半掛車配件基于壓力和位移傳感器的汽車節(jié)胎系統(tǒng)：

摘要：針對(duì)大噸位的運(yùn)輸車輛（特別是半掛車）輪胎磨損嚴(yán)重，空載時(shí)造成輪胎無謂磨損及耗油等問 題,，介紹了基于壓力和位移雙傳感器汽車智能節(jié)胎系統(tǒng),，通過機(jī)電一體化智能節(jié)胎的新方法,，可以自適應(yīng) 調(diào)節(jié)汽車在重載時(shí)掛車三橋12輪工作,，而當(dāng)空載時(shí)掛車均為單橋4輪工作「從而減少了約30 %的輪胎 磨損,，實(shí)現(xiàn)節(jié)胎,、節(jié)能,、延長(zhǎng)車輛的使用壽命和保證安全行車目的,。

關(guān)鍵詞：壓力和位移傳感器,；智能節(jié)胎；自適應(yīng)調(diào)節(jié)

0引言

目前,，國(guó)內(nèi)公路運(yùn)輸業(yè)成本高,、利潤(rùn)低是普遍存在的 問題。經(jīng)過大量的調(diào)查得知,，輪胎成本約占汽車總成本的 25%,。以集裝箱運(yùn)輸為例，在常規(guī)情況下,，車輛行駛空載 和載重的里程比例為1: 1,，在重載情況下，掛車部分的輪 胎所承受的是“總質(zhì)量負(fù)荷'空載情況下承受的是“整備 質(zhì)量負(fù)荷”（包括空集裝箱重量）,。因此,，輪胎不合理磨損 在所難免C

本文作者就此問題，設(shè)計(jì)研制了一套基于壓力和位移 雙傳感器感應(yīng)的汽車智能節(jié)胎系統(tǒng),，通過機(jī)電一體化智能 節(jié)胎的新方法,，可以自適應(yīng)調(diào)節(jié)汽車在重載時(shí)掛車三橋12 輪工作，而當(dāng)空載時(shí)掛車均為單橋4輪工作,，從而減少了約 30%的輪胎磨損,，實(shí)現(xiàn)節(jié)胎、節(jié)能,、延長(zhǎng)車輛的使用壽命和 保證安全行車的目的,。

套能夠使大梁與輪軸之間產(chǎn)生距離變化的一種“擺動(dòng)式阻 尼器”。電控制部分由壓力傳感器,、行程開關(guān),、繼電器、單片 機(jī)及控制系統(tǒng),、3位四通電磁換向閥,、位移傳感器及壓力開 關(guān)等部件組成。

1.2 半掛車配件工作原理

圖2所示為該系統(tǒng)控制原理框圖：

功率自動(dòng)調(diào)節(jié)器

擺動(dòng)式阻尼器 及其液壓傳動(dòng) 系統(tǒng)

制動(dòng)效果自動(dòng)補(bǔ)償器

圖2系統(tǒng)控制原理框圖 

其原理是：（1)當(dāng)半掛汽車載荷減輕到某一重量時(shí)，智 能系統(tǒng)開始工作,，壓力傳感器的電信號(hào)傳至繼電器,通過繼 電器來控制3位四通電磁換向閥的工作狀態(tài)和接通功率調(diào) 節(jié)器中的電磁閥,，發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率隨即增大，雙作用油缸 的活塞繼電器來控制3位四通電磁換向閥從零位開始動(dòng) 作,，經(jīng)傳動(dòng)臂,、傳動(dòng)桿推動(dòng)擺動(dòng)式阻尼器由水平位置向縱向 位置擺動(dòng)：達(dá)到規(guī)定位移量后，半掛汽車大梁與輪軸之間 距離增大,，前,、后二橋脫離地面，呈懸空狀態(tài),，實(shí)現(xiàn)將三橋 12輪著地?L動(dòng)轉(zhuǎn)換成為單橋4輪工作,，達(dá)到節(jié)胎目的；

(2)當(dāng)半掛汽車載荷增加到某一重量時(shí),，壓力傳感器的電 信號(hào)傳至繼電器,，通過繼電器來轉(zhuǎn)換3位四通電磁換向閥 的工作狀態(tài)和接通功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的電磁閥，發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí) 功率隨即增大,，雙作用油缸的活塞作復(fù)位移動(dòng),，擺動(dòng)式阻尼 器由縱向位置向水平位置擺動(dòng)。達(dá)到規(guī)定位移量后,，半掛 汽車大梁與輪軸之間距離復(fù)原,，前、后二橋隨之落地,，實(shí)現(xiàn) 三橋12輪著地滾動(dòng),，保證車載重量與地面承重總是處于平 衡狀態(tài)。

2自適應(yīng)調(diào)節(jié)和補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1功率自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

