初稿-《機(jī)電一體化在汽車中的應(yīng)用》

PAGE14機(jī)電一體化在汽車中的應(yīng)用摘要本文從汽車空調(diào)、汽車用傳感器和電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)幾個(gè)實(shí)例入手，闡述了機(jī)電一體化在汽車上的應(yīng)用。以微機(jī)為核心的電子控制取代了傳統(tǒng)的純機(jī)械控制，明顯地提高了汽車的動(dòng)力性、加速性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，降低了環(huán)境污染。機(jī)電一體化技術(shù)將使汽車進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化，汽車，傳感器，空調(diào)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)AbstractInthispaper,autoairconditioning,automotivesensorsandelectroniccontroltostartseveralinstancesofanti-lockbrakingsystem,describedmechatronicsinautomotiveapplications.Tothecoreoftheelectroniccontrolcomputertoreplacethetraditionalpurelymechanicalcontrol,significantlyimprovedthecar'spower,speed,economyandsafety,reduceenvironmentalpollution.Mechatronicswillallowcarsintoanewera.Keywords:mechatronics,automotive,sensors,airconditioning,anti-lockbrakingsystem目錄1引言 12汽車用傳感器 12.1發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器 12.2非發(fā)動(dòng)機(jī)用汽車傳感器 32.2.1車速傳感器 31、磁電式車速傳感器 42、霍爾式車速傳感器 52.2.2車內(nèi)、外空氣溫度傳感器 61、車內(nèi)、外空氣溫度傳感器的識(shí)別 62、車內(nèi)、外空氣溫度傳感器的檢測 63汽車的空調(diào)系統(tǒng) 73.1汽車的基本空調(diào)系統(tǒng) 73.2基本組成 73.2.1空調(diào)系統(tǒng)的核心——壓縮機(jī) 84電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 94.1輪速傳感器 94.2壓力調(diào)節(jié)器 124.3電子控制裝置 125總結(jié) 12參考文獻(xiàn) 141引言汽車的機(jī)電一體化是汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)電一體化的定義就是運(yùn)用當(dāng)今先進(jìn)的電子技術(shù)達(dá)到改造各種機(jī)械設(shè)備的傳統(tǒng)電器線路及開發(fā)新產(chǎn)品和新的制造方式。機(jī)電一體化技術(shù)目前越來越廣泛被采用于鋼鐵、電力、石油化工、采礦冶金、汽車、造船、航空工程以及機(jī)床、家電等工業(yè)上?，F(xiàn)在，無論是實(shí)現(xiàn)單機(jī)的全自動(dòng)化操作或者是機(jī)組群的聯(lián)動(dòng)控制直至整個(gè)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化控制，機(jī)電一體化技術(shù)都為廣大工程技術(shù)人員所采用。隨著微電子技術(shù)、新空調(diào)技術(shù)、防抱死技術(shù)和傳感器技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)電一體化使汽車煥然一新?，F(xiàn)代和未來的“汽車”逐步向滿足人類需求的“舒適、安全、操縱簡便以及節(jié)油、污染小”等方向發(fā)展。要滿足這些需求主要依賴于汽車機(jī)電一體化水平的提高，依賴于汽車用電子產(chǎn)品和傳感器產(chǎn)品技術(shù)水平的提高。2汽車用傳感器2.1發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器傳感器技術(shù)是汽車的機(jī)電一體化最重要的一環(huán)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)已實(shí)現(xiàn)用微機(jī)系統(tǒng)控制，各種傳感器的并用使汽車更容易被控制。表2-l汽車用傳感器及其檢測對(duì)象項(xiàng)目檢測量及檢測對(duì)象：溫度、冷卻水、排出氣體(催化劑)、吸入空氣、發(fā)動(dòng)機(jī)油、室外(內(nèi))空氣等壓力吸氣壓(計(jì)示壓力、絕對(duì)壓力)、大氣壓、燃燒壓、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、制動(dòng)壓、種種泵壓、輪胎壓轉(zhuǎn)數(shù)與速度曲軸轉(zhuǎn)角、曲軸轉(zhuǎn)數(shù)、車輪速度、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、車速加速度負(fù)加速度流量吸入空氣量、燃料流量、排氣再循環(huán)裝置、二次空氣量液量燃料、冷卻水、電池液、洗窗器液、發(fā)動(dòng)機(jī)油、制動(dòng)油位移方位節(jié)流閥開口度、排氣再循環(huán)閥升降度、車高(懸置、位移)、行駛距離、行駛方位排出氣體Ｏ2、CO、NOx、碳?xì)浠衔?、集油煙其他轉(zhuǎn)矩、爆震、料酒精成分、濕度、玻璃結(jié)霜、鑒別飲酒和睡眠狀態(tài)、電池、電壓、電池儲(chǔ)能多寡、燈泡斷線、荷重、沖擊物、輪胎失效率發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器的精度多以％表示。這個(gè)％數(shù)值必須在各種不同條件下滿足燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和排氣污染指標(biāo)規(guī)定的控制，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)基本上就是控制曲軸的轉(zhuǎn)角位置。