)生交通事故，并發(fā)出緊急警報(bào)，提醒駕駛員氣壓制動(dòng)系統(tǒng)存在故障。

三、結(jié)語(yǔ)

（1） 基于氣壓傳感器氣壓制動(dòng)欠壓預(yù)警及保護(hù)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兼容性好，可以被普遍采用等優(yōu)點(diǎn)。

（2） 結(jié)合單片機(jī)，能夠根據(jù)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)不同的故障，既能及時(shí)提醒駕駛員故障的發(fā)生，又能自動(dòng)進(jìn)行不同的保護(hù)措施，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)在所有保護(hù)措施無(wú)法工作時(shí)，不能令汽車停止的缺點(diǎn)，又增加了預(yù)防存在故障的汽車起動(dòng)上路的自我保護(hù)措施，更加智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]重型商用汽車制動(dòng)失效特性及報(bào)警技術(shù)的研究[J].羅青東. 長(zhǎng)安大學(xué).2010 （03）

[2]基于高速開關(guān)閥的氣壓電控輔助制動(dòng)裝置[J].王建強(qiáng).楊波.李升波.李克強(qiáng). 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào).2011（04）

[3]客車氣壓制動(dòng)系統(tǒng)氣壓補(bǔ)償控制技術(shù)研究[D].王智深. 武漢理工大學(xué).2012（03）

[4]輕卡雙回路氣制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].宋心雷. 汽車實(shí)用技術(shù).2017（18）

[5]一種制動(dòng)低氣壓報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)[J].商孟濤.張慶良. 電器自動(dòng)化.2014（03）