半挂车配件基于压力和位移传感器的汽车节胎系统

半挂车配件基于压力和位移传感器的汽车节胎系统：

摘要：针对大吨位的运输车辆（特别是半挂车）轮胎磨损严重，空载时造成轮胎无谓磨损及耗油等问 题，介绍了基于压力和位移双传感器汽车智能节胎系统，通过机电一体化智能节胎的新方法，可以自适应 调节汽车在重载时挂车三桥12轮工作，而当空载时挂车均为单桥4轮工作「从而减少了约30 %的轮胎 磨损，实现节胎、节能、延长车辆的使用寿命和保证安全行车目的。

关键词：压力和位移传感器；智能节胎；自适应调节

0引言

目前，国内公路运输业成本高、利润低是普遍存在的 问题。经过大量的调查得知，轮胎成本约占汽车总成本的 25%。以集装箱运输为例，在常规情况下，车辆行驶空载 和载重的里程比例为1: 1，在重载情况下，挂车部分的轮 胎所承受的是“总质量负荷'空载情况下承受的是“整备 质量负荷”（包括空集装箱重量）。因此，轮胎不合理磨损 在所难免C

本文作者就此问题，设计研制了一套基于压力和位移 双传感器感应的汽车智能节胎系统，通过机电一体化智能 节胎的新方法，可以自适应调节汽车在重载时挂车三桥12 轮工作，而当空载时挂车均为单桥4轮工作，从而减少了约 30%的轮胎磨损，实现节胎、节能、延长车辆的使用寿命和 保证安全行车的目的。

套能够使大梁与轮轴之间产生距离变化的一种“摆动式阻 尼器”。电控制部分由压力传感器、行程开关、继电器、单片 机及控制系统、3位四通电磁换向阀、位移传感器及压力开 关等部件组成。

1.2 半挂车配件工作原理

图2所示为该系统控制原理框图：

功率自动调节器

摆动式阻尼器 及其液压传动 系统

制动效果自动补偿器

图2系统控制原理框图 

其原理是：（1)当半挂汽车载荷减轻到某一重量时，智 能系统开始工作，压力传感器的电信号传至继电器,通过继 电器来控制3位四通电磁换向阀的工作状态和接通功率调 节器中的电磁阀，发动机的瞬时功率随即增大，双作用油缸 的活塞继电器来控制3位四通电磁换向阀从零位开始动 作，经传动臂、传动杆推动摆动式阻尼器由水平位置向纵向 位置摆动：达到规定位移量后，半挂汽车大梁与轮轴之间 距离增大，前、后二桥脱离地面，呈悬空状态，实现将三桥 12轮着地?L动转换成为单桥4轮工作，达到节胎目的；

(2)当半挂汽车载荷增加到某一重量时，压力传感器的电 信号传至继电器，通过继电器来转换3位四通电磁换向阀 的工作状态和接通功率调节环节的电磁阀，发动机的瞬时 功率随即增大，双作用油缸的活塞作复位移动，摆动式阻尼 器由纵向位置向水平位置摆动。达到规定位移量后，半挂 汽车大梁与轮轴之间距离复原，前、后二桥随之落地，实现 三桥12轮着地滚动，保证车载重量与地面承重总是处于平 衡状态。

2自适应调节和补偿系统的设计

2.1功率自适应调节系统

功率自适应调节系统如图3所示。

进气口

真空泵

|发刼和

|继电器 1

压1 :功率调节器的电磁阀与3位四通电磁换向阀由共同 的继电器来控制当摆动式阻尼器作水平位置向纵向位置 摆动或纵向位置向水平位置摆动时，功率调节环节的电磁 阀被接通，负压经气道拉动真空泵膜片和拉杆呈轴向移动， 带动发动机供油摇臂实现发动机功率增大的目的：当 摆动式阻尼器完成水平位置向纵向位置摆动或纵向位置向 水平位置摆动的规定动作之后，行程开关关闭，功率调节环 节的电磁阀也关闭:3:，真空泵膜片在弹簧的作用下复位， 发动机功率随之降低^

若车辆空载,则摆动式阻尼器处于纵向位置。当行车 中需要实施制动时，踏下刹车踏板，进气阀开启，压缩空气 迸人制动系统,推动气压开关接通，使3位四通电磁换向阀 开通，双作用油缸的活塞作复位移动，前、后二桥随之落地， 使行驶中的车辆保持良好的制动效果。在松开刹车踏板， 进气阀关闭，气压开关随即断开的瞬间，制动效果自动补偿 环节的行程开关关闭，使3位四通电磁换向阀转换工作状 态，双作用油缸的活塞动作X，推动摆动式阻尼器由水平 位置向纵向位置摆动，前、后二桥脱离地面：

温度/t

图1热敏电阻器电阻•温度特性曲线 

2.2 不利因素的消除 2.2.1激励电流影响的消除

为了消除激励电流的影响，测温仪并不直接依赖于对 测温电阻两端电压的测量精度，而是在仪器内部装入了预 先标定过的参考电阻。将外置电阻（测温电阻）和内置参 考电阻串联供以同一电流，通过继电器切换分别测出各电 阻两端的电压降。然后，比较这2个电压值得到比值，由于 供电电流是一样的，这一比值就是外置电阻和内置参考电 阻的比值。通过将内置参考电阻乘上这一比值就得到外置 电阻的阻值，即

(5)

式中下标.v表示外置待测参数;下标表示内置参考参 数。

基本测量电路如图2。

图2基本测量电路 

采取这样的措施后，不必知道恒流电流的具体数值，因 为它并不出现在具体计算中。也不要求恒流电流具有长期 稳定性，而只要求该电流在继电器切换阶段并未改变即可。

(上接第74页>

4半挂车配件结束语

本文介绍的汽车智能节胎系统已申报专利，并已经推 广应用，取得了较好的社会经济效益。经过市场反馈和实 验表明：该项技术减少了约30%的轮胎磨损，起到了延长 车辆使用寿命和保证安全行车的目的。

[2]张风珊.电气控制及可编程序控制器[M].北京：中国轻工业 出版社，1999.48 -51.

通过这一方法，还可在一定程度上避免由放大器和 A/D转换器的波动或不准确造成的误差，因为这些误差是 同时作用于外置电阻和内置参考电阻的。

2.2.2热电动势作用的消除

(1)使用交流激励电流，并使用只检测交流信号而抑 制直流电动势的测量电路；

(2)定期关闭传感器电流，并直接测量热电动势，这 种方法的问题在于，施加在传感器上的激励电流变化而导 致的自热效应变化，从而导致误差；

(3)测温仪对外置电阻和内置电阻2个电阻均进行两 次电压的测量。一次电流正向流过；一次电流反向流过。 由于这2个电压测量值（短期内）是恒定的，因此，将它们 相减就可以消除偏移电压（包括由热电势产生的偏移电 压）。具体来说，每次测量需要测量4个电压值，即，外置电 阻（传感器）在正向供电时的电压，外置电阻在反向供 电时的电压％2;内置参考电阻在正向供电时的电压URl， 参考电阻在反向供电时的电压由此得到比值