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1、. PBS產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 Document-No: SRS_structure (ID 358670) Revision: 1 Language: CN Responsible: Lorant / Rao Date: 2011-07-20 x 氣動助推系統(tǒng) PBS 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 . History Knorr Bremse Rev. Date Author Section Modification Checked by 1 02.05.2011 Lorant All Creation Marx 1 20.07.

2、2011 Rao All Translation into Chinese - Approval Customer Rev. Date Approved by Section Comment Checked by 1 目錄 1 PBS應(yīng)用目標 4 2 相關(guān)文件 4 2.1 內(nèi)部系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格 4 2.2 外部相關(guān)文件 4 3 產(chǎn)品介紹 4 3.1 系統(tǒng)優(yōu)

3、化 5 3.2 系統(tǒng)改動 5 3.3 功能 5 4 系統(tǒng)要求 6 4.1 壽命 6 4.2 性能要求 6 4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求 7 4.4 電控要求 7 4.4.1 PBS功能 7 4.4.2 執(zhí)行器 7 4.4.3 傳感器 7 4.4.4 通訊 8 4.4.5 安全管理 8 4.4.6 參數(shù)設(shè)定 9 4.4.7 診斷功能 9 4.4.7.1 顧客診斷 9 4.4.7.2 克諾爾診斷 9 4.5 軟件要求 9 4.5.1 微處理器引導(dǎo)程序 10 4.6 接口 10 4.6.1 插座 10 4.6.2 發(fā)動機供氣 10 4.6.3 氣動部件 10 4

4、.7 機械性能要求 10 4.7.1 泄漏量要求 10 4.7.2 尺寸 11 4.7.3 重量 11 5 總體要求 11 5.1 電氣要求 11 5.2 CAN總線要求 11 5.3 環(huán)境要求 12 5.3.1 外部污染 12 5.4 壓縮空氣系統(tǒng) 12 5.4.1 壓力要求 12 5.5 發(fā)動機配氣 13 5.5.1 發(fā)動機配氣，內(nèi)部污染 13 5.6 安裝說明 13 5.6.1 位置 13 5.6.2 方向 13 5.7 辨識 13 5.8 維護 13 5.9 溫度要求 13 5.10 濕度 13 5.11 振動要求 14 6 其它要求 14

5、6.1 安全要求 14 6.1.1 潛在失效模式及后果分析，F(xiàn)MEA 14 6.1.2 安全措施 14 6.2 質(zhì)量保證 14 7 縮寫 15  1 PBS應(yīng)用目標 應(yīng)用氣動助推系統(tǒng)PBS的主要目的取決于客戶的要求，如為提高發(fā)動機性能，節(jié)油或減少排放。根據(jù)不同的運用方案可帶到不同的目的。 2 相關(guān)文件 2.1 內(nèi)部系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格 見Y079772_001（System FMEA）和Y088754_000（Design FMEA） 2.2 外部相關(guān)文件 以下文件儲存于克諾爾CVS PLM文檔管理系統(tǒng)中： 相關(guān)標準匯總：Y091013 顧客技術(shù)規(guī)格：Y07600

6、7_000 安裝圖，管線和電氣接口 設(shè)計驗證計劃DVP：Y076323 3 產(chǎn)品介紹 氣動助推系統(tǒng)PBS通過向渦輪增壓柴油發(fā)動機提供額外的壓縮空氣來消除車輛加速時的渦輪增壓遲滯現(xiàn)象。PBS安裝于中冷器和發(fā)動機進氣歧管之間。PBS具有自己的控制器ECU，所以PBS可以實現(xiàn)即插即用（Plug & Play）功能（見圖1和圖2 ）。 圖1包括以下部件：1. 空壓機 2. 空氣處理 3. 儲氣罐 4. PBS 5. 中冷器 6. 渦輪增壓器 7. 空濾 8. 進氣管 9. 柴油發(fā)動機 10. 出氣管 11. 廢氣回流閥 12. 油門 13. 發(fā)動機控制器 14. 排氣制動 15. DP

