汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行器研究背景意義及現(xiàn)狀

1、汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行器研究背景意義及現(xiàn)狀1 研究背景與研究意義12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀23 自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器概述3汽車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用已越來越廣泛，以前主要應(yīng)用于中高檔轎車，現(xiàn)在正逐步應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型轎車和商用車領(lǐng)域，其已成為汽車乘坐舒適性的重要組成部分。它可以對車內(nèi)空氣的溫度、濕度、清潔度、風(fēng)量和風(fēng)向等進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證在各種外界氣候和條件下使乘客都處于一個(gè)舒適的空氣環(huán)境中。作為汽車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，模式執(zhí)行器是執(zhí)行空調(diào)ecu指令的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，準(zhǔn)確測量執(zhí)行器的位置，將位置信息反饋給空調(diào)控制單元，根據(jù)車內(nèi)溫度等參數(shù)及時(shí)調(diào)整執(zhí)行器的位置，這才能使車內(nèi)保持在舒適狀態(tài)。因此，研究精確測量執(zhí)行器

2、位置的方法顯得很有必要，而且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1 研究背景與研究意義現(xiàn)代社會(huì)，汽車成為了普通人生活的必需品，它不僅是人們生活的代步工具，而且已成為現(xiàn)代人追求高生活質(zhì)量的重要部分。目前，世界汽車制造業(yè)發(fā)展迅猛，在機(jī)械工業(yè)中起著舉足輕重的作用。汽車制造100強(qiáng)雖然只占世界機(jī)械500強(qiáng)企業(yè)數(shù)的20%，但是卻創(chuàng)造了18207億美元的銷售收入，占世界機(jī)械500強(qiáng)總銷售收入的幾乎50%。此外，這一百家汽車制造商全部進(jìn)入世界機(jī)械排行榜前300名。由此可見，在世界機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域里，汽車制造業(yè)占據(jù)絕對優(yōu)勢，是名副其實(shí)的支柱產(chǎn)業(yè)。世界汽車制造業(yè)企業(yè)規(guī)模（百萬美元）表1在機(jī)械500強(qiáng)中分布企業(yè)數(shù)量總銷售入占汽車10

3、0強(qiáng)銷售收入占機(jī)械500銷售收入1-50241,379,40175.76%35.9%51-10017191,63310.53%5.0%101-20032174,8889.61%4.6%201-3002774,7624.11%1.9%發(fā)達(dá)國家汽車的不斷更新?lián)Q代，對品質(zhì)、款式、個(gè)性化的追求，都為汽車市場注入了源源不斷的活力；而發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)國民消費(fèi)水平的提高，對汽車的需求量也日益增大，例如在中國，汽車正作為日用消費(fèi)品進(jìn)入越來越多的家庭。當(dāng)今，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的日子里，數(shù)字化應(yīng)用正在以前所未有的速度和方式進(jìn)行整合，將汽車的設(shè)計(jì)、工程、采購和制造業(yè)務(wù)集成起來，這使我們能夠縮短汽車的開發(fā)時(shí)間，并

4、以更快的速度將新款汽車推向市場?？墒牵S著生活質(zhì)量的提高，人們對于汽車有了更多更高的要求。在汽車安全方面：為了保護(hù)車內(nèi)駕乘人員的安全，汽車制造廠家將在車上設(shè)置新一代的安全帶、能量吸收結(jié)構(gòu)、前端和側(cè)面安全氣囊、觸發(fā)氣囊的智能傳感器、發(fā)生緊急情況的求救信號(hào)等。為此，車上裝有幫助駕駛員避免撞車的警告系統(tǒng)，將集成雷達(dá)、視野、全球定位衛(wèi)星、地圖成像和評估汽車前方道路上的危險(xiǎn)狀態(tài)。據(jù)悉，避免碰撞技術(shù)，將在不遠(yuǎn)的將來裝備轎車之中?？傊诳茖W(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，汽車制造這一傳統(tǒng)行業(yè)，將迎來新的更快的發(fā)展。在汽車舒適方面：現(xiàn)代社會(huì)，人們的生活、工作壓力加大，因而對汽車舒適性、方便性的期望將會(huì)越來越高。人們希望可以車

5、內(nèi)可以有很舒適的環(huán)境，這一方面可以提高駕駛的安全性，另一方面也可以緩解生活、工作中的壓力。因此，在全球汽車迅猛發(fā)展的態(tài)勢下，汽車乘坐舒適性的要求被日益重視起來。以前，全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)一般應(yīng)用于中、高檔轎車。但是，隨著電子和控制技術(shù)的發(fā)展，全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)越來越廣泛地在經(jīng)濟(jì)型轎車和商用車上使用，這也是現(xiàn)代汽車發(fā)展的必然趨勢。模式執(zhí)行器是汽車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，能否精確地測量其位置將會(huì)對整個(gè)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生重要影響。自動(dòng)空調(diào)控制器根據(jù)其位置反饋信息不斷調(diào)整執(zhí)行器的位置，從而使得車內(nèi)的狀態(tài)達(dá)到設(shè)定的狀態(tài)。所以，自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器位置測量方法的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀汽車全自

