CN103452676B - 一种发动机排气制动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机排气控制系统及控制方法，本发明在排气制动自动开启控制过程中，在制动状态且离合器未分离时，控制单元采集发动机转速和制动盘温度信号，当发动机转速低于设定限值且制动盘温度超过设定限值，控制单元控制电磁阀动作，实现蝶阀自动关闭；调压反馈控制过程，蝶阀关闭后，控制单元采集排气背压信号，当超过限值时，控制单元控制蝶阀打开，压力下降后，再次进入排气制动自动开启控制过程；排气制动自动结束过程，控制单元采集到驾驶员踩离合器踏板或者油门踏板或者松开制动踏板中的任何一个信号，蝶阀开启，排气制动结束。本发明实现了排气制动自动控制，控制精度高，避免排气门二次开启现象，提高制动效能。

Description

一种发动机排气制动控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于现代交通技术领域，涉及到一种辅助制动系统，特别涉及到一种发动机排气控制系统及控制方法。

背景技术

汽车在上下坡行驶或者高速公路及城市街道行驶时，经常需要进行频繁的不同强度的制动，为了避免制动系统因温度升高而引起制动性能下降或失效，目前很多车辆都增设辅助制动系统，以帮助车辆降低速度或保持速度稳定，从而提高制动效能。

现有的排气辅助制动采用的是开关式控制，通过驾驶员按下开关按钮，电磁阀工作，使得排气制动缸推动摇臂，带动蝶阀关闭，排气制动开启，同时点亮工作指示灯。由于这种传统的机构是需要驾驶员自行操作，在制动过程中，经常可能忘记按下排气制动按钮，只采用主制动器制动，增加其工作强度，缩短了主制动器使用寿命。

传统的排气辅助制动在工作时，由于排气蝶阀的关闭，排气管内的背压逐渐增大，最后会克服弹簧预紧力，顶开排气门，出现排气门二次开启现象，使得辅助制动效能下降，同时会缩短排气门部件的使用寿命。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能实现自动控制和有效避免排气门二次开启现象的发动机排气控制系统及控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种发动机排气制动控制系统，包括信号采集单元、控制单元和执行机构，所述的信号采集单元包括制动踏板位置传感器、离合器位置传感器、发动机转速传感器、制动盘温度传感器、高温压力传感器和节气门位置传感器，所述的控制单元为微处理器，用于分析处理单元采集到的信息，所述的执行机构包括排气制动缸、摇臂机构、蝶形阀、电磁阀、储气筒和压缩机，所述的制动踏板位置传感器、离合器位置传感器、发动机转速传感器、制动盘温度传感器和节气门位置传感器通过整车CAN总线连接到控制单元上，同时控制单元与蝶形阀前端的高温压力传感器相连，用于采集压力数据；控制单元与电磁阀控制端相连，用于控制电磁阀的导通和关闭；电磁阀阀口的一端接排气制动缸，另一端接储气筒；储气筒和压缩机相连，用于给储气筒提供压缩气体；排气制动缸通过摇臂机构与蝶形阀相连；蝶形阀安装在排气管内部。

一种发动机排气制动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

A、排气制动自动开启控制：制动时，在离合器未分离状态下，控制单元采集发动机转速传感器信息和制动盘温度传感器信息，当发动机转速低于设定限值n_min时，同时制动盘温度超过设定限值T_max，此时控制单元控制电磁阀阀芯动作，使得排气制动缸和储气筒接通，储气筒由压缩机供给压缩气体，气体推动制动缸内活塞运动，带动摇臂转动，实现排气蝶阀自动关闭；

B、调压反馈控制：为了避免排气门二次开启情况，蝶形阀前端的高温压力传感器实时监测排气管背压，把信号传输给控制单元，背压未超过限值p_max时，保持蝶阀处于关闭状态；当背压值超过p_max时，控制单元控制电磁阀阀芯动作，制动缸排气，蝶形阀打开，释放排气管内的高压，当压力下降后，再次进入步骤A的排气制动自动开启控制过程；

C、排气制动自动结束控制：当驾驶员踩离合器踏板或者油门踏板或松开制动踏板时，离合器位置传感器、节气门位置传感器和制动踏板位置传感器把信息传输给控制单元，控制单元只要采集到三个传感器中任何一个信号，就会控制电磁阀阀芯动作，使得排气制动缸与大气相通，排出制动缸内压缩气体，同时在回位弹簧的作用下，阀门自动开启，排气制动结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明针对现有发动机排气制动不能自动控制的缺点，通过控制单元采集离合器位置传感器、制动踏板位置传感器、制动盘温度传感器和发动机转速传感器信号，根据这些信号控制单元分析判断主制动器制动状态和制动效能，从而控制制动蝶形阀自动开启与关闭。

2、由于本发明采用了在蝶形阀前端加装高温压力传感器，控制单元实时采集蝶形阀和排气门间的压力，通过调压反馈控制，解决了排气门二次开启问题，使得制动效能增大，能延长主制动器及排气门部件的使用寿命。

附图说明

图1是排气制动控制系统结构示意图。

图2是排气制动控制单元控制流程。

图中：1、排气制动缸；2、摇臂机构；3、蝶形阀；4、压缩机；5、储气筒；6、电磁阀；7、控制单元；8、高温压力传感器；9、排气管；10、制动踏板位置传感器；11、离合器位置传感器；12、发动机转速传感器；13、制动盘温度传感器；14、节气门位置传感器。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例

