基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引 言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通曰益繁忙，交通安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。在車輛行駛過(guò)程中，駕駛員必須根據(jù)道路、交通條件的變化，及時(shí)對(duì)車輛行駛方向和行駛速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使汽車獲得良好的行駛性能和燃油經(jīng)濟(jì)性能。頻繁換檔使駕駛員容易疲勞，注意力分散，致使交通事故增加。本文介紹了一種基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了客車換檔的轎車化。系統(tǒng)主要是結(jié)合客車的換擋系統(tǒng)進(jìn)行的開發(fā)設(shè)計(jì)，包括前后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，前置節(jié)點(diǎn)為手柄控制發(fā)令節(jié)點(diǎn)，后置節(jié)點(diǎn)為執(zhí)行控制節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及控制原理

　　為使系統(tǒng)達(dá)到反應(yīng)靈敏、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，前后節(jié)點(diǎn)的控制單元均采用Philips公司生產(chǎn)的P87C591單片機(jī)，他成功包括了 Philips半導(dǎo)體 SJAl000 CAN控制器的PelICAN功能，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。主控系統(tǒng)CAN通信部分電路圖如圖2所示[1]：

　　系統(tǒng)中擋位、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集由霍爾元件A3144EU來(lái)完成，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，通過(guò)光電耦合器TLP521隔離，被送到CPU中。 CPU經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算后，將輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器隔離后，送至大功率的場(chǎng)效應(yīng)管，由場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作，以控制氣缸動(dòng)作來(lái)完成相應(yīng)檔位的變換。

　　系統(tǒng)的主要控制過(guò)程為：前置節(jié)點(diǎn)根據(jù)手柄位置的不同以及離合開關(guān)的開合實(shí)時(shí)采集信號(hào)并經(jīng)過(guò)邏輯判斷處理成檔位命令，通過(guò)CAN總線傳輸?shù)胶笾霉?jié)點(diǎn)，后置節(jié)點(diǎn)接到檔位命令后，結(jié)合車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及當(dāng)前擋位對(duì)換檔時(shí)機(jī)進(jìn)行判斷，然后向執(zhí)行器發(fā)出動(dòng)作指令。執(zhí)行器按指令要求使相應(yīng)的電磁閥開始動(dòng)作，從而控制對(duì)應(yīng)氣缸動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)擋位的變換。在擋位轉(zhuǎn)換完成后，還要對(duì)反饋信號(hào)處理，確定換擋動(dòng)作完成后，再做出下一步的操作。車型有5個(gè)上擋位和一個(gè)倒擋位，采用電控氣操作方式，其具體擋位與電磁閥位置如圖3所示。

　　如圖3所示，當(dāng)閥1通氣、閥2斷氣時(shí)，活塞被推到氣缸右端，通過(guò)活塞桿把撥叉推到預(yù)定位置，將此位置定義為KA層；當(dāng)閥1斷氣、閥2通氣時(shí)，定義為KC 層；當(dāng)兩個(gè)閥都斷氣，由于變速箱內(nèi)回位彈簧的作用，將會(huì)自動(dòng)定位到中間層，定義為KB層。層位選定后，再通過(guò)相應(yīng)位置上兩個(gè)上檔氣閥的作用以實(shí)現(xiàn)不同方向的上下檔動(dòng)作，從而完成預(yù)定的選檔和換檔動(dòng)作。