電控系統在無軌膠輪車上的應用

畢鐵鋒

摘 要：電控系統雖然很優越但也有它的弊端。優點：電控系統的引入給傳統的無軌膠輪車帶來的質的飛躍，它的可操作性和靈敏性遠遠好于老式車輛，它的信息反饋和故障判斷系統可以給修理員提供直觀的故障信息。缺點：電控系統結構復雜，精密元件多，在煤礦的惡劣環境中很容易遭到污染而故障頻發。文章對此方面進行了分析，希望能夠更好的應用在無軌膠輪車上。

關鍵詞：電控系統；無軌膠輪車；傳感器

1 特種車電控系統的組成

電控發動機、電子控制單元 （ECU）、信號輸入裝置（各種傳感器）、執行元件。如圖1所示。

1.1 電控發動機

在燃油供給系統上的不同使得電控發動機與化油器式發動機產生巨大的區別。其中，電控發動機的然后供給系將化油器取締，同時按住很多電子自動控制裝置，主要指：大量的傳感器、執行元件及ECU。通過在電動機上安裝的傳感器，將不同的物理量分別轉換成電信號，由電腦，即電控單元（ECU）對其燃料系統、點火系統、發動機怠速、排放和進氣等進行集中控制，使發動機具有良好的動力性、經濟性、排放性和穩定的怠速。

電動發動機身兼巨任，既要承擔化油器的工作內容，又要承擔化油器無法完成的工作，如：電控發動機能夠掌控可燃混合氣空燃比濃度，使其保持在一定范圍內。然而，化油器式發動機將油路和電路區分開，兩者互不影響，但是，電控發動機卻將電子控制部分添加到燃油供給系統中，以此鏈接油路和電路，這樣的鏈接對發動機燃油系統的工作造成了一定程度的影響，同時使得發動機不能正常工作。電控發動機上安裝電子控制設備后，使整個電控發動機的控制系統復雜化。電噴發動機的特點：（1）具有良好的使用性能。如：冷起動性能得到提高；加速性能得到改善；動力性能大大提高；工作穩定性能得到加強。（2）具有良好的燃料經濟性能。（3）環保性能充分改善。

1.2 傳感器

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

1.2.1 溫度傳感器：其用途體現在對發動機溫度、吸入氣體溫度及冷卻水溫度的檢測方面。主要特點是，具備超高的靈敏度，影響特性較好。

1.2.2 壓力傳感器：主要測量汽缸負壓、大氣壓力、渦輪增壓器的升壓比、汽缸內壓、油壓等。它質量低、功耗小，可靠性高，數字輸出等特點。

1.2.3 流量傳感器。主要用于發動機燃油流量和空氣流量的測量。空氣流量的測量用于發動機控制系統確定燃油條件、控制空燃比、啟動、點火等。燃油流量傳感器主要測量燃油流量，動態范圍0～60kg/h、工作溫度-40～120℃、精度1%、相應時間<10ms。

1.2.4 位置和轉速傳感器。用于檢測曲軸轉角、發動機轉速、節氣門的開度、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，是一種微機控制器，人們還稱其為專用單片機。等同于普通的單片機，其組成部分主要包括：微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規模集成電路等。以電控單元的內存程序和數據為依據，然后輸入空氣流量計和其他傳感器中的信息，同時對其進行運算、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，微型計算機、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，并安裝穩壓設備在內部關鍵位置，工作電流在0.015到0.1安之間，工作溫度在40℃到80℃之間。1000赫茲以內的振動都可以承受，所以ECU被破壞的可能性很小，CPU是ECU中的關鍵部分，同時具備運算和控制兩種功能，在發動機開始運行的過程中，來自傳感器的各種信號都能被其接收到，并開始運算，將運算得出的結果直接轉變為控制信號，直接指導控制對象的工作內容。以此同時還掌控著存儲器（ROM/FLASH/EEPROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）和其它外部電路等。通過技術人員精確計算和實際操作得出的經驗而編寫的存儲器ROM程序在整個發動機運轉時，連續接收各個傳感器傳來的信號，并對其進行計算和比較，然后把計算和比較的結果運用到控制發動機點火、空燃比、怠速、廢氣再循環等多項參數。

1.3.1 自診斷功能。通常ECU在出現故障時能夠自行診斷，并且啟動保護模式。另外，如果系統出現了故障，ECU內部的RAM可以將故障代碼自動記錄保存，然后啟動保護措施讓發動機繼續運行。一般來講自適合功能RAM可以將車輛行駛中的各種數據一并記錄下來，這也是ECU中的學習程序，記錄下個人行車習慣并為車主提供適合的控制狀態，因此稱之為自適應程序。

1.3.2電子技術的優越性。隨著社會的不斷進步，科技也在快速發展，尤其在電子技術、計算機技術及信息技術方面更是突飛猛進，對其發展和應用的領域愈來愈廣，這也促進了電子控制的發展，其在控制的精度和范圍、適應性及智能化方面尤為突出，全方位優化車輛的運行模式。進而，裝備電子控制系統的車輛受到更廣泛的消費者的認可，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及給乘車者提供舒適的車內環境，倍受青睞。

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

（2）節油。當電子綜合優越控制應用在電子控制發動機上時，其燃油的消耗量可以減少10%到15%，這是傳統的化油器式發動機無法比擬的。例如：對于無軌膠輪車來說，其控制參數極其復雜多變，變化莫測的行駛條件，但是應用優化控制系統后，計算機進行相關數據的采樣，包括：溫度、氣體壓力、轉速、排氣成分等，并且處理這些數據，進而可以直接掌控車輛，在這樣的條件下，車輛會以最佳的狀態行駛，同時還能夠節省油料。優化控制裝置在發動機中一般體現在電子控制點火裝置、混合氣濃度控制裝置及電子控制汽油噴射裝置、閉缸控制節油裝置、怠速控制、廢氣再循環控制和爆震控制等。

（3）減少空氣污染。同閉環控制系統相比，通過傳感器控制的發動機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；當車輛上添加廢氣再循環和三元催化凈化這類裝置時，可以說是如虎添翼般，既可以節省油料，又可以降低車輛排除的碳氫化合物對空氣的污染。

1.4 電磁閥。電磁閥是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執行器；并不限于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，機械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會用到電磁閥。

2 故障及判斷原則

根據實際工作中發生的各種故障現象，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：時有時無，不是持續性發生。

虛假性故障的特點：故障現象以非電控形式出現，故障真正原因難以查明，而導致發生故障的真實原因不是機械部分，而是電控部分。

叉性故障的特點：電控與非電控部分同時出現綜合性故障，非電控故障掩蓋了電控故障。

潛伏性故障的特點：有故障存在，沒有明顯的故障征兆，通常為隱蔽狀態。

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