本发明由信号采集单元、控制单元7和执行机构三部分组成，如图1所示。信号采集部分包括制动踏板位置传感器10、离合器位置传感器11、发动机转速传感器12、制动盘温度传感器13、高温压力传感器8和节气门位置传感器14。控制单元7为微处理器，能够分析处理采集到的信息。执行机构包括排气制动缸1、摇臂机构2、蝶形阀3、压缩机4、储气筒5和电磁阀6组成。

本发明的控制过程包括排气制动自动开启控制、调压反馈控制和排气制动自动结束控制三部分。具体控制流程如图2所述。

如图1和图2所示，排气制动自动开启控制：控制单元7通过制动踏板位置传感器10判断汽车是否处于制动状态，再通过离合器位置传感器11判断离合器是否处于接合状态，当汽车处于非制动状态或者离合器处于分离状态，则保持排气制动蝶阀3打开。当处于制动状态并且离合器结合时，此时发动机转速传感器12检测制动状态下的发动机转速，控制单元7接收此信号，判断发动机转速是否低于设定限值n_min；同时采集制动盘温度传感器13信息，判断温度是否超过设定限值T_max，当转速低于限值且制动盘温度超过限值时，控制单元7控制电磁阀6阀芯的动作，从而控制压缩气体流动方向，推动制动缸1内活塞运动，带动摇臂机构2，实现蝶形阀3的自动关闭。若发动机转速高于设定限值或者制动盘温度低于设定限值，则保持蝶阀3打开。

调压反馈控制：排气制动蝶形阀3关闭后，随着发动机的运转，排气管内的压力逐渐增大，由式(1)可知，

$p_{\max }\frac{\mathrm{\π}({d_v}^2-{d_0}^2)}{4}=p\frac{\mathrm{\π}{d_v}^2}{4}+F---\left(1\right)$

其中，p表示发动机气缸内的压力；

p_max表示排气门到蝶阀间的背压；

d_v表示排气门直径；

d₀表示排气门气杆直径；

F表示气门弹簧预紧力；

当压力超过p_max后，会克服弹簧预紧力，顶开排气门，出现排气门二次开启现象，排气制动效能下降。为了避免这种情况，高温的压力传感器8实时监测排气管背压，把信号传输给控制单元7，当压力值超过p_max时，控制单元7控制电磁阀6阀芯动作，制动缸1排气，蝶形阀3在回位弹簧作用下打开，释放管内的高压，当压力下降后，再次进入上述排气制动自动开启控制过程。

排气制动自动结束控制：当驾驶员踩下离合器踏板或者油门踏板或者松开制动踏板，离合器位置传感器11、节气门位置传感器14和制动踏板位置传感器13就会把信号传输给控制单元，控制单元7只要接收到三个传感器中的任何一个信号，就会控制电磁阀6阀芯动作，释放制动缸1内的压缩气体，排气制动碟阀3在回位弹簧的作用下打开，排气制动结束。

Claims (1)

1.一种发动机排气制动控制系统的控制方法，所述的控制系统包括信号采集单元、控制单元(7)和执行机构，所述的信号采集单元包括制动踏板位置传感器(10)、离合器位置传感器(11)、发动机转速传感器(12)、制动盘温度传感器(13)、高温压力传感器(8)和节气门位置传感器(14)，所述的控制单元(7)为微处理器，用于分析处理单元采集到的信息，所述的执行机构包括排气制动缸(1)、摇臂机构(2)、蝶形阀(3)、电磁阀(6)、储气筒(5)和压缩机(4)，所述的制动踏板位置传感器(10)、离合器位置传感器(11)、发动机转速传感器(12)、制动盘温度传感器(13)和节气门位置传感器(14)通过整车CAN总线连接到控制单元(7)上，同时控制单元(7)与蝶形阀(3)前端的高温压力传感器(8)相连，用于采集压力数据；控制单元(7)与电磁阀(6)控制端相连，用于控制电磁阀(6)的导通和关闭；电磁阀(6)阀口的一端接排气制动缸(1)，另一端接储气筒(5)；储气筒(5)和压缩机(4)相连，用于给储气筒(5)提供压缩气体；排气制动缸(1)通过摇臂机构(2)与蝶形阀(3)相连；蝶形阀(3)安装在排气管(9)内部；

其特征在于：所述的控制系统包括以下步骤：

A、排气制动自动开启控制：制动时，在离合器未分离状态下，控制单元(7)采集发动机转速传感器(12)信息和制动盘温度传感器(13)信息，当发动机转速低于设定限值n_min时，同时制动盘温度超过设定限值T_max，此时控制单元(7)控制电磁阀(6)阀芯动作，使得排气制动缸(1)和储气筒(5)接通，储气筒(5)由压缩机(4)供给压缩气体，气体推动制动缸内活塞运动，带动摇臂转动，实现排气蝶阀自动关闭；

B、调压反馈控制：为了避免排气门二次开启情况，蝶形阀(3)前端的高温压力传感器(8)实时监测排气管(9)背压，把信号传输给控制单元(7)，背压未超过限值p_max时，保持蝶阀处于关闭状态；当背压值超过p_max时，控制单元(7)控制电磁阀(6)阀芯动作，制动缸排气，蝶形阀(3)打开，释放排气管(9)内的高压，当压力下降后，再次进入步骤A的排气制动自动开启控制过程；

C、排气制动自动结束控制：当驾驶员踩离合器踏板或者油门踏板或松开制动踏板时，离合器位置传感器(11)、节气门位置传感器(14)和制动踏板位置传感器(10)把信息传输给控制单元(7)，控制单元(7)只要采集到三个传感器中任何一个信号，就会控制电磁阀(6)阀芯动作，使得排气制动缸(1)与大气相通，排出制动缸内压缩气体，同时在回位弹簧的作用下，阀门自动开启，排气制动结束。