利用傳感器可測出曲軸轉(zhuǎn)角位置，計(jì)算點(diǎn)火提前角，并用微機(jī)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其信號(hào)以時(shí)序脈沖形式輸出。燃料供給信號(hào)可以用兩種方法獲得。一種是直接測量空氣的質(zhì)量流量；另一種是檢測曲軸位置，再由歧氣管絕對(duì)壓力(MAP)和溫度計(jì)算出每個(gè)汽缸的空氣量。燃料控制環(huán)路多采用第二種方法或采用測量空氣質(zhì)量流量的方法。因此MAP傳感器和空氣質(zhì)量流量傳感器都是重要的汽車傳感器。MAP傳感器有膜盤線性差動(dòng)變換傳感器、電容盒MAP傳感器和硅膜壓力傳感器、空氣流量傳感器等。離子遷移式、熱絲式、葉片式傳感器是真正的空氣質(zhì)量流量計(jì)。渦流式、禍輪式是測量空氣流速的，需把它換算成質(zhì)量流量。為算出恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火時(shí)刻，需要檢測曲軸轉(zhuǎn)角指示脈沖、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷三個(gè)參量。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷可用歧氣管負(fù)壓換算。在美國的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，雖然前兩個(gè)參量均用曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器測量，但控制環(huán)路的組成方法不同。有的系統(tǒng)直接測量歧氣管負(fù)壓，有的系統(tǒng)用類似MAP傳感器的傳感器測量環(huán)境空氣壓力(AAP)，用減法算出歧氣管負(fù)壓。后者可用準(zhǔn)確的環(huán)境空氣壓力完成海拔高度修寬的空燃比范圍內(nèi)的工作，因而并不要求計(jì)算化學(xué)當(dāng)量。由于汽車要便于對(duì)燃料供給和廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路進(jìn)行微調(diào)，所以在點(diǎn)火環(huán)路中，歧氣管負(fù)排氣標(biāo)準(zhǔn)的確定，需從根本上改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況。為此，很多汽車采用了一種三元催化系統(tǒng)——三元催化劑。只有廢氣比例較小時(shí)，才能有效地凈化HC、CO和NOx。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)必須正確計(jì)算化學(xué)當(dāng)量的7％范圍內(nèi)的工作。帶催化劑的發(fā)動(dòng)機(jī)可看作氣體發(fā)生器。按要求需在燃料供給環(huán)路中加裝氧環(huán)路，這一環(huán)路的關(guān)鍵傳感器是氧傳感器。它可以檢測廢氣中是否存在過剩的氧氣。氧化鋯氧傳感器和二氧化鈦氧傳感器可以完成此項(xiàng)工作。為了確定發(fā)動(dòng)機(jī)的初始條件或隨時(shí)進(jìn)行狀態(tài)修正，還需使用一些其他傳感器，如空氣溫度和冷卻水溫度傳感器等。最新式的汽車中，不少還安裝了爆震傳感器，是由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在中間或高負(fù)荷狀態(tài)下振動(dòng)較大。過去的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)是在很從而帶來許多問題，安裝爆震傳感器后，當(dāng)振動(dòng)超過某一限度時(shí)，就自動(dòng)推遲點(diǎn)火時(shí)間，直至振動(dòng)減弱到要求范圍為止。即發(fā)動(dòng)機(jī)在無激烈振動(dòng)時(shí)提前點(diǎn)火，從而找出最佳超前量。2.2非發(fā)動(dòng)機(jī)用汽車傳感器為了提高汽車的安全、可靠、操縱方便及舒適性，還采用了非發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器，如表2-2所示。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的各類傳感器直接或稍加改進(jìn)，即可作為汽車非發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器使用。表2-2非發(fā)動(dòng)機(jī)用汽車傳感器項(xiàng)目 傳感器防打滑的制動(dòng)器 對(duì)地速度傳感器，車輛轉(zhuǎn)速傳感器液壓轉(zhuǎn)向裝量車速傳感器，油壓傳感器速度自動(dòng)控制系統(tǒng)車速傳感器，加速踏板位置傳感器輪胎壓力傳感器自動(dòng)空調(diào)車內(nèi)溫度傳感器，吸氣溫度傳感器亮度自動(dòng)控制光傳感器電子式駕駛車速傳感器，氣流連度傳感器自動(dòng)門鎖系統(tǒng)磁傳感器2.2.1車速傳感器車速傳感器檢測電控汽車的車速，控制電腦用這個(gè)輸入信號(hào)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，自動(dòng)變速器的變扭器鎖止，自動(dòng)變速器換檔及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的開閉和巡航定速等其它功能。車速傳感器的輸出信號(hào)可以是磁電式交流信號(hào)，也可以是霍爾式數(shù)字信號(hào)或者是光電式數(shù)字信號(hào)，車速傳感器通常安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼或變速器殼內(nèi)，車速傳感器信號(hào)線通常裝在屏蔽的外套內(nèi)，這是為了消除有高壓電火線及車載電話或其他電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁及射頻干擾，用于保證電子通訊不產(chǎn)生中斷，防止造成駕駛性能變差或其他問題，在汽車上磁電式及光電式傳感器是應(yīng)用最多的兩種車速傳感器，在歐洲、北美和亞洲的各種汽車上比較廣泛采用磁電式傳感器來進(jìn)行車速(VSS)、曲軸轉(zhuǎn)角(CKP)和凸輪軸轉(zhuǎn)角(CMP)的控制，同時(shí)還可以用它來感受其它轉(zhuǎn)動(dòng)部位的速度和位置信號(hào)等，例如壓縮機(jī)離合器等。1、磁電式車速成傳感器