7、F 16. SCR。 PBS控制器直接與發(fā)動機控制器連接。 圖1：系統(tǒng)安裝圖 在加速過程中，PBS向發(fā)動機提供額外儲氣罐內(nèi)保存的空氣，空壓機向儲氣罐供氣。在注入壓縮空氣過程中，PBS中的節(jié)流瓣閥關(guān)閉，以防止壓縮空氣反流入增壓器，保證空氣流入發(fā)動機進氣管，用于發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒過程。額外輸入發(fā)動機的空氣可減少發(fā)動機到達最高扭矩的時間，從而提高了加速性能，消除了增壓器遲滯現(xiàn)象（見圖2）。 圖2：發(fā)動機扭矩響應(yīng)，藍色為PBS啟動后 3.1 系統(tǒng)優(yōu)化 3.2 系統(tǒng)改動 由于PBS需要連接到壓縮空氣系統(tǒng)中，需要對現(xiàn)有壓縮空氣系統(tǒng)進行以下的改動，以保證PBS和其他部件的正常運行

8、。同意的改動有： 額外的儲氣罐，容量待定 管線和接頭 待定 … 3.3 功能 氣動助推器PBS是由向帶渦輪增壓器的發(fā)動機提供壓縮空氣，從而達到消除增壓器遲滯（Turbo Lag）的設(shè)備。它安裝于中冷器和進氣歧管之間，受控于發(fā)動機控制系統(tǒng)，以保證在不同的工況下實現(xiàn)所需的空氣流量。 PBS主要包括了電控節(jié)流閥和兩個由電磁閥控制的隔膜閥，見圖3（圖中只畫出一個電磁閥）。 圖3：PBS未啟動（左），PBS啟動（右） 當 PBS啟動時，節(jié)流閥關(guān)閉并注入壓縮空氣。集成于PBS的控制器與發(fā)動機控制器連接，通過監(jiān)控相關(guān)信號（如駕駛員扭矩需求，發(fā)動機轉(zhuǎn)速，進氣歧管壓力等），并與設(shè)

9、定參數(shù)比較，來控制PBS的啟動。參數(shù)設(shè)定可以通過發(fā)動機的具體要求隨意選擇。正常情況下，當節(jié)流閥兩端壓力相同時，PBS停止注入壓縮空氣。當最大允許壓力或最長允許時間達到時，PBS將立刻停止（安全功能）。 圖4：PBS系統(tǒng)圖 空氣來自中冷器端（11端口）并流向發(fā)動機進氣歧管端（21端口）。節(jié)流閥位于這兩個端口之間，在未啟動的情況下其處于完全打開的狀態(tài)。當啟動條件滿足時，壓縮空氣從12或13端口流入出氣端。注入空氣量取決于發(fā)動機所需壓力值或空氣流量。集成控制器通過電插頭與車輛系統(tǒng)連接?？刂破魇褂呻姶砰y控制的兩個隔膜閥與節(jié)流閥同步。在PBS的進氣和出氣端分別安裝有一個壓力傳感器，已用于控

10、制和監(jiān)控的目的。 4 系統(tǒng)要求 4.1 壽命 PBS啟動次數(shù)：大于200萬次 隔膜閥和電磁閥：大于600萬次 4.2 性能要求 9巴壓力下最大空氣流量：200g/s （待定） 開啟位置時背壓：最大空氣流量時0.8 kPa（500 g/s空氣流量，1.6巴相對增壓壓力） 節(jié)流閥在19伏時完全打開和關(guān)閉時間< 90 ms 節(jié)流閥在24伏時完全打開和關(guān)閉時間< 70 ms 4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求 顧客系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：待定 PBS是發(fā)動機的子系統(tǒng)，PBS運行所需的信號來自發(fā)動機或車輛系統(tǒng)。PBS向發(fā)動機報告它的狀態(tài)，包括傳感器測量值和錯誤信息。 PBS

