基于模糊控制的发动机排气缓速制动控制方法的研究

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1、基于模糊控制的发动机排气缓速制动控制方法的研究：介绍了发动机排气缓速器的工作原理，针对汽车在连续长下坡行驶时对安全稳定车速的要求，提出了基于模糊控制理论的发动机排气缓速制动控制方法，对控制器结构和模糊控制规则进行了设计。　　关键词：发动机制动；排气缓速；工作原理；模糊控制　　：U464文献标志码：A：1005-2550（2013）03-0023-05　　随着汽车技术的迅速发展，现代汽车发动机的功率越来越大，设计的行驶速度越来越高。同时，由于车辆功率的增加汽车载重量相应增加，而车辆内部的摩擦和外部的风阻越来越小，使得其自身的减速能力降

2、低。另一方面由于汽车保有量的快速增长，道路上汽车行驶密度上升，交通安全压力加大。汽车自身的行车制动（主制动）已经不能满足车辆高速重载下的制动需求。为了确保车辆的行驶安全性能，增加缓速制动等辅助制动系统成为必然趋势，我国于2012年9月1日起全面实施的新国标《机动车运行安全技术条件》（GB7258-2012），规定“车长大于9米的客车、总质量大于12吨的货车和所有危险货物运输车应装备缓速器或其他辅助制动装置”[1]。　　1缓速制动　　为避免长期使用行车制动系统造成制动失效或制动片磨损过快等问题，很多汽车上都装有辅助制动装置。目前在汽车

3、上运用比较成熟的辅助制动装置一般为缓速制动器（简称缓速器）。常见的缓速器有电涡流缓速器、永磁缓速器、液力缓速器及发动机缓速器等。从其安装位置和作用机理来看，大部分都是通过对中间传动系统施加反向的制动力矩来达到缓速制动的效果，制动功率较大的缓速器（如电涡流缓速器、液力缓速器等）往往体积较大，使传动系统质量增加。有些缓速器（如电涡流缓速器）工作时间较长时由于温升较大，制动效果会大幅降低，甚至会降到冷态工作能力的30%左右。发动机缓速制动具有体积小、质量轻、结构紧凑、响应时间短、造价低、制动功率大、性能稳定不受温升影响等优点。并且可通过改

4、变倒拖时发动机的工作状态来调节发动机的制动功率。　　2发动机排气缓速器的工作原理　　发动机缓速制动在制动工作过程中由车辆倒拖发动机运转，利用此时发动机的泵气损失、摩擦损失以及通过调整发动机工作过程得到压缩功损失等实现缓速制动的效果。虽然各类型的发动机缓速装置结构不同，具体的工作过程也有所差异，但其主要的工作原理是相同的。四行程发动机的工作过程如图1所示，分为进气-压缩-作功-排气四个行程，如果在汽车行驶过程中切断发动机的供油，而离合器依然结合时，依靠车轮反向带动发动机运转，此时发动机被动运转所产生的功率消耗对车辆所产生的减速效果，即

5、为发动机拖动作用。由于发动机拖动的制动能力非常有限，因此人们不断的对发动机被拖动时的工作过程进行研究，并采用多种方法来影响或改变这一工作过程，以期提高发动机作为制动装置的工作效率[2]。其中改进方法之一就是通过开闭排气管道来增加发动机的排气背压，从而增强制动效果，这种类型的发动机缓速制动装置即为发动机排气缓速器。基本结构如图2所示，在汽车制动过程中通过推杆来控制阀门的开闭程度，调节发动机的排气阻力，从而得到不同的发动机制动功率。排气缓速制动的制动功率通常可以达到发动机功率的60%以上，约为正常情况下发动机拖动功率的2倍。这种排气缓速

6、器具有结构简单、操纵方便、安全可靠等优点，同时作为辅助制动装置可以提高主制动系统的使用寿命。目前大部分的重型载货汽车和大型客车上都可以方便地加装发动机排气缓速器。而在排气缓速器的制动力矩控制方面，一般采用两种形式。一种是排气缓速器的蝶形阀全开或者全闭，即制动力矩不可调节。另一种是排气缓速器的蝶形阀由全开到全闭之间各个位置都可以固定，形成不同的开度，从而产生大小不同的制动力矩，这种方式的控制比较复杂。因此目前排气缓速器的控制一般采用第一种形式，即制动力矩大小不可调节。针对该控制问题，本文提出基于模糊控制的发动机排气缓速器控制方法，从而

7、使得排气缓速控制变得较为方便。　　3基于模糊控制的发动机排气缓速制动控制器设计　　3.1模糊控制技术的特点　　（1）在设计控制系统时无需知道被控对象的数学模型，只需要提供专业知识和熟练操作人员的经验或现场操作数据。因此，模糊控制器的基本出发点是对现场操作人员或者有关专家的经验、知识以及操作数据加以总结和归：介绍了发动机排气缓速器的工作原理，针对汽车在连续长下坡行驶时对安全稳定车速的要求，提出了基于模糊控制理论的发动机排气缓速制动控制方法，对控制器结构和模糊控制规则进行了设计。　　关键词：发动机制动；排气缓速；工作原理；模糊控制　　：

8、U464文献标志码：A：1005-2550（2013）03-0023-05　　随着汽车技术的迅速发展，现代汽车发动机的功率越来越大，设计的行驶速度越来越高。同时，由于车辆功率的增加汽车载重量相应增加，而车辆内部的摩擦和外部的风阻越来越