磁電式車速傳感器是一個(gè)模擬交流信號(hào)發(fā)生器，它們產(chǎn)生交變電流信號(hào)，通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成。這兩個(gè)線圈接線柱是傳感器輸出的端子，當(dāng)由鐵質(zhì)制成的環(huán)狀翼輪(有時(shí)稱為磁組輪)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過傳感器時(shí)，線圈里將產(chǎn)生交流電壓信號(hào)。

磁組輪上的逐個(gè)齒輪將產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的系列脈沖，其形狀是一樣的。輸出信號(hào)的振幅(峰對(duì)峰電壓)與磁組輪的轉(zhuǎn)速成正比(車速)，信號(hào)的頻率大小表現(xiàn)于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。傳感器磁芯與磁組輪間的氣隙大小對(duì)傳感器的輸入信號(hào)的幅度影響極大，如果在磁組輪上去掉一個(gè)或多個(gè)齒就可以產(chǎn)生同步脈沖來確定上止點(diǎn)的位置。這會(huì)引起輸出信號(hào)頻率的改變，而在齒減少時(shí)輸出信號(hào)幅度也會(huì)改變，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電腦或點(diǎn)火模塊正是靠這個(gè)同步脈沖信號(hào)來確定觸發(fā)電火時(shí)間或燃油噴射時(shí)刻的。

測試步驟

可以將系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輪頂起，來模擬行駛時(shí)的條件，也可以將汽車示波器的測試線加長，在行駛中進(jìn)行測試。

波形結(jié)果

車輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，波形信號(hào)在示波器顯示中心處的零伏平線上開始上下跳動(dòng)，并隨著車速的提高跳動(dòng)越來越高。波形顯示與例子十分相似，這個(gè)波形是在大約30英里/小時(shí)的速度下記錄的，它又不像交流信號(hào)波形，車速傳感器產(chǎn)生的波形與曲軸和凸輪軸傳感器的波形的形狀特征是十分相似的。

