導(dǎo)語(yǔ)：拖拉機(jī)用電控柴油機(jī)油門(mén)控制策略一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要:結(jié)合電控柴油機(jī)的一般油門(mén)控制模式和拖拉機(jī)試驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)，以及技術(shù)服務(wù)工作中遇到的真實(shí)案例，分析并提出拖拉機(jī)電控燃油系統(tǒng)控制策略的一般要求和電子油門(mén)標(biāo)定工作中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞:電控柴油機(jī);電子油門(mén);控制策略;調(diào)速特性

駕駛員通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)機(jī)構(gòu)控制發(fā)動(dòng)機(jī)供油量的大小，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力機(jī)械調(diào)速、變扭。隨著國(guó)家大氣法的實(shí)施和排放法規(guī)的不斷升級(jí)，工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)裝備行業(yè)用柴油機(jī)逐漸由機(jī)械泵切換為電控高壓共軌系統(tǒng)，各行業(yè)也對(duì)油門(mén)控制、功率輸出方面提出多種個(gè)性化需求。電子油門(mén)的主要功能是把駕駛員踩下油門(mén)踏板的相對(duì)轉(zhuǎn)角或手油門(mén)操縱桿相對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓信號(hào)，同時(shí)把油門(mén)踏板的各種特殊位置制成接觸開(kāi)關(guān)，把怠速、高負(fù)荷、加減速等發(fā)動(dòng)機(jī)工況變成電脈沖信號(hào)輸給電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器(ECU)，以達(dá)到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動(dòng)控制。筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)供油系統(tǒng)電控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了相關(guān)的研究和探討。

1柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)控制模式分類(lèi)

不同行業(yè)因操作方式的區(qū)別，對(duì)油門(mén)的控制方式也不同，目前常見(jiàn)的油門(mén)控制方式包含以下4種模式。1)模式1，面向裝載機(jī)、叉車(chē)等行業(yè)，同卡車(chē)、客車(chē)等道路機(jī)械產(chǎn)品一致，配備普通的單一油門(mén)，只有一路控制信號(hào)，不存在信號(hào)的比較或者切換。2)模式2，面向農(nóng)業(yè)裝備、壓路機(jī)行業(yè)，配備手油門(mén)、腳油門(mén)兩個(gè)控制輸入端，要求兩個(gè)油門(mén)同時(shí)起作用，信號(hào)比較，大者有效。3)模式3，面向推土機(jī)行業(yè)，配備手油門(mén)、腳油門(mén)兩個(gè)控制輸入端，要求兩個(gè)油門(mén)同時(shí)起作用，信號(hào)比較，小者有效。4)模式4，面向汽車(chē)起重機(jī)行業(yè)，配備上車(chē)、下車(chē)油門(mén)兩個(gè)控制輸入端，兩個(gè)油門(mén)信號(hào)之間是互斥關(guān)系，不能同時(shí)起作用，需要轉(zhuǎn)換信號(hào)實(shí)現(xiàn)兩者之間的切換。

2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)控制調(diào)速特性

不同行業(yè)或者車(chē)輛，除對(duì)油門(mén)信號(hào)的輸入模式需求不同外，對(duì)油門(mén)控制的調(diào)速特性要求也不盡相同。機(jī)械泵產(chǎn)品主要利用調(diào)速器實(shí)現(xiàn)油門(mén)控制，但受調(diào)速器機(jī)械特性限制，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，調(diào)整精度有限?，F(xiàn)在升級(jí)采用電控高壓共軌技術(shù)路線(xiàn)后，可充分利用ECU數(shù)據(jù)標(biāo)定實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)和多樣的調(diào)速特性。

2．1轉(zhuǎn)矩控制特性

發(fā)動(dòng)機(jī)不同的油門(mén)開(kāi)度大小，對(duì)應(yīng)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速特性。轉(zhuǎn)矩控制特性適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變化的能力較強(qiáng)，幾乎體會(huì)不到轉(zhuǎn)速變化的沖擊，對(duì)駕駛員而言，駕乘舒適性好。該特性比較適合運(yùn)輸車(chē)輛、裝載機(jī)、叉車(chē)等對(duì)轉(zhuǎn)速突變不敏感的行業(yè)或車(chē)輛，控制邏輯如圖1所示。該控制特性，駕駛員操作油門(mén)時(shí)轉(zhuǎn)矩變化明顯，但發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化較小，隨著負(fù)荷變化，沒(méi)有明顯的頓挫感，駕駛性能良好，適應(yīng)于腳油門(mén)。

2．2轉(zhuǎn)速控制特性

發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的油門(mén)開(kāi)度大小下對(duì)應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變化而變化。該特性比較適合液壓控制需求及負(fù)載突變較快但轉(zhuǎn)速需求穩(wěn)定的行業(yè)，比如挖掘機(jī)、推土機(jī)、履帶起重機(jī)等以工作裝置輸出為主、行駛車(chē)速較小的車(chē)輛，控制邏輯如圖2所示。該控制特性，駕駛員將油門(mén)固定在某一位置時(shí)，只要外部載荷不大于外特性上輸出能力，隨著負(fù)荷變化，發(fā)動(dòng)機(jī)快速適應(yīng)而不改變轉(zhuǎn)速，適應(yīng)于手油門(mén)。

