基于模糊控制的發(fā)動機(jī)排氣緩速制動控制方法的研究

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1、基于模糊控制的發(fā)動機(jī)排氣緩速制動控制方法的研究：介紹了發(fā)動機(jī)排氣緩速器的工作原理，針對汽車在連續(xù)長下坡行駛時對安全穩(wěn)定車速的要求，提出了基于模糊控制理論的發(fā)動機(jī)排氣緩速制動控制方法，對控制器結(jié)構(gòu)和模糊控制規(guī)則進(jìn)行了設(shè)計?！　￡P(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)制動；排氣緩速；工作原理；模糊控制　?。篣464文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A：1005-2550（2013）03-0023-05　　隨著汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)的功率越來越大，設(shè)計的行駛速度越來越高。同時，由于車輛功率的增加汽車載重量相應(yīng)增加，而車輛內(nèi)部的摩擦和外部的風(fēng)阻越來越小，使得其自身的減速能力降

2、低。另一方面由于汽車保有量的快速增長，道路上汽車行駛密度上升，交通安全壓力加大。汽車自身的行車制動（主制動）已經(jīng)不能滿足車輛高速重載下的制動需求。為了確保車輛的行駛安全性能，增加緩速制動等輔助制動系統(tǒng)成為必然趨勢，我國于2012年9月1日起全面實(shí)施的新國標(biāo)《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB7258-2012），規(guī)定“車長大于9米的客車、總質(zhì)量大于12噸的貨車和所有危險貨物運(yùn)輸車應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動裝置”[1]。　　1緩速制動　　為避免長期使用行車制動系統(tǒng)造成制動失效或制動片磨損過快等問題，很多汽車上都裝有輔助制動裝置。目前在汽車

3、上運(yùn)用比較成熟的輔助制動裝置一般為緩速制動器（簡稱緩速器）。常見的緩速器有電渦流緩速器、永磁緩速器、液力緩速器及發(fā)動機(jī)緩速器等。從其安裝位置和作用機(jī)理來看，大部分都是通過對中間傳動系統(tǒng)施加反向的制動力矩來達(dá)到緩速制動的效果，制動功率較大的緩速器（如電渦流緩速器、液力緩速器等）往往體積較大，使傳動系統(tǒng)質(zhì)量增加。有些緩速器（如電渦流緩速器）工作時間較長時由于溫升較大，制動效果會大幅降低，甚至?xí)档嚼鋺B(tài)工作能力的30%左右。發(fā)動機(jī)緩速制動具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)時間短、造價低、制動功率大、性能穩(wěn)定不受溫升影響等優(yōu)點(diǎn)。并且可通過改

4、變倒拖時發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的制動功率。　　2發(fā)動機(jī)排氣緩速器的工作原理　　發(fā)動機(jī)緩速制動在制動工作過程中由車輛倒拖發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用此時發(fā)動機(jī)的泵氣損失、摩擦損失以及通過調(diào)整發(fā)動機(jī)工作過程得到壓縮功損失等實(shí)現(xiàn)緩速制動的效果。雖然各類型的發(fā)動機(jī)緩速裝置結(jié)構(gòu)不同，具體的工作過程也有所差異，但其主要的工作原理是相同的。四行程發(fā)動機(jī)的工作過程如圖1所示，分為進(jìn)氣-壓縮-作功-排氣四個行程，如果在汽車行駛過程中切斷發(fā)動機(jī)的供油，而離合器依然結(jié)合時，依靠車輪反向帶動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時發(fā)動機(jī)被動運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的功率消耗對車輛所產(chǎn)生的減速效果，即

5、為發(fā)動機(jī)拖動作用。由于發(fā)動機(jī)拖動的制動能力非常有限，因此人們不斷的對發(fā)動機(jī)被拖動時的工作過程進(jìn)行研究，并采用多種方法來影響或改變這一工作過程，以期提高發(fā)動機(jī)作為制動裝置的工作效率[2]。其中改進(jìn)方法之一就是通過開閉排氣管道來增加發(fā)動機(jī)的排氣背壓，從而增強(qiáng)制動效果，這種類型的發(fā)動機(jī)緩速制動裝置即為發(fā)動機(jī)排氣緩速器?；窘Y(jié)構(gòu)如圖2所示，在汽車制動過程中通過推桿來控制閥門的開閉程度，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的排氣阻力，從而得到不同的發(fā)動機(jī)制動功率。排氣緩速制動的制動功率通常可以達(dá)到發(fā)動機(jī)功率的60%以上，約為正常情況下發(fā)動機(jī)拖動功率的2倍。這種排氣緩速

6、器具有結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時作為輔助制動裝置可以提高主制動系統(tǒng)的使用壽命。目前大部分的重型載貨汽車和大型客車上都可以方便地加裝發(fā)動機(jī)排氣緩速器。而在排氣緩速器的制動力矩控制方面，一般采用兩種形式。一種是排氣緩速器的蝶形閥全開或者全閉，即制動力矩不可調(diào)節(jié)。另一種是排氣緩速器的蝶形閥由全開到全閉之間各個位置都可以固定，形成不同的開度，從而產(chǎn)生大小不同的制動力矩，這種方式的控制比較復(fù)雜。因此目前排氣緩速器的控制一般采用第一種形式，即制動力矩大小不可調(diào)節(jié)。針對該控制問題，本文提出基于模糊控制的發(fā)動機(jī)排氣緩速器控制方法，從而

7、使得排氣緩速控制變得較為方便?！　?基于模糊控制的發(fā)動機(jī)排氣緩速制動控制器設(shè)計　　3.1模糊控制技術(shù)的特點(diǎn)　　（1）在設(shè)計控制系統(tǒng)時無需知道被控對象的數(shù)學(xué)模型，只需要提供專業(yè)知識和熟練操作人員的經(jīng)驗或現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)。因此，模糊控制器的基本出發(fā)點(diǎn)是對現(xiàn)場操作人員或者有關(guān)專家的經(jīng)驗、知識以及操作數(shù)據(jù)加以總結(jié)和歸：介紹了發(fā)動機(jī)排氣緩速器的工作原理，針對汽車在連續(xù)長下坡行駛時對安全穩(wěn)定車速的要求，提出了基于模糊控制理論的發(fā)動機(jī)排氣緩速制動控制方法，對控制器結(jié)構(gòu)和模糊控制規(guī)則進(jìn)行了設(shè)計?！　￡P(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)制動；排氣緩速；工作原理；模糊控制　　：

8、U464文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A：1005-2550（2013）03-0023-05　　隨著汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)的功率越來越大，設(shè)計的行駛速度越來越高。同時，由于車輛功率的增加汽車載重量相應(yīng)增加，而車輛內(nèi)部的摩擦和外部的風(fēng)阻越來越