通常，波形在零伏線上下的跳變是非常對(duì)稱的，車速傳感器的信號(hào)的振幅隨車速增加。速度越快波形幅值就越高，而且車速增加，波形頻率也將增加，示波器將顯示有較多的波形震蕩。

確定振幅、頻率和形狀等關(guān)鍵的尺度是正確的、可重復(fù)的、有規(guī)則的、可預(yù)測的。這是指波峰的幅值正常，兩脈沖間的時(shí)間不變，形狀是不變的且可預(yù)測的，尖峰高低不平是因傳感器的磁芯與磁組輪相碰所引起的，這可能是有傳感器的軸襯或傳動(dòng)部件不圓造成的，尖峰丟失是損壞缺點(diǎn)的磁組輪造成的。

不同型式的傳感器，其波形的峰值電壓和形狀有輕微的差異，另外由于傳感器內(nèi)部是一個(gè)線圈，所以故障是與溫度有關(guān)的，在大多數(shù)情況下波形會(huì)變得短很多，變形也很大，同時(shí)還可能設(shè)定故障碼(DTC)，故障在示波器上顯示的搖動(dòng)線束，這可以更進(jìn)一步確定磁電式傳感器是造成故障的根本原因，車速傳感器信號(hào)輸出最常見的故障是根本不產(chǎn)生信號(hào)，但如果駕駛汽車時(shí)波形是齊直的直線，那么應(yīng)該先檢查示波器和傳感器的連線，確定電路有沒有對(duì)地搭鐵，確認(rèn)零部件能否轉(zhuǎn)動(dòng)(塑料齒輪有沒有咬死等)確認(rèn)傳感器氣隙是否正常，然后再斷定傳感器。2、霍爾式車速傳感器

霍爾效應(yīng)傳感器[4](開關(guān))在汽車應(yīng)用中是十分特殊的，這主要是由于變速器周圍空間位置沖突，霍爾效應(yīng)傳感器是固體傳感器，它們主要應(yīng)用在曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸位置上，用于開關(guān)點(diǎn)火和燃油噴射電路觸發(fā)，它還應(yīng)用在其它需要控制轉(zhuǎn)動(dòng)部件的位置和速度控制電腦電路中。

霍爾效應(yīng)傳感器或開關(guān)，由一個(gè)幾乎完全閉合的包含永久磁鐵和磁極部分的磁路組成，一個(gè)軟磁鐵葉片轉(zhuǎn)子穿過磁鐵和磁極間的氣隙，在葉片轉(zhuǎn)子上的窗口允許磁場不受影響的穿過并到達(dá)霍爾效應(yīng)傳感器，而沒有窗口的部分則中斷磁場，因此，葉片轉(zhuǎn)子窗口的作用是開關(guān)磁場，使霍爾效應(yīng)象開關(guān)一樣地打開或關(guān)閉，這就是一些汽車廠商將霍爾效應(yīng)傳感器和其它類似電子設(shè)備稱為霍爾開關(guān)的原因，該組件實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)設(shè)備，而它的關(guān)鍵功能部件是霍爾效應(yīng)傳感器。

測試步驟

將驅(qū)動(dòng)輪頂起模擬行使?fàn)顟B(tài)，也可以將汽車示波測試線加長進(jìn)行行駛的測試。

波形結(jié)果

當(dāng)車輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾效應(yīng)傳感器開始產(chǎn)生一連串的信號(hào)，脈沖的個(gè)數(shù)將隨著車速增加而增加，與圖例相像，這是大約30英里/小時(shí)記錄的，車速傳感器的脈沖信號(hào)頻率將隨車速的增加而增加，但位置的占空比在任何速度下保持恒定不變。車速傳感器越高，在示波器上的波形脈沖也就越多。

確認(rèn)從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖的幅度，頻率和形狀是一致的，這就是說幅度夠大通常等于傳感器的供電電壓，兩脈沖間隔一致，形狀一致，且與預(yù)期的相同。