3拖拉機(jī)用柴油機(jī)油門(mén)控制一般要求

傳統(tǒng)拖拉機(jī)由于既要從事一般農(nóng)田作業(yè)，又要實(shí)現(xiàn)作業(yè)轉(zhuǎn)場(chǎng)，從事道路運(yùn)輸作業(yè)，在其發(fā)動(dòng)機(jī)供油控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，既要兼顧田間作業(yè)工作時(shí)克服土壤阻力不確定性因素，又要充分考慮作業(yè)轉(zhuǎn)場(chǎng)、道路運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中的駕駛舒適性。因此，采用了全程調(diào)速模式，腳油門(mén)控制模式介于轉(zhuǎn)速模式與轉(zhuǎn)矩模式之間，如圖3所示。實(shí)際田間作業(yè)時(shí)，駕駛員能夠感知作業(yè)負(fù)荷的變化而隨時(shí)調(diào)整油門(mén)大小，即有“路感”，起到節(jié)油效果;而道路運(yùn)輸作業(yè)時(shí)(小負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行)，隨駕駛員操縱油門(mén)，轉(zhuǎn)矩負(fù)荷變化大，而車(chē)輛行駛頓挫感不明顯。但轉(zhuǎn)速控制模式的手油門(mén)一般還保留，主要用在中負(fù)荷且對(duì)轉(zhuǎn)速比較敏感的農(nóng)田作業(yè)中。

