摘要:提出一个从汽车控制技术的角度治理汽车超载的技术模型,其中包括汽车超载测定与判别、防止动载荷干扰、汽车动力截止以及防止相关装置被人为拆除的反向控制技术等。模型根据轴荷判断汽车是否超载,通过动力截止使得超载汽车不能运行,从而达到防止汽车超载的目的。
1研究背景
在我国的公路运输中,汽车超载现象非常严重且危害极大。《公路法》及《超限运输车辆行驶公路管理规定》都严禁车辆超载。汽车超载诱发大量道路交通安全事故、严重损坏道路基础设施、造成运输市场的不公平竞争、导致交通堵塞并且加剧对生态环境的人为破坏。治理公路运输中汽车超载一直是公路运输管理部门的重要事务。治理效果不佳的原因部分在于没有找到正确的方法。一直以来,治理汽车超载采用的是路政人员上路检查,对有超载嫌疑的车辆实施称重的办法。这种办法既耗费大量人力,又给正常交通运输带来阻碍,不可避免地留下许多疏漏,以至于汽车超载现象越来越严重。
汽车载运货物,载荷由车厢通过悬架传递到车桥,再由车轮作用于路面上。所谓超载是指汽车实际载荷超过了额定值,从而使得包括轴荷在内的各种作用力超过额定值。技术模型是解决某类问题的技术方案。本文提出的解决超载问题的技术模型的思路是控制汽车的动力,在超载的情况下,通过截止动力使得汽车不能运行,从而实现防止汽车超载的目的。而是否超载的判断由测量汽车轴荷来实现。本技术模型从汽车控制技术的角度寻找治理汽车超载的方法,其中包括汽车超载测定与判别、防止动载荷干扰、汽车动力截止以及防止相关装置被人为拆除的反向控制技术等。
2汽车动力控制
汽车动力来源于发动机,而发动机的工作包含起动和运转这两个阶段。汽车动力控制就是围绕着对发动机的控制来进行。目前汽车上的发动机仍然是以汽油机和柴油机为主。汽油机有点火系统,国内有研究人员提出通过控制点火系统来防止超载的方案。但是这方案不能适用于柴油发动机汽车,而载货汽车大多是以柴油发动机作为动力的。也有人提出限制货车的最大比功率(单位汽车总质量所具有的发动机功率)来治理货车超载的技术对策但是可行性不高。汽车动力控制必须另辟蹊径。
不论装用哪种类型的内燃发动机,汽车发动机的运行离不开起动和供油这两个基本条件。本技术模型正是从这两方面人手,分别通过对起动和燃油供给两个系统的控制来实现对汽车动力的双重控制。
2.1起动系统的控制
汽车起动系统在电路的组成上大同小异,主要由起动开关、起动继电器、控制电路和起动机组成。正常情况下,起动机的工作由起动开关控制。本技术模型在起动系统的控制电路中设置一个超载保护继电器,由电控单元ECU的信号控制其导通或者断开,实现对起动系统的控制,如图1所示。
电控单元对起动系统的控制逻辑是:没有发生超载时,电控单元ECU给超载保护继电器一个控制信号使其导通,起动机能够正常起动;而一旦发生超载时,电控单元ECU给超载保护继电器一个控制信号使其断开,起动机不能起动。
2.2燃油供给系统的控制
燃油是动力的来源,控制燃油是控制发动机动力的另一个重要途径。货运汽车中大多采用柴油发动机。本模型即主要考虑针对柴油机的燃油供给系统控制方案。当前汽车装用柴油机可以分为传统机械式供油系统和现代电控供油系统两类。虽然不同柴油机的燃油供给系统差别很大,但是都必须通过连接油箱的出油管给整个系统供油。因此,通过在燃油箱出油管上加装超载保护电磁阀,电磁阀由电控单元控制,从而实现对燃油供给系统的控制。
电控单元对燃油供给系统的控制逻辑是:没有发生超载时,电控单元ECU给超载保护电磁阀发出控制指令使其闭合,燃油系统正常供油;当发生超载时,电控单元ECU发出控制指令使超载保护继电器断开,输油泵无法从油箱吸取燃油,如图2所示。这种控制油箱出口管路的方法同样可以应用于汽油机汽车。
对于电控柴油机,除了可以采用上述在油箱出油管加装超载保护电磁阀的方法来实现对燃油供给系统的控制之外,还可以将对燃油供给系统的控制结合进柴油机电控系统之中。本文暂不探讨这种方式。
通过对起动系统和燃油供给系统的双重控制,能够保证对汽车动力的有效控制。