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：針對大噸位的運輸車輛（特別是半掛車）輪胎磨損嚴重，空載時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)汽車在重載時掛車三橋12輪工作，而當(dāng)空載時掛車均為單橋4輪工作「從而減少了約30 %的輪胎 磨損，實現(xiàn)節(jié)胎、節(jié)能、延長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，國內(nèi)公路運輸業(yè)成本高、利潤低是普遍存在的 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)量負荷'空載情況下承受的是“整備 質(zhì)量負荷”（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)汽車在重載時掛車三橋12 輪工作，而當(dāng)空載時掛車均為單橋4輪工作，從而減少了約 30%的輪胎磨損，實現(xiàn)節(jié)胎、節(jié)能、延長車輛的使用壽命和 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：

功率自動調(diào)節(jié)器

擺動式阻尼器 及其液壓傳動 系統(tǒng)

制動效果自動補償器

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，智 能系統(tǒng)開始工作，壓力傳感器的電信號傳至繼電器,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)動機的瞬時功率隨即增大，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 作，經(jīng)傳動臂、傳動桿推動擺動式阻尼器由水平位置向縱向 位置擺動：達到規(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)，實現(xiàn)將三橋 12輪著地?L動轉(zhuǎn)換成為單橋4輪工作，達到節(jié)胎目的；

(2)當(dāng)半掛汽車載荷增加到某一重量時，壓力傳感器的電 信號傳至繼電器，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)動機的瞬時 功率隨即增大，雙作用油缸的活塞作復(fù)位移動，擺動式阻尼 器由縱向位置向水平位置擺動。達到規(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，實現(xiàn) 三橋12輪著地滾動，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)和補償系統(tǒng)的設(shè)計

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)擺動式阻尼器作水平位置向縱向位置 擺動或縱向位置向水平位置擺動時，功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的電磁 閥被接通，負壓經(jīng)氣道拉動真空泵膜片和拉桿呈軸向移動， 帶動發(fā)動機供油搖臂實現(xiàn)發(fā)動機功率增大的目的：當(dāng) 擺動式阻尼器完成水平位置向縱向位置擺動或縱向位置向 水平位置擺動的規(guī)定動作之后，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)動機功率隨之降低^

若車輛空載,則擺動式阻尼器處于縱向位置。當(dāng)行車 中需要實施制動時，踏下剎車踏板，進氣閥開啟，壓縮空氣 迸人制動系統(tǒng),推動氣壓開關(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，前、后二橋隨之落地， 使行駛中的車輛保持良好的制動效果。在松開剎車踏板， 進氣閥關(guān)閉，氣壓開關(guān)隨即斷開的瞬間，制動效果自動補償 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作X，推動擺動式阻尼器由水平 位置向縱向位置擺動，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激勵電流影響的消除

為了消除激勵電流的影響，測溫儀并不直接依賴于對 測溫電阻兩端電壓的測量精度，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出各電 阻兩端的電壓降。然后，比較這2個電壓值得到比值，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表示外置待測參數(shù);下標(biāo)表示內(nèi)置參考參 數(shù)。

基本測量電路如圖2。

圖2基本測量電路 

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)在具體計算中。也不要求恒流電流具有長期 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>

4半掛車配件結(jié)束語

本文介紹的汽車智能節(jié)胎系統(tǒng)已申報專利，并已經(jīng)推 廣應(yīng)用，取得了較好的社會經(jīng)濟效益。經(jīng)過市場反饋和實 驗表明：該項技術(shù)減少了約30%的輪胎磨損，起到了延長 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)換器的波動或不準確造成的誤差，因為這些誤差是 同時作用于外置電阻和內(nèi)置參考電阻的。

2.2.2熱電動勢作用的消除

(1)使用交流激勵電流，并使用只檢測交流信號而抑 制直流電動勢的測量電路；

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

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