確定波形的頻率與車速同步，并且占空比決無變化，還要觀察如下內(nèi)容：觀察波形的一致性，檢查波形頂部和底部尖角。

觀察幅度的一致性：波形高度應(yīng)相等，因?yàn)榻o傳感器的供電電壓是不變的。有些實(shí)例表明波形底部或頂部有缺口或不規(guī)則。

這里關(guān)鍵是波形的穩(wěn)定性不變，若波形對(duì)地電位過高，則說明電阻過大或傳感器接地不良。

觀察由行駛性能問題的產(chǎn)生和故障碼出現(xiàn)而誘發(fā)的波形異常，這樣可以確定與顧客反映的故障或行駛性能故障產(chǎn)生的根本原因直接有關(guān)信號(hào)問題。

雖然霍爾效應(yīng)傳感器一般設(shè)計(jì)能在高至150℃溫度下運(yùn)行，但它們的工作仍然會(huì)受到溫度的影響，許多霍爾效應(yīng)傳感器在一定的溫度下(冷或熱)會(huì)失效。

如果示波器顯示波形不正常，檢查被干擾的線或連接不良的線束，檢查示波器和連線，并確定有關(guān)部件轉(zhuǎn)動(dòng)正常(如：輸出軸、傳感器轉(zhuǎn)軸等)。當(dāng)示波器顯示故障時(shí)，搖動(dòng)線束，這可以提供進(jìn)一步判斷，以確認(rèn)霍爾效應(yīng)傳感器是否是故障的根源。2.2.2車內(nèi)、外空氣溫度傳感器1、車內(nèi)、外空氣溫度傳感器的識(shí)別 車內(nèi)、外空氣溫度傳感器[4]用于測量車內(nèi)、車外的空氣溫度，為汽車空調(diào)控制系統(tǒng)工作溫度的控制提供信息。車內(nèi)、外空氣溫度傳感器用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻制成。當(dāng)車外空氣溫度發(fā)生變化時(shí)，傳感器的電阻值發(fā)生變化，溫度升高時(shí)，電阻值減??；溫度降低時(shí)，電阻值增大。車外空氣溫度傳感器與車內(nèi)空氣溫度傳感器在空調(diào)系統(tǒng)中與電位計(jì)串聯(lián)，當(dāng)車外空氣溫度變化時(shí)，車外空氣溫度傳感器的電阻值也隨之發(fā)生變化，這時(shí)，空調(diào)控制系統(tǒng)起動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保持車內(nèi)溫度恒定在設(shè)定范圍。車外空氣溫度傳感器一般安裝在汽車前部。2、車內(nèi)、外空氣溫度傳感器的檢測空調(diào)器控制器總成內(nèi)、外空氣溫度信息控制空調(diào)器的工作，室內(nèi)溫度不能保持恒定時(shí)空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障，這時(shí)應(yīng)檢查車內(nèi)、外空氣溫度傳感器，判斷工作狀況。雷克薩斯LS400轎車車內(nèi)、外空氣溫度傳感器的檢查內(nèi)容如下。（1）車內(nèi)空氣溫度傳感器的檢查：拆下儀表板下連接板，拔下傳感器連接器接頭，用萬用表測量傳感器連接器接頭端子1和2之間的電阻。（2）車外空氣溫度傳感器的檢查：拆下汽車散熱器護(hù)柵，拔下傳感器連接器接頭，用萬用表測量傳感器連接器接頭端子1和2之間的電阻。3汽車的空調(diào)系統(tǒng)3.1汽車的基本空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過不斷發(fā)展和元件的改進(jìn)、功能完善和電子化，最終發(fā)展成為自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)[5]的特點(diǎn)為：空氣流動(dòng)的路線和方向可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，并迅速達(dá)到所需的最佳溫度；在天氣不很熱時(shí)使用設(shè)置的“經(jīng)濟(jì)檔”控制，使空壓機(jī)關(guān)掉，但仍有新鮮空氣進(jìn)入車內(nèi)。既保證一定的舒適性，又節(jié)省制冷系統(tǒng)燃料，具有自動(dòng)診斷功能，迅速查出空調(diào)系統(tǒng)存在或“曾經(jīng)”出現(xiàn)過的故障，給檢測維修帶來方便。3.2基本組成它一般由操縱顯示裝置、控制和調(diào)節(jié)裝置、空調(diào)電機(jī)拉制裝置以及各種傳感器和自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、各種開關(guān)組成。溫度傳感器是系統(tǒng)中應(yīng)用最多的，一般是采用NTC熱敏電阻。它是用錳、鈷、鎳、等金屬氧化物，按特定的工藝鍘成的熱敏元件。有兩個(gè)相同的外部溫度傳感器，分別安裝在蒸發(fā)器殼體和散熱器罩背后，計(jì)算機(jī)感知這兩個(gè)檢測值，一般用低值計(jì)算。