电控系统在无轨胶轮车上的应用

毕铁锋

摘 要：电控系统虽然很优越但也有它的弊端。优点：电控系统的引入给传统的无轨胶轮车带来的质的飞跃，它的可操作性和灵敏性远远好于老式车辆，它的信息反馈和故障判断系统可以给修理员提供直观的故障信息。缺点：电控系统结构复杂，精密元件多，在煤矿的恶劣环境中很容易遭到污染而故障频发。文章对此方面进行了分析，希望能够更好的应用在无轨胶轮车上。

关键词：电控系统；无轨胶轮车；传感器

1 特种车电控系统的组成

电控发动机、电子控制单元 （ECU）、信号输入装置（各种传感器）、执行元件。如图1所示。

1.1 电控发动机

在燃油供给系统上的不同使得电控发动机与化油器式发动机产生巨大的区别。其中，电控发动机的然后供给系将化油器取缔，同时按住很多电子自动控制装置，主要指：大量的传感器、执行元件及ECU。通过在电动机上安装的传感器，将不同的物理量分别转换成电信号，由电脑，即电控单元（ECU）对其燃料系统、点火系统、发动机怠速、排放和进气等进行集中控制，使发动机具有良好的动力性、经济性、排放性和稳定的怠速。

电动发动机身兼巨任，既要承担化油器的工作内容，又要承担化油器无法完成的工作，如：电控发动机能够掌控可燃混合气空燃比浓度，使其保持在一定范围内。然而，化油器式发动机将油路和电路区分开，两者互不影响，但是，电控发动机却将电子控制部分添加到燃油供给系统中，以此链接油路和电路，这样的链接对发动机燃油系统的工作造成了一定程度的影响，同时使得发动机不能正常工作。电控发动机上安装电子控制设备后，使整个电控发动机的控制系统复杂化。电喷发动机的特点：（1）具有良好的使用性能。如：冷起动性能得到提高；加速性能得到改善；动力性能大大提高；工作稳定性能得到加强。（2）具有良好的燃料经济性能。（3）环保性能充分改善。

1.2 传感器

电控系统中的传感器是一种装置，其可以将非电量转化成电力，具体来讲就是指能感受规定的物理量，然后依据规律要求转换成可输入信号的器件。

1.2.1 温度传感器：其用途体现在对发动机温度、吸入气体温度及冷却水温度的检测方面。主要特点是，具备超高的灵敏度，影响特性较好。

1.2.2 压力传感器：主要测量汽缸负压、大气压力、涡轮增压器的升压比、汽缸内压、油压等。它质量低、功耗小，可靠性高，数字输出等特点。

1.2.3 流量传感器。主要用于发动机燃油流量和空气流量的测量。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃油条件、控制空燃比、启动、点火等。燃油流量传感器主要测量燃油流量，动态范围0～60kg/h、工作温度-40～120℃、精度1%、相应时间<10ms。

1.2.4 位置和转速传感器。用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。

1.2.5 气体浓度传感器。主要检测车体内气体和废气排放

1.3 ECU

电子控制单元的英文名称Electronic Control Unit，简称：ECU，又被称为“行车电脑”、“车载电脑”等。顾名思义，主要用在车辆上使用，是一种微机控制器，人们还称其为专用单片机。等同于普通的单片机，其组成部分主要包括：微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路等。以电控单元的内存程序和数据为依据，然后输入空气流量计和其他传感器中的信息，同时对其进行运算、处理并且做出判断，得出输出命令，这样喷油器就接收到来自电控单元的电脉冲信号，由此来掌控喷油量。因此得出，微型计算机、输入级输出、控制电路共同组成了电控单元。通常ECU工作电压在6.5到16伏之间，并安装稳压设备在内部关键位置，工作电流在0.015到0.1安之间，工作温度在40℃到80℃之间。1000赫兹以内的振动都可以承受，所以ECU被破坏的可能性很小，CPU是ECU中的关键部分，同时具备运算和控制两种功能，在发动机开始运行的过程中，来自传感器的各种信号都能被其接收到，并开始运算，将运算得出的结果直接转变为控制信号，直接指导控制对象的工作内容。以此同时还掌控着存储器（ROM/FLASH/EEPROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和其它外部电路等。通过技术人员精确计算和实际操作得出的经验而编写的存储器ROM程序在整个发动机运转时，连续接收各个传感器传来的信号，并对其进行计算和比较，然后把计算和比较的结果运用到控制发动机点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数。

