自卸車聯(lián)合制動控制系統(tǒng)設(shè)計

曹高舉，朱建軍

（鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州　451482）

自卸車聯(lián)合制動控制系統(tǒng)設(shè)計

曹高舉，朱建軍

（鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州451482）

基于自卸車工況對制動系統(tǒng)性能的要求，通過對主制動器、制動噴淋、發(fā)動機制動及電渦流緩速器制動等技術(shù)的聯(lián)合控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，使各制動裝置形成有效聯(lián)動，簡化制動系統(tǒng)操作，提升制動系統(tǒng)性能，延長制動器壽命30%。

自卸車；輔助制動；聯(lián)合制動；控制系統(tǒng)

非公路自卸車多在山區(qū)等坡路多、坡路長、非公路工況下工作，重載下坡行駛過程中，車輛制動系統(tǒng)長時間承受著疲勞甚至超負(fù)荷的考驗。因此在主制動器外，經(jīng)常應(yīng)用制動噴淋、發(fā)動機制動及電渦流緩速器制動等輔助制動方式。但目前制動器之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)用較少，無法形成復(fù)合效應(yīng)。

本文通過聯(lián)合制動控制系統(tǒng)的設(shè)計，將車輛主制動器與輔助制動聯(lián)合控制，形成有效聯(lián)動。

1　聯(lián)合制動控制系統(tǒng)組成

根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，聯(lián)合制動控制系統(tǒng)主要由信號采集 （主控開關(guān)、控制邏輯所需其他信號）、控制單元和執(zhí)行機構(gòu) （制動噴淋、發(fā)動機制動、電渦流緩速器等輔助制動）組成，如圖1所示。

圖1　聯(lián)合制動控制系統(tǒng)示意圖

本系統(tǒng)主控開關(guān)為緩速器手柄。駕駛員通過操作緩速器手柄，使控制單元接到指令，結(jié)合其他信號，按照邏輯要求控制各輔助制動有效聯(lián)動。

2　控制單元

控制單元設(shè)置2個模擬量信號，6個開關(guān)量信號輸入端口，6個開關(guān)量信號輸出端口，1個電源端口，1 個CAN總線端口。

2.1信號采集

1）主制動器信號在主制動器氣路中設(shè)置1個氣壓開關(guān)，判斷主制動器動作，主制動器工作時氣壓開關(guān)閉合。

2）發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器或CAN總線采集。

3）車速信號通過車速傳感器或CAN總線采集。

4）緩速器手柄信號電渦流緩速器手柄開關(guān)含5個擋位，分別為C擋、1擋、2擋、3擋、4擋，擋位信號直接輸入控制單元I/O端口。

2.2信號輸出及執(zhí)行

1）制動噴淋制動噴淋信號控制制動噴淋電磁閥。制動噴淋裝置是在車輛上加裝水箱、水路，用于在主制動器工作時向摩擦片噴水，以緩解主制動器溫度過高問題的輔助裝置。

2）發(fā)動機制動發(fā)動機制動信號控制發(fā)動機制動裝置。根據(jù)發(fā)動機不同，發(fā)動機制動包括排氣制動、JACBO制動。其中，排氣制動閥串于排氣制動氣路中，氣路控制排氣制動蝶閥的動作，比如濰柴WD12G系列發(fā)動機；JACBO制動信號可直接輸入發(fā)動機ECM，控制JACBO制動的動作，比如康明斯ISME系列發(fā)動機。

3）電渦流緩速器電渦流緩速器信號控制緩速器繞組接觸器，共4路。緩速器繞組接觸器控制緩速器電磁制動繞組線圈的通斷，即控制緩速器是否工作及工作擋位。

3　外圍電路

以配置濰柴WD12G系列發(fā)動機的車輛上應(yīng)用為例，聯(lián)合制動控制系統(tǒng)外圍電路原理見圖2。因示例系統(tǒng)整機無CAN，所以轉(zhuǎn)速信號和車速信號分別由轉(zhuǎn)速傳感器和車速傳感器直接輸入聯(lián)合制動控制單元。

圖2　控制系統(tǒng)外圍電路原理圖

4　控制邏輯

以配置濰柴WD12G系列發(fā)動機的車輛上應(yīng)用為例，聯(lián)合制動系統(tǒng)控制邏輯見表1。

表1　聯(lián)合制動系統(tǒng)控制邏輯表

邏輯設(shè)定說明如下。

1）制動噴淋制動噴淋功能一般在長距離下坡時使用。為避免噴淋用水浪費，導(dǎo)致頻繁停車加水影響工作效率，同時避免噴淋閥頻繁動作影響使用壽命，將制動噴淋功能設(shè)置為主制動器連續(xù)工作大于3s時啟用1s然后復(fù)位。根據(jù)不同的工況，該時間可以定制。

2）發(fā)動機制動綜合考慮發(fā)動機的性能及實際使用情況，出于對發(fā)動機的保護，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于1 100r/min且車速大于3 km/h時，設(shè)置為發(fā)動機制動功能啟用的必要條件。根據(jù)發(fā)動機的不同，設(shè)定轉(zhuǎn)速限值可定制。

3）緩速器為避免操作不當(dāng)使緩速器在車速緩慢狀態(tài)下做無用功，導(dǎo)致緩速器線圈發(fā)熱，影響其使用壽命，將車速大于3km/h設(shè)置為緩速器功能啟用的必要條件。緩速器常用2擋或3擋，所以設(shè)定緩速器非4擋時，每次開啟時隨機啟用緩速器的不同繞組，以避免固定啟用某幾個繞組導(dǎo)致?lián)p耗加速。

上述邏輯是根據(jù)實際應(yīng)用中所發(fā)現(xiàn)問題經(jīng)改進驗證后的結(jié)果。

5　應(yīng)用效果

該聯(lián)合制動控制系統(tǒng)在公司YT系列非公路自卸車上成功運用。各輔助制動由分別操作變更為單一手柄統(tǒng)一操作，簡化了制動操作。通過多種制動的聯(lián)合應(yīng)用，并根據(jù)工況設(shè)定各動作邏輯，提升了制動系統(tǒng)性能，大大提高重載車輛下坡運行的安全性，延長制動系統(tǒng)和輪胎的使用壽命約30%，提升車輛運營效率，得到市場的認(rèn)可。

同時，該系統(tǒng)的控制單元有預(yù)留的I/O端口和CAN接口，可根據(jù)其他不同的整機配置和應(yīng)用工況，增加或減少相應(yīng)的聯(lián)合項目，系統(tǒng)具備較高的擴展性。

（編輯心翔）

Design of Combined Braking System for Dump Truck

CAO Gao-ju，ZHU Jian-jun
（Zhengzhou Yutong Heavy Industries Co.，Ltd.，Zhengzhou 451482，China）

Based on working condition requirements of dump truck braking system，the article proposes a combined system design which integrates technology like main brake，brake spray，engine brake and eddy current retarder brake.Therefore effective link among brake devices has been achieved；operation has been simplified；system efficiency has been improved and the brake's life time has been increased by 30%.

dump truck；assisted brake；combined brake；controlling system

U463.51

A

1003-8639（2016）09-0016-02

2016-05-16；

2016-05-24

曹高舉 （1987-），男，助理工程師，從事工程機械電氣系統(tǒng)設(shè)計工作。