因?yàn)樵谛旭倳r(shí)和停止時(shí)溫度會(huì)有很大差別。圖中高壓傳感器實(shí)際上是一個(gè)溫度傳感器。是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，起保護(hù)作用。它裝在冷凝器和膨脹閥之間，以保證壓縮機(jī)在超壓的情況下正常工作。例如散熱風(fēng)扇損壞時(shí)，關(guān)閉并被保護(hù)，各種開關(guān)有防霜開關(guān)、外部溫度開關(guān)、高低壓保護(hù)開關(guān)[6]、自動(dòng)跳合開關(guān)等當(dāng)外部溫度小于5度時(shí)，可通過外部溫度開關(guān)關(guān)掉壓縮機(jī)電磁離合器。自動(dòng)跳合開關(guān)的作用是在加速、急踩油門踏扳時(shí)，關(guān)掉壓縮機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的功率加速，然后再自動(dòng)接通壓縮機(jī)。自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)無疑帶來很大便利，但也使系統(tǒng)更為復(fù)雜。給維修帶來很大困難因此必須采用自動(dòng)診斷系統(tǒng)。Audi車采用的自動(dòng)診斷系統(tǒng)是采用頻道代碼進(jìn)行自動(dòng)診斷的。即在設(shè)定的自檢方式下，將空調(diào)系統(tǒng)的各需檢測的內(nèi)容分門別類地分到各頻道，在各個(gè)頻道里用不同的代碼表示不同的意義。然后檢閱有關(guān)的專用手冊(cè)，便可確定系統(tǒng)各部件的狀態(tài)了。3.2.1空調(diào)系統(tǒng)的核心壓縮機(jī)作為汽車空調(diào)裝置的核心壓縮機(jī)[7]技術(shù)的發(fā)展一直備受世界各國汽車制造商所關(guān)注，第一代壓縮機(jī)——曲柄連桿式結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)已在小排量壓縮機(jī)中所消失，現(xiàn)在只存在于大客車空調(diào)裝置中，而且，還有待被大排量十缸斜盤式壓縮機(jī)（排量超過300厘米/轉(zhuǎn)）取代的趨勢(shì)。作為第二代的軸向型壓縮機(jī)（搖盤式和斜盤式壓縮機(jī)）一直是汽車空調(diào)壓縮機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品，約占所有壓縮機(jī)產(chǎn)品的70％，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，軸向型壓縮機(jī)不但可以做到小型輕量化。而且，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)10000轉(zhuǎn)/分以上。特別是軸向型壓縮機(jī)率先實(shí)現(xiàn)了無級(jí)可變排量控制。第三代壓縮機(jī)——旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)由于其體積和重量可以做得最小，易于在狹小的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)進(jìn)行布置，加之噪聲、振動(dòng)小，容積效率高等優(yōu)點(diǎn)，也特別受到汽車制造商的青睞。產(chǎn)量有連年上升的趨勢(shì)。代表著壓縮機(jī)最高技術(shù)水平的第四代壓縮機(jī)——渦旋式壓縮機(jī)由于突破了制造技術(shù)上的難點(diǎn)正在突飛猛進(jìn)地發(fā)展著。渦旋式壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12000轉(zhuǎn)/分以上，容積效率比活塞式壓縮機(jī)可高達(dá)60％，且噪聲小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。以可變排量壓縮機(jī)為例說明壓縮機(jī)的工作原理：工作原理變排量壓縮機(jī)都是相似的，不同之處在于電控式的控制閥具有一電磁單元操縱和顯示單元從蒸發(fā)器出風(fēng)溫度傳感器獲得信號(hào)作為輸入信息，從而對(duì)壓縮機(jī)的功率進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)?？刂崎y由機(jī)械元件和電磁單元組成。機(jī)械元件按著低壓側(cè)的壓力關(guān)系借助于一位于控制閥低壓區(qū)的壓力敏感元件來影響調(diào)節(jié)。電磁單元由操縱和顯示單元通過500Hz的通斷頻率進(jìn)行控制。