4典型案例分析

隨著電控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日臻完善，柴油機(jī)油門(mén)控制策略不再受燃油泵機(jī)械物理特性的限制，控制模式可根據(jù)需要任意標(biāo)定，還可進(jìn)行組合控制。但是一旦電子油門(mén)標(biāo)定不到位，將直接給駕駛員操作時(shí)帶來(lái)意想不到的不適。下面筆者就工作中遇到的幾種典型案例進(jìn)行分析，以供借鑒。1)案例一，在某型號(hào)拖拉機(jī)田間道路運(yùn)輸作業(yè)試驗(yàn)中，隨著道路不平或者遇到田埂時(shí)拖拉機(jī)不可避免地發(fā)生輕微顛簸，此時(shí)駕駛員操作腳油門(mén)會(huì)發(fā)生一定的波動(dòng)，由此引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，進(jìn)而造成拖拉機(jī)行進(jìn)過(guò)程中發(fā)生聳動(dòng)現(xiàn)象，駕駛舒適性明顯變差。這是筆者前期在從事電控拖拉機(jī)試驗(yàn)中遇到的典型電子油門(mén)標(biāo)定問(wèn)題。經(jīng)分析，主要是該系統(tǒng)腳油門(mén)全行程內(nèi)踏板轉(zhuǎn)角與輸出電壓信號(hào)呈單一線(xiàn)性關(guān)系，輸入輸出關(guān)系如圖4所示，整個(gè)油門(mén)操控行程內(nèi)靈敏度是唯一的。在田間道路運(yùn)輸工況下，腳油門(mén)踏板受駕駛員的顛簸不可避免地發(fā)生角度變化，引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。實(shí)踐中我們對(duì)該拖拉機(jī)腳油門(mén)控制策略做了必要的修正，使得油門(mén)踏板前半段行程(中小負(fù)荷)信號(hào)輸入輸出比減小，而后半行程信號(hào)輸入輸出比增大，如圖5所示。同時(shí)要求增加輸入信號(hào)濾波，輸出信號(hào)適當(dāng)滯后，慮去非駕駛員意愿的抖動(dòng)信號(hào)，并加入必要的邏輯判斷。該方法效果非常明顯，值得相關(guān)標(biāo)定工作借鑒。2)案例二，一般的拖拉機(jī)電控供油系統(tǒng)，配備手油門(mén)、腳油門(mén)兩個(gè)控制輸入端，腳油門(mén)采取轉(zhuǎn)矩模式，標(biāo)定方式如圖3所示，手油門(mén)采用轉(zhuǎn)速模式，標(biāo)定方式如圖2所示。工作中要求進(jìn)行兩種信號(hào)比較，大者有效。實(shí)際田間耕作中，駕駛員為了提高作業(yè)效率，增加駕駛舒適性，多數(shù)在中小負(fù)荷時(shí)采用手油門(mén)操作，需要克服田間作業(yè)負(fù)荷的不斷變化，遇到大負(fù)荷時(shí)通過(guò)腳油門(mén)補(bǔ)充，越障后再收回腳油門(mén)，又由手油門(mén)接管。但由于兩油門(mén)工作模式不同，運(yùn)行不同的MAP程序，實(shí)際工作中筆者還遇到油門(mén)系統(tǒng)標(biāo)定工作不完善，導(dǎo)致兩種油門(mén)相互切換時(shí)出現(xiàn)交接盲區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生瞬間失速，隨后才能正常工作，造成不必要的沖擊。需要引起重視，并在程序標(biāo)定中設(shè)法消除。3)案例三，筆者參與多次拖拉機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)服務(wù)工作中遇到的典型案例是，東北、山東用戶(hù)反映各自所購(gòu)買(mǎi)的拖拉機(jī)田間作業(yè)動(dòng)力不足，田間旋耕等驅(qū)動(dòng)作業(yè)時(shí)，初始采用中大油門(mén)(手油門(mén))，當(dāng)農(nóng)具達(dá)到要求的耕深時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急速下降至1300～1400r/min，此時(shí)快速加大腳油門(mén)，但轉(zhuǎn)速很難再回到較高的工作轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致農(nóng)田作業(yè)質(zhì)量差、作業(yè)效率下降，用戶(hù)普遍認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性不足。經(jīng)分析認(rèn)為以上用戶(hù)所使用的拖拉機(jī)均匹配某品牌的電控高壓共軌柴油機(jī)，以筆者的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，出現(xiàn)此類(lèi)情況本質(zhì)上還是作業(yè)負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不匹配?，F(xiàn)場(chǎng)做了如下嘗試:①要求駕駛員緩慢下降農(nóng)具并觀察發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況，并通過(guò)聽(tīng)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音判斷負(fù)荷狀態(tài)，結(jié)果前半程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)幾乎沒(méi)有任何變化，但發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲逐步加大，表明農(nóng)具作業(yè)負(fù)荷在不斷增加，供油系統(tǒng)自動(dòng)加大供油量，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率隨之加大;當(dāng)耕深進(jìn)一步增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩?zé)o法支撐此時(shí)的負(fù)載，轉(zhuǎn)速快速被降至1400r/min左右而達(dá)到新的平衡。②要求駕駛員直接將手油門(mén)推至最大供油狀態(tài)，即希望發(fā)動(dòng)機(jī)在外特性曲線(xiàn)上工作，仍然緩慢下降農(nóng)具，結(jié)果隨著農(nóng)具逐步下降增加作業(yè)負(fù)荷，前半段發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢下降，運(yùn)行噪聲明顯提高;隨著負(fù)荷進(jìn)一步加大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速越過(guò)標(biāo)定轉(zhuǎn)速，最后同樣被降至1400r/min附近。以上試驗(yàn)基本證實(shí)了拖拉機(jī)動(dòng)力與機(jī)具不匹配的觀點(diǎn)。筆者就農(nóng)具配套問(wèn)題做了必要的處理后，狀況明顯改善，這里不必詳細(xì)說(shuō)明。但是以上用戶(hù)在使用機(jī)械泵燃油系統(tǒng)的拖拉機(jī)時(shí)，并未出現(xiàn)以上情況，只是在使用該電控供油系統(tǒng)的拖拉機(jī)過(guò)程中卻出現(xiàn)了如此狀況。分析認(rèn)為該型號(hào)拖拉機(jī)電控柴油機(jī)油門(mén)控制策略中腳油門(mén)、手油門(mén)控制策略均為轉(zhuǎn)速特性模式，如圖2所示。駕駛員作業(yè)時(shí)無(wú)負(fù)荷變換的“路感”，一旦作業(yè)負(fù)荷過(guò)大，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入外特性曲線(xiàn)上工作并快速降低轉(zhuǎn)速，從而主動(dòng)降低作業(yè)負(fù)荷，此時(shí)供油系統(tǒng)實(shí)際已經(jīng)自動(dòng)處于全油門(mén)狀態(tài)，無(wú)論再增加腳油門(mén)還是手油門(mén)，均無(wú)濟(jì)于事。由于筆者現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行油門(mén)控制策略的修正，只能通過(guò)調(diào)整旋耕機(jī)傳動(dòng)比，適當(dāng)降低作業(yè)負(fù)荷來(lái)解決問(wèn)題。但由此看來(lái)，對(duì)于一般從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的拖拉機(jī)，若對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化不十分敏感，作業(yè)負(fù)荷“路感”還是有必要的。

5結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合電控柴油機(jī)一般油門(mén)控制模式和筆者工作中遇到的真實(shí)案例，可以得出以下結(jié)論:一般農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)，常常處于田間作業(yè)和道路運(yùn)輸作業(yè)運(yùn)行工況，油門(mén)控制策略中作業(yè)負(fù)荷“路感”很有必要;低負(fù)荷道路運(yùn)輸作業(yè)要保證駕駛舒適性，減少不必要的聳動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)充分考慮中小油門(mén)的轉(zhuǎn)矩特性，必要時(shí)增加踏板抖動(dòng)信號(hào)濾波功能。

作者：查正維 閆杰 尤寒 劉包鋒 單位：洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所有限公司