CAN總線技術(shù)基礎(chǔ)

CAN總線技術(shù)基礎(chǔ)CAN總線的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用?數(shù)據(jù)傳輸速度高（相對(duì)），1Mbit/s?抗干擾能力強(qiáng)（差分?jǐn)?shù)據(jù)線）?具有自我診斷能力（錯(cuò)誤偵測(cè)）

CAN總線的作用

CAN（“ControllerAreaNetwork”，控制器局域網(wǎng)）總線的作用就是將整車中各種不同的控制器連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的可靠共享，并減少整車線束數(shù)量?？梢栽O(shè)想一種極端情況，如下圖所示：

如果整車上所有的用電設(shè)備都是一個(gè)獨(dú)立的CAN總線節(jié)點(diǎn)，并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都向外發(fā)送自己當(dāng)前的狀態(tài)，并且接受來自外部的信息，那么整車的控制只需要一條CAN總線控制線和電源線就可以了！組合開關(guān)組合燈具電磁閥雨刷電機(jī)儀表傳感器會(huì)議局域網(wǎng)參會(huì)人員節(jié)點(diǎn)參會(huì)人員身份ID會(huì)議議題報(bào)文參會(huì)人員發(fā)言順序 裁定仲裁CAN總線的基本工作原理跟其他總線一樣，CAN總線的通信也是通過一種類似于“會(huì)議”的機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，只不過會(huì)議的過程并不是由一方（節(jié)點(diǎn)）主導(dǎo)，而是，每一個(gè)會(huì)議參加人員都可以自由的提出會(huì)議議題（多主通信模式），二者對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：CAN總線工作原理請(qǐng)求發(fā)言發(fā)言優(yōu)先權(quán)開始發(fā)言發(fā)言參會(huì)人員信息反饋反饋 結(jié)束發(fā)言幀起始仲裁開始發(fā)送0/1接收成功 應(yīng)答

錯(cuò)誤檢測(cè) 幀結(jié)尾一幀報(bào)文CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DataLinkLayer PhysicalLayerApplicationLayerSAEJ 1939信號(hào)傳輸、抗干擾 位定時(shí)、同步 位編解碼如何將29ID分類

j1939組織架構(gòu)協(xié)議查找

總線仲裁機(jī)制位填充機(jī)制機(jī)制

can報(bào)文幀結(jié)構(gòu) 報(bào)文打包

can總線容錯(cuò) 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率 信號(hào)電平單片機(jī)總線控制器總線收發(fā)器CAN總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

j1939本質(zhì)何為CAN收發(fā)器？按照BOSCHCAN總線標(biāo)準(zhǔn)將0或1邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電平，同時(shí)有反饋功能

CAN總線上的電平CAN2.0A/B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：總線空閑時(shí)，CAN_H和CAN_L上的電壓為2.5V在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，顯性電平（邏輯0）：CAN_H3.5V

隱性電平（邏輯1）：CAN_H2.5V

CAN_L1.5VCAN_L2.5V

顯性電平 隱性電平總線支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)目

由上表可以看出，常用的兩款CAN驅(qū)動(dòng)芯片支持的總線節(jié)點(diǎn)數(shù)目都可以滿足整車CAN節(jié)點(diǎn)需求，這不是問題?？偩€支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)目總線長(zhǎng)度的思考影響總線長(zhǎng)度的主要因素：（1）CAN總線通信的應(yīng)答機(jī)制，即成功接收到一幀報(bào)文的節(jié)點(diǎn)必須在應(yīng)答場(chǎng)的”應(yīng)答間隙“期間發(fā)送一位“顯性位”表示成功接收到一幀數(shù)據(jù)如：通信速率為250Kbit/s，傳送一個(gè)bit所需時(shí)間為：1/250×1000=4μ 那么，該信號(hào)在總線上的延時(shí)時(shí)間必須小于（2μ？）才能保證發(fā)送節(jié)點(diǎn)成功的在應(yīng)答間隙期間接收到該“顯性電平”。任何一根導(dǎo)線都可以簡(jiǎn)化為左圖所示的電路模型，可以看到，其中既有電感又有電容，因此，電流在其中傳輸并不是光速，而是需要一定的時(shí)間。對(duì)于雙絞線而言，信號(hào)在其中的傳播延時(shí)時(shí)間約為，5ns/m（典型值）。當(dāng)通信速率達(dá)到1Mbit/s時(shí)，40m的總線長(zhǎng)度，延時(shí)時(shí)間就達(dá)到200ns，而允許延時(shí)時(shí)間為600ns左右，還是不能不考慮的！注意后面同步的概念總線長(zhǎng)度的思考由上面的分析可知：

