內燃叉車的自動限速控制系統

內燃叉車應用領域廣泛，其超速行駛造成的安全事故時有發生。目前具有限速功能的內燃叉車只具備超速報警功能，而不能控制行駛速度。為提高內燃叉車行駛的安全性能，使其行駛速度限定在安全范圍內，我們根據內燃叉車發動機轉速與行駛速度的關系，對發動機油門操縱系統進行局部改進，研制出一種自動限速控制系統。

1.系統組成及工作原理

（1）組成

目前內燃叉車多采用自然吸氣式發動機，油門踏板與發動機調速器通過機械拉桿連接。此種油門操縱系統的特點如下：油門踏板踩下角度越大，發動機調速器控制的供油量越大，發動機的轉速越高，叉車行駛速度也就越快。因此，叉車行駛速度與發動機轉速成正比。

我們將自動限速控制系統安裝在內燃叉車油門操縱系統上，以實現叉車的自動限速控制。該系統主要由電子油門踏板（或稱角度傳感器）、電子油門執行器、車速傳感器、控制器、發動機油門機構等組成，如圖1所示。

（2）工作原理

該控制系統通過車速傳感器檢測叉車的行駛速度，當叉車行駛速度小于設定的安全車速時，發動機調速器開度與電子油門踏板踏下的角度成對應關系。此時發動機調速器由電子油門踏板進行控制，油門踏板踏下的角度越大，發動機調速器控制的供油量越大，叉車行駛速度越快。

當叉車行駛速度超過設定的安全車速時，發動機調速器由控制器進行控制，即控制器控制電子油門執行器的伸縮量，以控制油門開度。此時若將電子油門踏板踩至最低位置，發動機調速器的開度仍將保持在安全車速位置，由此保證叉車行駛速度控制在設定的安全車速之內。

當叉車行駛速度減慢到設定的安全車速以下時，發動機調速器開度又轉為由電子油門踏板控制。該控制系統原理框圖如圖2所示。

2.控制策略及算法

內燃叉車自動限速控制系統采用PID（比例一積分一微分控制）控制算法。為了叉車行駛的平順性，我們根據叉車原行駛速度值和設定的限定速度值，對電子油門踏板和電子油門執行器進行設置，并將叉車行駛速度劃分為低速、中速、高速、超速4個階段。

當叉車運行在低速階段時，發動機油門可較快提速。在此階段設定電子油門踏板與電子油門執行器的動作為線性變化關系，即發動機轉速與電子油門踏板踏下的位置呈線}生關系。

叉車行駛在中速、高速和超速階段時，為了準確控制叉車行駛速度，此階段設定電子油門踏板與電子油門執行器的動作為曲線變化關系。

當檢測到叉車中速行駛時，實行緩加速，緩沖度為70%；當檢測到叉車高速行駛且接近限定值時，實行慢加速和不加速，緩沖度為50%；當檢測到叉車行駛速度超過限定值時，實行全減速控制，以實現叉車行駛速度穩定在設定值以下。

3.實車測試

我們分別在平坦路面、斜坡路面上，對安裝了自動限速控制系統的某型3t內燃叉車進行了行駛速度測試。測試結果表明，叉車行駛速度得到有效控制，且行駛平順。在叉車行駛速度較高的情況下，因受車輛行駛慣性及電子油門執行器電機反映速度等因素影響，出現叉車行駛速度略微超出設定值的情況，但僅在2～3s內便降低到設定值以下。此問題并不影響對叉車行駛速度的控制。通過調整電子油門執行器的電壓及內部電機的傳動比，雖可增加其反應速度，但會使成本增加，且不會明顯改善操作感受，所以沒有對電子油門執行器進行調整。

該內燃叉車自動限速控制系統實現了內燃叉車的自動限速功能，提高了內燃叉車行駛的安全性能，可應用于各噸位內燃叉車的速度控制。

（作者地址：安徽省合肥市經濟技術開發區方興大道668號安徽叉車集團有限責任公司技術中心230601）