11、通過CAN總線在每次發(fā)動機點火時得到它的配置參數(shù)（也可設(shè)定固定的配置參數(shù)于PBS控制器中）。 PBS可實現(xiàn)發(fā)動機管理系統(tǒng)要求的不同的診斷功能。 4.4 電控要求 4.4.1 PBS功能 PBS控制器可驅(qū)動所有PBS的執(zhí)行器（力矩電機和兩個電磁閥），以實現(xiàn)所描述的空氣注入功能。 PBS控制器壓力控制精度能帶到+/-10%（待定）。 PBS控制器能基于它的傳感器和車輛總線信息實現(xiàn)注入壓縮空氣功能的控制。執(zhí)行條件的實現(xiàn)快于70 ms。 4.4.2 執(zhí)行器 PBS控制器能驅(qū)動2個電磁閥。由高級控制邏輯（也由此控制器實現(xiàn)）給出的打開/關(guān)閉要求必須在30 ms內(nèi)完成。 PBS控制器能驅(qū)

12、動力矩電機。由高級控制邏輯（也由此控制器實現(xiàn)）設(shè)定角度必須在70 ms內(nèi)完成。 PBS控制器在故障情況下會進入失效安全（fail-safe）狀態(tài)。要求時間為500 ms。 4.4.3 傳感器 PBS控制器能測量在節(jié)流閥前兩端壓力（中冷器和進氣歧管）。測量范圍為（絕對壓力）：pOPmin = 0.6巴到pOPmax = 5巴。采樣時間不大于5 ms。 PBS控制器能測量其儲氣罐端的壓力值。測量范圍為（絕對壓力）：pOPmin = 0.6巴到pOPmax = 16巴。采樣時間不大于5 ms。 PBS控制器能測量節(jié)流閥的角位置（9-75，相對于主氣管軸，端口11到21）。采樣時間不大于5

13、ms。 PBS控制器能測量供電電源電壓，采樣時間不大于1 ms。 PBS控制器能測量角度傳感器電源電壓，采樣時間不大于1 ms。 4.4.4 通訊 PBS控制器通過CAN總線接口獲得車輛及發(fā)動機信息。 PBS控制器通過CAN總線接口提供自己的狀態(tài)信息。 PBS控制器能實現(xiàn)顧客指定的通訊協(xié)議。 4.4.5 安全管理 PBS在設(shè)計時考慮了各種安全因素，包括熱反應(yīng)。 控制器ECU 一直監(jiān)控它的部件和功能，以檢測錯誤。被監(jiān)視的部件如下： 電子原件 力矩電機（短路，負載開路） 力矩電機驅(qū)動器集成電路（電壓，溫度） 力矩電機角度傳感器（范圍） 電磁閥（短路，負載開路

14、） 壓力傳感器（范圍） 供電電壓 （電壓過低/過高，起動檢測） 供電開關(guān)（總開關(guān)功能） CAN總線集成電路 信號 壓力信號（可信性和相關(guān)性） 力矩電機角度信號（可信性） CAN總線通訊（信號可獲性和可信性） 功能 節(jié)流閥角度控制 發(fā)動機進氣壓力控制 模塊部件 進氣管和節(jié)流閥（防止阻塞，漏氣） 隔膜閥（防止自行開啟） 節(jié)流閥回位彈簧 外部部件 供氣 控制器將錯誤信息保存在中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)。不同的錯誤種類設(shè)定不同的錯誤模式，不同的錯誤模式對控制器功能進行不同的限制。 運行模式： - 當前無錯誤，允許PBS運行 - 無錯誤，禁止

15、PBS運行（診斷模式，啟動） - 故障安全模式（PBS關(guān)閉） o 暫時故障 – 可能自動修復(fù) o 長久故障 – 必須檢修 4.4.6 參數(shù)設(shè)定 控制器的運行可針對不同的車輛和應(yīng)用進行設(shè)置。所以一組設(shè)置參數(shù)被儲存在非易失性內(nèi)存區(qū)中。這些參數(shù)被劃分為幾個不同的塊： 系統(tǒng)供應(yīng)商參數(shù)設(shè)置區(qū) 顧客參數(shù)設(shè)置區(qū)（可在每次發(fā)動機點火后刷新） 控制器也可以將學(xué)習(xí)參數(shù)保存于非易失性內(nèi)存區(qū)中。 控制器識別數(shù)據(jù)也在生產(chǎn)過程中保存于非易失性內(nèi)存區(qū)中。 4.4.7 診斷功能 4.4.7.1 顧客診斷 PBS不斷向發(fā)動機控制器提供自己的狀態(tài)和可能的錯誤信息。額外也可以通過外部的診斷工具實現(xiàn)