功率自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖3所示,。

進(jìn)氣口

真空泵

|發(fā)刼和

|繼電器 1

壓1 :功率調(diào)節(jié)器的電磁閥與3位四通電磁換向閥由共同 的繼電器來控制當(dāng)擺動(dòng)式阻尼器作水平位置向縱向位置 擺動(dòng)或縱向位置向水平位置擺動(dòng)時(shí),，功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的電磁 閥被接通，負(fù)壓經(jīng)氣道拉動(dòng)真空泵膜片和拉桿呈軸向移動(dòng),， 帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)供油搖臂實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大的目的：當(dāng) 擺動(dòng)式阻尼器完成水平位置向縱向位置擺動(dòng)或縱向位置向 水平位置擺動(dòng)的規(guī)定動(dòng)作之后,，行程開關(guān)關(guān)閉，功率調(diào)節(jié)環(huán) 節(jié)的電磁閥也關(guān)閉:3:,，真空泵膜片在彈簧的作用下復(fù)位,， 發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨之降低^

若車輛空載,則擺動(dòng)式阻尼器處于縱向位置。當(dāng)行車 中需要實(shí)施制動(dòng)時(shí),，踏下剎車踏板,，進(jìn)氣閥開啟，壓縮空氣 迸人制動(dòng)系統(tǒng),推動(dòng)氣壓開關(guān)接通,，使3位四通電磁換向閥 開通,，雙作用油缸的活塞作復(fù)位移動(dòng)，前、后二橋隨之落地,， 使行駛中的車輛保持良好的制動(dòng)效果,。在松開剎車踏板， 進(jìn)氣閥關(guān)閉,，氣壓開關(guān)隨即斷開的瞬間,，制動(dòng)效果自動(dòng)補(bǔ)償 環(huán)節(jié)的行程開關(guān)關(guān)閉，使3位四通電磁換向閥轉(zhuǎn)換工作狀 態(tài),，雙作用油缸的活塞動(dòng)作X,，推動(dòng)擺動(dòng)式阻尼器由水平 位置向縱向位置擺動(dòng)，前,、后二橋脫離地面：

溫度/t

圖1熱敏電阻器電阻•溫度特性曲線 

2.2 不利因素的消除 2.2.1激勵(lì)電流影響的消除

為了消除激勵(lì)電流的影響,，測(cè)溫儀并不直接依賴于對(duì) 測(cè)溫電阻兩端電壓的測(cè)量精度，而是在儀器內(nèi)部裝入了預(yù) 先標(biāo)定過的參考電阻,。將外置電阻（測(cè)溫電阻）和內(nèi)置參 考電阻串聯(lián)供以同一電流，通過繼電器切換分別測(cè)出各電 阻兩端的電壓降,。然后,，比較這2個(gè)電壓值得到比值，由于 供電電流是一樣的,，這一比值就是外置電阻和內(nèi)置參考電 阻的比值,。通過將內(nèi)置參考電阻乘上這一比值就得到外置 電阻的阻值，即

(5)

式中下標(biāo).v表示外置待測(cè)參數(shù);下標(biāo)表示內(nèi)置參考參 數(shù),。

基本測(cè)量電路如圖2,。

圖2基本測(cè)量電路 

采取這樣的措施后，不必知道恒流電流的具體數(shù)值,，因 為它并不出現(xiàn)在具體計(jì)算中,。也不要求恒流電流具有長(zhǎng)期 穩(wěn)定性，而只要求該電流在繼電器切換階段并未改變即可,。

(上接第74頁(yè)>

4半掛車配件結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的汽車智能節(jié)胎系統(tǒng)已申報(bào)專利,，并已經(jīng)推 廣應(yīng)用，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,。經(jīng)過市場(chǎng)反饋和實(shí) 驗(yàn)表明：該項(xiàng)技術(shù)減少了約30%的輪胎磨損,，起到了延長(zhǎng) 車輛使用壽命和保證安全行車的目的。

[2]張風(fēng)珊.電氣控制及可編程序控制器[M].北京：中國(guó)輕工業(yè) 出版社,，1999.48 -51.

通過這一方法,，還可在一定程度上避免由放大器和 A/D轉(zhuǎn)換器的波動(dòng)或不準(zhǔn)確造成的誤差，因?yàn)檫@些誤差是 同時(shí)作用于外置電阻和內(nèi)置參考電阻的,。

2.2.2熱電動(dòng)勢(shì)作用的消除

(1)使用交流激勵(lì)電流,，并使用只檢測(cè)交流信號(hào)而抑 制直流電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量電路；

(2)定期關(guān)閉傳感器電流，并直接測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì),，這 種方法的問題在于,，施加在傳感器上的激勵(lì)電流變化而導(dǎo) 致的自熱效應(yīng)變化，從而導(dǎo)致誤差,；

(3)測(cè)溫儀對(duì)外置電阻和內(nèi)置電阻2個(gè)電阻均進(jìn)行兩 次電壓的測(cè)量,。一次電流正向流過；一次電流反向流過,。 由于這2個(gè)電壓測(cè)量值（短期內(nèi)）是恒定的,，因此，將它們 相減就可以消除偏移電壓（包括由熱電勢(shì)產(chǎn)生的偏移電 壓）,。具體來說,，每次測(cè)量需要測(cè)量4個(gè)電壓值，即,，外置電 阻（傳感器）在正向供電時(shí)的電壓,，外置電阻在反向供 電時(shí)的電壓％2;內(nèi)置參考電阻在正向供電時(shí)的電壓URl， 參考電阻在反向供電時(shí)的電壓由此得到比值