在無電流的狀態(tài)下，閥門開啟，高壓腔和壓縮機(jī)曲軸箱相通，高壓腔的壓力和曲軸箱的壓力達(dá)到平衡。全負(fù)荷時(shí)，閥門關(guān)閉，曲軸箱和高壓腔之間的通道被隔斷，曲軸箱的壓力下降，斜盤的傾斜角度加大直至達(dá)到100%的排量；關(guān)掉空調(diào)或所需的制冷量較低時(shí)，閥門開啟，曲軸箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的傾斜角度減小直至低于2%的排量。當(dāng)系統(tǒng)的低壓較高時(shí)，真空膜盒被壓縮，閥門挺桿被松開，繼續(xù)向下移動(dòng)，使得高壓腔和曲軸箱進(jìn)一步被隔離，從而使壓縮機(jī)達(dá)到100%的排量；當(dāng)系統(tǒng)的吸氣壓力特別低時(shí)，壓力元件被釋放，使挺桿的調(diào)節(jié)行程受到限制，這就意味著高壓腔和曲軸箱不再能完全被隔斷，從而使壓縮機(jī)的排量變小。內(nèi)控可變排量壓縮機(jī)的變排量機(jī)械控制原理與電控式的是完全相同的，不同之處在于，內(nèi)控式的控制閥是經(jīng)過設(shè)計(jì)設(shè)定在系統(tǒng)的最佳低壓工作壓力值下工作，明白了曲軸箱的壓力和高壓壓力和低壓壓力之間的關(guān)系后，維修檢測將異常方便和準(zhǔn)確。電控調(diào)節(jié)可變排量汽車空調(diào)壓縮機(jī)離合器詳細(xì)原理解剖：新結(jié)構(gòu)皮帶輪離合器，電控調(diào)節(jié)變排量壓縮機(jī)采用了新結(jié)構(gòu)皮帶輪。皮帶盤由皮帶輪和隨動(dòng)輪組成，通過一橡膠元件將皮帶輪和隨動(dòng)輪有力地連接起來。當(dāng)壓縮機(jī)因損壞而卡死時(shí)，隨動(dòng)輪和皮帶輪之間的橡膠元件的傳遞力急劇增大，皮帶輪在旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑾鹉z元件擠壓到卡死的隨動(dòng)輪上，橡膠元件產(chǎn)生變形，對(duì)隨動(dòng)輪產(chǎn)生的壓力增大，隨動(dòng)輪隨之產(chǎn)生變形直至隨動(dòng)輪和皮帶輪之間脫離連接，從而避免了皮帶傳動(dòng)的損壞。隨動(dòng)輪的變形量取決于橡膠元件溫度的高低，橡膠元件的彈性取決于結(jié)構(gòu)件的溫度。由于橡膠元件和隨動(dòng)輪的形變，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶傳動(dòng)的損壞，同時(shí)防止了諸如水泵和發(fā)電機(jī)的損壞，起到了動(dòng)力的過載保護(hù)的作用。4電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)[8](ABS)是提高汽車行駛安全性的一個(gè)重要裝置。它的主要功用是防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪打滑和車輪抱死。該系統(tǒng)主要由輪速傳感器、壓力調(diào)節(jié)器[9]和電子控制裝置3部分組成。4.1輪速傳感器由于磁電式傳感器工作穩(wěn)定可靠，幾乎不受溫度、灰塵等環(huán)境因素的影響，所以，目前在汽車中使用的輪速傳感器[10]廣泛采用變磁阻式電磁傳感器。變磁阻式輪速傳感器由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子包括感應(yīng)線圈和磁頭(為永久磁鐵構(gòu)成的磁級(jí))兩部分。轉(zhuǎn)子可以是齒圈或齒輪兩種形式。齒輪形式的轉(zhuǎn)子如圖4-1所示。磁頭固定在磁極支架上，支架固定在長軸上，齒圈通過輪轂、制動(dòng)轂連為一體，長軸穿過車輪與內(nèi)部的軸承配合，如圖4-2所示。4-1輪速傳感器及安裝示意圖轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與車輪的角速度成正比。轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器轉(zhuǎn)子的齒頂、齒間的間隙交替地與磁極接近、離開，使定子感應(yīng)線圈中的磁場周期性的變化，在線圈中感應(yīng)出交流正弦波信號(hào)?？刂圃囼?yàn)臺(tái)使車輪運(yùn)轉(zhuǎn)在各種工況，對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了變磁阻式輪速傳感器產(chǎn)生的信號(hào)具有如下特征：(1)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)為接近零均值的正弦波信號(hào)。