6、動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器位置測量，一直是空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)熱門研究對象。執(zhí)行器位置的精確測量，對于改善空調(diào)系統(tǒng)的性能有重要作用。吉林大學(xué)的高巍2等人在執(zhí)行器位置信號(hào)檢測中應(yīng)用電位計(jì)式位置傳感器，為了提高測量精度，采用雙位置反饋電路對其位置進(jìn)行測量。天津大學(xué)寇曉婷在研究執(zhí)行器位置測量時(shí)，采用了高精度導(dǎo)電塑料電位計(jì)作為位置傳感器，它采用夾心結(jié)構(gòu)，較好的解決了接觸電阻大的弊端，且有如下特點(diǎn)：1）接觸電阻變化小，工作壽命很長；2）表面特別光滑，所以分辨率非常高；3）克服了以往電磁傳感器的磁滯特性，提高了系統(tǒng)的反饋性能。哈爾冰工業(yè)大學(xué)（威海）的沈毅利用連續(xù)360單圈電位器和微處理器電路實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)執(zhí)行器位置測量。連續(xù)36

7、0單圈電位器可以實(shí)現(xiàn)0360范圍的角度連續(xù)測量，微處理器電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)和計(jì)算功能，可以實(shí)現(xiàn)任意位置或角度的測量。目前國內(nèi)在自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器位置測量時(shí)，一般采用的還是電位器，包括碳膜、金屬膜以及導(dǎo)電塑料電位器。但是，這類元件反饋的位置信息精度不高，同時(shí)還存在滑動(dòng)觸點(diǎn)使用磨損的情況。而國外在執(zhí)行器位置測量時(shí)，位置傳感器就更多樣化。德國regada（瑞柯達(dá)）電動(dòng)執(zhí)行器，采用具有專利的非接觸式位置和力矩傳感器的使用，通過霍爾元件使輸出行程和輸出力矩完全線性的轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，使執(zhí)行器的控制更準(zhǔn)確、更可靠。法國伯納德公司的bernard電動(dòng)執(zhí)行器，其位置反饋途徑多，除了現(xiàn)場指示外，還有有限位開關(guān)、電位器、傳輸

8、器提供位置反饋信息。通過現(xiàn)場控制按鈕設(shè)置閥門初始位置等，亦可以通過計(jì)算機(jī)軟件預(yù)先設(shè)定后，再用紅外通訊傳輸給執(zhí)行器。3 自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器概述執(zhí)行器是自動(dòng)化技術(shù)工具中接受控制信號(hào)并對受控對象施加控制作用的裝置。執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過執(zhí)行元件直接改變生產(chǎn)過程的參數(shù)，使生產(chǎn)過程滿足預(yù)定的要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)則接受來自控制器的控制信息把它轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出（如角位移或直線位移輸出）。執(zhí)行器按所用驅(qū)動(dòng)能源分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓執(zhí)行器三種；按輸出位移的形式，執(zhí)行器有轉(zhuǎn)角型和直線型兩種。目前，應(yīng)用最廣泛的是電動(dòng)執(zhí)行器。我國電動(dòng)執(zhí)行器的研制起步較晚，是從蘇聯(lián)有觸點(diǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿制開始的

9、，60年代末、70年代初，逐步發(fā)展了ddz-2型和ddz-3型產(chǎn)品。80年代以來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)展快速，無觸點(diǎn)的dkj型角行程和dkz型直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大類產(chǎn)品進(jìn)入市場,dkj、dkz是我國最早的、唯一生產(chǎn)的電動(dòng)執(zhí)行器。目前國內(nèi)普遍使用dkj和dkz型兩大類產(chǎn)品，一些企業(yè)使用dkj、dkz的更新?lián)Q代產(chǎn)品，但在控制要求較高的實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)控制中，主要是依賴價(jià)格較高的國外智能產(chǎn)品。但是國外在電動(dòng)執(zhí)行器領(lǐng)域，著名的代表有英國的rotork(羅托克)，德國的如德國sipos（siemens positioner）、emg，法國的bernard（伯納德），美國的limitorque

10、（利米托克），這些都是代表該領(lǐng)域世界先進(jìn)水平的公司，它們的產(chǎn)品全球暢銷。圖1 自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器控制框圖汽車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)模式執(zhí)行器是角行程電動(dòng)執(zhí)行器。汽車自動(dòng)空調(diào)執(zhí)行器以普通12v直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，蝸桿帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，最終產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)械位置的移動(dòng)。汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行器主要是混和風(fēng)門執(zhí)行器、出風(fēng)模式執(zhí)行器、內(nèi)外循環(huán)執(zhí)行器。其中，混和風(fēng)門執(zhí)行器通過控制冷風(fēng)和熱風(fēng)的混合比例來調(diào)節(jié)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的溫度，它要求執(zhí)行器的位置能夠連續(xù)準(zhǔn)確的移動(dòng)；出風(fēng)模式執(zhí)行器主要是控制出風(fēng)的方向，比如除霜、吹頭、吹臉、吹腳等，它的連續(xù)性要求不高；內(nèi)外循環(huán)執(zhí)行器主要是控制車內(nèi)外流通空氣的比例，比如50%車內(nèi)空氣和50%車外空氣。在汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)模式執(zhí)行器中，混風(fēng)執(zhí)行器的位置移動(dòng)精度要求最高，只有精確控制冷熱風(fēng)的混合比例才能夠很好地控制車內(nèi)的溫度。目前，自動(dòng)空