總線通信速率越高，通信距離越短，對(duì)物理傳輸線的要求就越高，在雙絞線、屏蔽線還是其他的傳輸線選擇上，通信速率是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。影響總線長(zhǎng)度的其他因素：（1）信號(hào)在節(jié)點(diǎn)ECU內(nèi)部的延時(shí)時(shí)間（2）振蕩器的容差（各個(gè)節(jié)點(diǎn)ECU內(nèi)部晶振頻率的差別）這些因素加起來就形成了CAN總線通信中總的信號(hào)延時(shí)。CAN總線的硬件抗干擾（1）共模電感作用：共模電壓有較大的感抗，差模電壓感抗為零，相當(dāng)于電感濾波。對(duì)共模電流有較大的阻礙作用。CAN總線的硬件抗干擾（2）1終端電阻終端電阻120歐姆并非固定不變，這跟使用的導(dǎo)線有關(guān)！ISO11898的推薦值何為CAN控制器？CAN控制器主要實(shí)現(xiàn)了兩部分的功能，1：數(shù)據(jù)鏈路層的全部功能；2：物理層的位定時(shí)功能也就是BOSCHCAN2.0A/B中規(guī)定的部分總線長(zhǎng)度的限制——位定時(shí)、同步

CAN總線控制器按照時(shí)間片的概念將每一個(gè)bit的時(shí)間劃分成了n個(gè)時(shí)間片。這樣做的目的就是為了實(shí)現(xiàn)CAN總線的同步、保證不同節(jié)點(diǎn)間時(shí)間的一致性。如：晶振和CANCLOCK頻率均為4MHz，那么每一個(gè)時(shí)間片最小時(shí)間就為0.25μs，通信波特率為250Kbit/s，那么每一個(gè)bit的時(shí)間就為4μs，因此，每一個(gè)bit的總的時(shí)間片數(shù)目就為16。當(dāng)然可以進(jìn)一步提高晶振頻率，使得每一個(gè)bit被劃分的更加細(xì)致。CAN2.0A/B將每一個(gè)bit的時(shí)間劃分成了4段，同步段、傳輸段、相位段1和相位段2，每一段占用一定的時(shí)間片同步的概念假設(shè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間完全一致（即晶振完全相同，沒有誤差），信號(hào)經(jīng)過T延時(shí)后到達(dá)節(jié)點(diǎn)B，此時(shí)節(jié)點(diǎn)B就以當(dāng)前時(shí)刻為基準(zhǔn)進(jìn)行位定時(shí)，因?yàn)槎叩臅r(shí)鐘完全一致，因此，節(jié)點(diǎn)B的采樣不會(huì)出現(xiàn)任何問題，即節(jié)點(diǎn)B總是能采樣到A節(jié)點(diǎn)發(fā)出的總線電平。硬同步只發(fā)送在一個(gè)幀的起始。T采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)同步的概念

假設(shè)傳輸沒有延時(shí)，但是節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的晶振有誤差，那么由上圖可以看出，雖然硬同步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是節(jié)點(diǎn)B的采樣點(diǎn)卻不能夠采樣到當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)，而是上一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，即節(jié)點(diǎn)B的時(shí)間跑的慢了。那么CAN總線控制器如何處理該問題呢？——通過重同步的機(jī)制實(shí)現(xiàn)。采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)同步的概念CAN總線控制器通過在一幀數(shù)據(jù)的傳輸過程進(jìn)行重同步保證一幀報(bào)文的順利傳輸，重同步的本質(zhì)為：增加或減少自己的位定時(shí)時(shí)間（如：增加1~2個(gè)時(shí)間片）來和總線上的其他節(jié)點(diǎn)同步。

為了實(shí)現(xiàn)重同步，CAN總線控制器必須要通過位填充實(shí)現(xiàn)，即：如果CAN總線控制器發(fā)現(xiàn)報(bào)文里有5個(gè)連續(xù)相同的位，就會(huì)在第六位填充一位相反的數(shù)據(jù)位（該數(shù)據(jù)位只是為了總線安全才考慮的），同步發(fā)生在隱性電平（邏輯1）向顯性電平（邏輯0）轉(zhuǎn)換的跳變沿。

Can總線報(bào)文幀結(jié)構(gòu)CAN總線共有四種報(bào)文：1數(shù)據(jù)幀2遠(yuǎn)程幀3錯(cuò)誤幀4過載幀數(shù)據(jù)幀定義