(2)正弦波信號(hào)的幅值受氣隙間隔(磁頭與齒圈間的氣隙，一般在1.0mm左右為最理想)和車輪轉(zhuǎn)速的影響。氣隙間隔越小，車輪速度越高，正弦波信號(hào)的幅值越大。(3)正弦波信號(hào)的頻率受齒圈的齒數(shù)和車輪轉(zhuǎn)速的影響，為每秒鐘經(jīng)過磁頭線圈的齒數(shù)，即等于齒圈齒數(shù)乘以每秒鐘的輪速。變磁阻式輪速傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)如圖4-2所示。試驗(yàn)?zāi)M的是BJ212車型的前輪，用轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速模擬車速。當(dāng)控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為3km/h時(shí)，88齒的傳感器產(chǎn)生正弦波信號(hào)的幅值約為1V，其頻率為31Hz；當(dāng)控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為100km/h時(shí)，傳感器產(chǎn)生的正弦波信號(hào)的幅值約為7V，其頻率為1037Hz。由于齒輪加工產(chǎn)生的毛刺和其它環(huán)境因素的影響，實(shí)際信號(hào)為在上述信號(hào)中疊加了一定頻率成分干擾信號(hào)，見圖4-2。4-2不同車速時(shí)輪速傳感器的輸出信號(hào)將輪速傳感器輸出的每個(gè)正弦波信號(hào)調(diào)理整形產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，后續(xù)電路對(duì)方波信號(hào)的處理可有以下幾種方法：(1)直接送單片機(jī)的T0記數(shù)，用T1作定時(shí)器。在每個(gè)T1定時(shí)時(shí)間內(nèi)讀出T0的記數(shù)值，經(jīng)計(jì)算得到輪速；(2)將方波信號(hào)先進(jìn)行F/V轉(zhuǎn)換，再由單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換而得到輪速；(3)方波信號(hào)送單片機(jī)的外部中斷/INT0引腳，將其設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式，用T1作定時(shí)器對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行周期測量，經(jīng)計(jì)算得到輪速。第一種方法在低速時(shí)所測得的輪速誤差較大。假定輪速不變，每個(gè)T1定時(shí)時(shí)間讀一次T0的記數(shù)值，在T1i和T1i+1時(shí)間內(nèi)讀得數(shù)值由于讀數(shù)時(shí)磁頭與齒頂?shù)奈恢藐P(guān)系有時(shí)會(huì)相差1，輪速較低時(shí)，T1定時(shí)時(shí)間內(nèi)T0的記數(shù)值較小，因而相對(duì)誤差較大，導(dǎo)致輪速識(shí)別的門檻值過高。第二種方法可提高低速時(shí)的測量準(zhǔn)確度，但增加了硬件F/V和A/D轉(zhuǎn)換芯片的開支。第三種方法可以在不增加硬件開支的前提下，有效地提高低速時(shí)的測量準(zhǔn)確度?？傊?，輪速傳感器充分發(fā)揮了磁感應(yīng)式傳感器的潛能，具有車速識(shí)別的門檻值低(3km/h)、測量準(zhǔn)確度高、實(shí)用性和抗干擾性強(qiáng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合在汽車運(yùn)動(dòng)環(huán)境中使用，且易于與其它測控節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。4.2壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器的主要功用是轉(zhuǎn)換電子控制裝置的指令。當(dāng)它接到電子控制裝置的指令后，自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)器中的壓力。它主要由回油泵、存儲(chǔ)器(每個(gè)制動(dòng)回路一個(gè))和電磁閥等構(gòu)成。4.3電子控制裝置電子控制裝置[11]的主要功用是接收傳感器送來的電信號(hào)，先對(duì)信號(hào)進(jìn)行測量比較、分析放大和判斷處理，然后通過精確計(jì)算，得出制動(dòng)滑轉(zhuǎn)率和車輪角加速度，最后將指令信號(hào)送至壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的任務(wù)。5總結(jié)