1.3.1 自诊断功能。通常ECU在出现故障时能够自行诊断，并且启动保护模式。另外，如果系统出现了故障，ECU内部的RAM可以将故障代码自动记录保存，然后启动保护措施让发动机继续运行。一般来讲自适合功能RAM可以将车辆行驶中的各种数据一并记录下来，这也是ECU中的学习程序，记录下个人行车习惯并为车主提供适合的控制状态，因此称之为自适应程序。

1.3.2电子技術的优越性。随着社会的不断进步，科技也在快速发展，尤其在电子技术、计算机技术及信息技术方面更是突飞猛进，对其发展和应用的领域愈来愈广，这也促进了电子控制的发展，其在控制的精度和范围、适应性及智能化方面尤为突出，全方位优化车辆的运行模式。进而，装备电子控制系统的车辆受到更广泛的消费者的认可，尤其是其可以减少燃油消耗、降低污染的排放，还可以提高行车安全系数及给乘车者提供舒适的车内环境，倍受青睐。

（1）减少车辆修复时间。车辆损坏中电气设备故障是所有故障中的三分之一。车辆自身结构极其复杂，大量的零部件组成，无法掌控的行车环境，另外人为因素的制约，都可引起车辆出现行车故障，由于在车辆零部件中不断添加各种电器设备，使其发生故障的几率又提高了很多。但是同时配备了自行诊断系统的电子控制设备又对故障的诊断提供了有效帮助，其精确及时的判断减少了车辆维修时间，也为车主带来了巨大的利益。

（2）节油。当电子综合优越控制应用在电子控制发动机上时，其燃油的消耗量可以减少10%到15%，这是传统的化油器式发动机无法比拟的。例如：对于无轨胶轮车来说，其控制参数极其复杂多变，变化莫测的行驶条件，但是应用优化控制系统后，计算机进行相关数据的采样，包括：温度、气体压力、转速、排气成分等，并且处理这些数据，进而可以直接掌控车辆，在这样的条件下，车辆会以最佳的状态行驶，同时还能够节省油料。优化控制装置在发动机中一般体现在电子控制点火装置、混合气浓度控制装置及电子控制汽油喷射装置、闭缸控制节油装置、怠速控制、废气再循环控制和爆震控制等。

（3）减少空气污染。同闭环控制系统相比，通过传感器控制的发动机更加能够使空燃比趋于理论空燃比值，更加能够保证行车的安全性；当车辆上添加废气再循环和三元催化净化这类装置时，可以说是如虎添翼般，既可以节省油料，又可以降低车辆排除的碳氢化合物对空气的污染。

1.4 电磁阀。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。

2 故障及判断原则

根据实际工作中发生的各种故障现象，疑难故障大致有以下五种情况：一是间歇性故障；二是虚假性故障；三是交叉性故障；四是潜伏性故障；五是人为故障。

间歇性故障的特点：时有时无，不是持续性发生。

虚假性故障的特点：故障现象以非电控形式出现，故障真正原因难以查明，而导致发生故障的真实原因不是机械部分，而是电控部分。

叉性故障的特点：电控与非电控部分同时出现综合性故障，非电控故障掩盖了电控故障。

潜伏性故障的特点：有故障存在，没有明显的故障征兆，通常为隐蔽状态。

人为性故障的特点：人为造成电控系统新的故障。其原因是驾驶员反映情况有误或车载自诊断系统紊乱（出现假码或乱码）时，维修人员未经科学分析和详细检测而使电控部分产生了新的故障。