幀起始：1bit。從圖中看出，在幀間隙后由邏輯1（至少兩個(gè)bit）向邏輯0的跳變就被認(rèn)為是幀起始，它的作用就是為了硬同步。 仲裁場(chǎng)：由29bit的ID標(biāo)示符和IDE、SRR、RTR位構(gòu)成。IDE位用于標(biāo)示該幀是擴(kuò)展幀（29bitID）還是標(biāo)準(zhǔn)幀（11bitID）；SRR在擴(kuò)展幀中為一隱性位；RTR位為遠(yuǎn)程幀標(biāo)志位。 由上圖可以看出，11bit的基本ID首先被發(fā)送（ID28~ID18），然后在發(fā)送18bit的擴(kuò)展ID（ID17~ID0）CAN總線的仲裁機(jī)制要點(diǎn)（1）首先發(fā)送ID的29位，優(yōu)先級(jí)問題（2）總線電平由誰決定CAN總線總裁機(jī)制的實(shí)現(xiàn)也就實(shí)現(xiàn)了CAN總線的多主機(jī)模式，總線節(jié)點(diǎn)不存在誰主誰從的概念友情提示：我們可以人為的給29位的ID賦予一定的意義從而區(qū)分不同的報(bào)文類型！報(bào)文濾波

報(bào)文濾波可以通過軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)，也可以通過硬件（芯片內(nèi)部的報(bào)文濾波寄存器）實(shí)現(xiàn)，但二者實(shí)現(xiàn)的原理是相同的，如下圖所示：數(shù)據(jù)幀中的其他場(chǎng)作用控制場(chǎng)：包括兩位保留位（必須為0），和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度位（DLC0~DLC3）數(shù)據(jù)場(chǎng)：包括最多8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)CRC場(chǎng)：是一種算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，共15bit，其后跟了一位CRC界定符——為1（隱性電平）應(yīng)答場(chǎng)：為兩個(gè)1（總線電平為低電平），其中一位為應(yīng)答間隙，另一位為應(yīng)答界定符。成功接收到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)必須發(fā)送一位顯性位（總線電平為高電平）來應(yīng)答該發(fā)送節(jié)點(diǎn)，必須注意：該顯性位必須在應(yīng)答間隙期間，即1bit的時(shí)間內(nèi)將總線電平拉高。幀結(jié)尾：7個(gè)連續(xù)的1組成（隱性電平）CAN總線的偵聽機(jī)制—支持仲裁及錯(cuò)誤檢查幀聽就是發(fā)出去的數(shù)據(jù)再采樣回來，比較采樣回來的數(shù)據(jù)是否和發(fā)出的數(shù)據(jù)一致！CAN總線錯(cuò)誤檢測(cè)CAN總線通過如下幾個(gè)方面進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)（1）當(dāng)節(jié)點(diǎn)贏得總線發(fā)送權(quán)后，會(huì)對(duì)總線電平進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)送的電平和檢測(cè)到的總線電平不一致時(shí)，認(rèn)為錯(cuò)誤（2）出現(xiàn)6個(gè)連續(xù)相同的電平時(shí)，認(rèn)為是填充錯(cuò)誤（3）CRC錯(cuò)誤，接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)按照與發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)相同的方法計(jì)算數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)值，如果接收節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)包中CRC場(chǎng)的數(shù)據(jù)不一致，認(rèn)為是CRC錯(cuò)誤（4）應(yīng)答錯(cuò)誤，在應(yīng)答場(chǎng)如果沒有監(jiān)控到一個(gè)顯性電平，那么就認(rèn)定一個(gè)應(yīng)答錯(cuò)誤（5）固定位錯(cuò)誤，例如：CRC界定符等，其電平是固定的，當(dāng)監(jiān)控到該電平不相符時(shí)，認(rèn)定一個(gè)錯(cuò)誤另：總線同步機(jī)制也是CAN總線容錯(cuò)的一種方式注意：通過上面5種錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)均可以檢測(cè)到總線上的錯(cuò)誤，并通過錯(cuò)誤的累加來實(shí)現(xiàn)總線節(jié)點(diǎn)的關(guān)閉等操作CAN總線負(fù)載率計(jì)算計(jì)算例子：

假設(shè)CAN總線波特率為250Kbit/s，總線報(bào)文發(fā)送時(shí)間間隔為10ms，報(bào)文為數(shù)據(jù)幀（8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)），那么10ms內(nèi)總線能夠支持的最大報(bào)文數(shù)量為多少？第一步：根據(jù)通信波特率計(jì)算10ms總共可以發(fā)送多少bit(250000/1000)*10=2500bit第二步：計(jì)算最長(zhǎng)的一幀報(bào)文有多少個(gè)bit1sof+29id+1ide+1rtr+1srr+2r+4dlc+8*8data+16crc+2ack+7eof=128bit第三步：計(jì)算10ms內(nèi)可以支持的報(bào)文數(shù)目2500/128≈19由上面的計(jì)算可知，當(dāng)10ms間隔的報(bào)文數(shù)量超過19條時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)丟幀，總線飽和。計(jì)算報(bào)文數(shù)量也是設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)所要考慮的，可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)看負(fù)載率在多少時(shí)合適！SAEJ1939的組織架構(gòu)SAEJ1939主要包括下面的協(xié)議文檔（1）SAEJ1939-11規(guī)定了J1939協(xié)議通信的物理層（CAN總線物理層）（2）SAEJ1939-21規(guī)定了J1939協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層（3）SAEJ1939-31規(guī)定了J1939協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層（設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)ECU時(shí)遵守）（4）SAEJ1939-71規(guī)定了J1939協(xié)議的整車應(yīng)用層（5）SAEJ1939-73規(guī)定了J1939協(xié)議的診斷層（診斷儀診斷協(xié)議） 實(shí)際上J1939協(xié)議是以CAN總線通信為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上建立的更高一層的通信協(xié)議。其中J1939-21介紹了如何將29Bit的ID進(jìn)行劃分定義，J1939-71更加具體的對(duì)整車信息進(jìn)行分類定義。SAEJ1939-21發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、ABS等系統(tǒng)包含了大量的消息，如何將這些整車消息進(jìn)行分類，方便通信？J1939-21/71的本質(zhì)就是通過將29bit的ID賦予一定的含義，從而實(shí)現(xiàn)整車信息的分類管理。SAEJ1939有多少PGN?J1939數(shù)據(jù)頁0的PGN總數(shù)為239（SAE）+1（MF）+（254–240+1）*256（SAE）+256（MF）=4336也就是說，通過J1939協(xié)議，我們可以把整車信息分成4336*2個(gè)組，每一組都包含有至少1個(gè)整車參數(shù)rd1ppf8–pf3sop3p2p1fsirdreppff21ps8–ps1sa8–sa1rrrtr01PGN優(yōu)先級(jí)及PDU

由上圖可以看出，PGN的PDUFORMAT首先發(fā)送，也就是說，PF越小，優(yōu)先級(jí)越高。 因?yàn)镻DU1格式的報(bào)文PF是從0~239，可以看出，它的優(yōu)先級(jí)較高，因此，J1939將較小的PGN號(hào)分配給實(shí)時(shí)性要求較高，延時(shí)較小的報(bào)文。 其實(shí)PDU本質(zhì)上就是一幀J1939報(bào)文，它包含了ID和數(shù)據(jù)。但J1939創(chuàng)建了兩種格式的PDU（PDUFORMAT1和PDUFORMAT2），其原因就是為了：兼容更多的參數(shù)組，以便包含更多的參數(shù)，但同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)地址固定的通信方式（即某一參數(shù)組是發(fā)送到特定的ECU單元的）。 另外，為了保證私有參數(shù)組定義與SAE定義的參數(shù)組之間不相互沖突，J1939還定義了私有參數(shù)組，該參數(shù)組既有FORMAT1格式，也有FORMAT2格式Byte 0

Bit0-3

參數(shù)名稱EngTrqMode4-7保留10-7DriverDmdEngPercentTrq20-7ActualEngPercentTrq3-40-7EngSpd50-3保留4-7保留60-3保留4-7保留74-7保留發(fā)送方式周期更新速率10ms數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8P3DP0PF0xF0PS0x04SA0自定義否填充格式Intelstandard參數(shù)組名 稱EEC1ID0x0CF00400PGN61444(0x00F004)發(fā)送節(jié)點(diǎn)ECU接收節(jié)點(diǎn)*例子1J1939將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制模式、駕駛員需求轉(zhuǎn)矩、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分成一組，組號(hào)（PGN）為61444同時(shí)該P(yáng)GN為PDU2格式，PS的意義為擴(kuò)展參數(shù)組Byte 0

Bit0-1

參數(shù)名稱OverrideCtrlMode2-3ReqSpdCtrlConditions4-5OverrideCtrlModePriority6-7保留30-7ReqTrqOrTrqLmt發(fā)送方式周期更新速率10ms數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8P3DP0PF0PS0SA0x03自定義否填充格式Motorolastandard參數(shù)組名稱TSC1ID0x0C000003PGN0(0x000000)發(fā)送節(jié)點(diǎn)TCU接收節(jié)點(diǎn)ECU該報(bào)文由變速箱TCU發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，可以看出，它屬于PDU1格式，并且ps為目的地址（0x00），優(yōu)先級(jí)很高！當(dāng)然其他設(shè)備也可以接收該報(bào)文，但是發(fā)動(dòng)機(jī)必須處理該請(qǐng)求。發(fā)送方式周期更新速率1000ms數(shù)據(jù)長(zhǎng)度8P6DP0PF0xFFPS0x0BSA0x17自定義是填充格式Motorolastandard參數(shù)組名稱DisplayUintID0x18FF0B17PGN65515(0x00FF0B)發(fā)送節(jié)點(diǎn)儀表接收節(jié)點(diǎn)*例子2控制聲音報(bào)警請(qǐng)求故障碼預(yù)留功能保留參數(shù)名稱Bit0-12-34-50-7

Byte 0自定義，PDU2格式的報(bào)文查找J1939協(xié)議中規(guī)定的報(bào)文SAEJ1939-71中規(guī)定了整車應(yīng)用層中所有的報(bào)文內(nèi)容，及報(bào)文中各個(gè)參數(shù)的意義，我們可以根據(jù)PGN號(hào)來查找報(bào)文，然后根據(jù)報(bào)文中的SPN號(hào)（SAEJ1939同樣給每一個(gè)整車參數(shù)分配了一個(gè)索引號(hào)）來查找與SPN相對(duì)應(yīng)的參數(shù)的意義！基于J1939-73的診斷協(xié)議關(guān)于DTCSPN：故障的參數(shù)號(hào)，通過SPN查找故障碼表，用來確定具體的故障類型FMI：故障嚴(yán)重等級(jí)定義OC：該SPN故障發(fā)生的次數(shù)累計(jì)CM：SPN組合方式AMT系統(tǒng)故障舉例Open斷路5ShortToGND對(duì)地短路4ManufacturerAssignableSPN521794SolenoidIntakeClutchShort離合器進(jìn)氣閥OpenShortToBattery斷路對(duì)電短路53ShortToGND對(duì)地短路4ManufacturerAssignableSPN521793ClutchExhaustSolenoid離合器排氣閥OpenShortToBattery斷路對(duì)電短路53ShortToGND對(duì)地短路4ShortToBattery對(duì)電短路3ManufacturerAssignableSPN521792ClutchMainSolenoid離合器總電磁閥Fault故障11PercentClutchSlip522ClutchSlip離合器滑摩SensorCircuitHigh信號(hào)高3SensorCircuitLow信號(hào)低4ClutchCylinderPosition33ClutchPositionSensor離合器位置傳感器J1939-73中定義的FMIIDDATA0x18EA03F91字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)PRDPPFPSSACAFE00600EA03F9診斷儀的診斷流程診斷儀向TCU發(fā)送請(qǐng)求DM1的報(bào)文，可以看出，診斷儀發(fā)送的PGN為0x00EA03（PF為EA，PS為03目的地址），通過J1939-21知道，該P(yáng)GN為一個(gè)請(qǐng)求PGN，它所請(qǐng)求的PGN號(hào)為FECA（DM1）注：DM1報(bào)文也可以實(shí)時(shí)的向外發(fā)送IDDATA0x18EA03F91字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)PRDPPFPSSACAFE00600EA03F9J1939-21中定義的請(qǐng)求PGN的報(bào)文格式IDDATA0x18FECA03123456……PRDPPFPSSA數(shù)據(jù)段600FECA03字節(jié)18－7位故障指示燈狀態(tài)：00-燈滅01-燈亮6－5位紅色停止燈狀態(tài)：00-燈滅01-燈亮4－3位琥珀色警告燈狀態(tài)：00-燈滅01-燈亮2－1位保護(hù)燈狀態(tài)：00-燈滅01-燈亮字節(jié)2FF字節(jié)38－1位SPN，SPN最低有效字節(jié)8位（第8位為最高有效位）字節(jié)48－1位SPN，SPN第二字節(jié)（第8位為最高有效位）字節(jié)58－6位SPN，最高有效字節(jié)的3位（第8位為最高有效位）5－1位FMI（第5位最高有效位）字節(jié)68位SPN轉(zhuǎn)換方式：07－1位事件計(jì)數(shù)：從歷史故障到當(dāng)前故障變化的次數(shù)(如果沒有事件計(jì)數(shù)，則該字節(jié)為FF)TCU響應(yīng)診斷儀的請(qǐng)求第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡(jiǎn)意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長(zhǎng)的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤(rùn)滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長(zhǎng)達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過。滑(葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長(zhǎng)壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長(zhǎng)，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤(rùn)滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容