16、以下的遠程診斷過程： 清除內(nèi)部故障儲存器 在發(fā)動機空轉(zhuǎn)時檢查PBS運行（關(guān)閉節(jié)流閥并短暫注入空氣） 檢查空氣壓力 在發(fā)動機點火后時，PBS會自動進行一次節(jié)流閥測試。 4.4.7.2 克諾爾診斷 控制器提供一個基于KWP2000協(xié)議的診斷接口。此接口用于研發(fā)過程和故障診斷。通過接口可實現(xiàn)以下功能： 控制器復(fù)位 讀出和清除診斷故障碼 讀出和清除災(zāi)難性錯誤代碼 讀出和清除設(shè)置參數(shù) 下載驅(qū)動軟件 下載數(shù)據(jù)組 讀出控制器識別信息 測試控制器 4.5 軟件要求 詳細的通訊和功能介紹見 “PBS軟件技術(shù)規(guī)格”。 對功能邏輯的要求 處理測量得到的

17、信號 處理從車輛總線得到的信息 基于傳感器測量值和輸入數(shù)據(jù)計算空氣注入 計算目標壓力設(shè)定值，空氣流量值和實現(xiàn)壓力控制所需的氣流截面 執(zhí)行高級隔膜閥控制，以實現(xiàn)設(shè)定的氣流截面 計算空氣注入時所需要的節(jié)流閥位置 實現(xiàn)節(jié)流閥位置的閉環(huán)控制。實現(xiàn)全狀態(tài)反饋所需的觀測器。調(diào)用低層PWM電機驅(qū)動。 執(zhí)行檢查功能，檢查輸入信號的正確性，并確保外部部件和條件（供氣，溫度）滿足條件。 執(zhí)行高級功能檢測，是否每個模塊和執(zhí)行器正常工作。 向車輛總線傳輸PBS輸出信息。 4.5.1 微處理器引導(dǎo)程序 PBS軟件能通過CAN總線下載，所以需要引導(dǎo)程序（bootloader）。

18、引導(dǎo)程序在軟件下載時不能被修改或覆蓋。能修改的軟件部分為驅(qū)動軟件。 PBS軟件的進入點為引導(dǎo)程序的主程序。 引導(dǎo)程序也具有KW2000診斷協(xié)議。 4.6 接口 4.6.1 插座 控制器和力矩電機具有插座，TYCO HDSCS 2.8 插座，其中 “A” 為總線連接，“B” 為內(nèi)部力矩電機連接。 4.6.2 發(fā)動機供氣 基于顧客要求，見安裝圖紙 4.6.3 氣動部件 與儲氣罐連接接頭為一個M26x1.5。 4.7 機械性能要求 4.7.1 泄漏量要求 空氣泄漏量測量工具連接于氣源端和PBS端口（11/12），可測量兩處泄漏量。 1. 供氣單元漏氣量：儲氣罐壓力為1

19、2.5巴，泄漏量測量工具連接于12端口 -30C =>100 cm3/min -30C 到 -20C =>50 cm3/min 高于 -20C =>20 cm3/min 2. 主氣管單元漏氣量：p IC = 3巴，泄漏量測量工具連接于11端口。 -30C =>100 cm3/min -30C 到 -20C =>50 cm3/min 高于 -20C =>20 cm3/min 4.7.2 尺寸 高

20、 <200 mm 寬 <220 mm 長 <180 mm 額定主氣管截面 80 mm 4.7.3 重量 整個PBS模塊 < 4 kg 5 總體要求 5.1

21、電氣要求 額定電壓 24 V 運行電壓范圍哦 19…32 V 最大供電電壓 35.5 V, 如 > 60 V 控制器將被損壞 防護等級 DIN 40050 (Part 9) - 滿足ISO 16750要求 + 額外ISO 16750要求 + DVP&R - 平均和最高耗電量 - 靜態(tài)電流 - 控制器在

22、突然斷電和接地的情況下不會遭到損壞 - 在正負極顛倒時不會損壞 - 負載突降要求 - 額外的電磁兼容要求：UN ECE R10 + DVP&R 5.2 CAN總線要求 - 設(shè)計標準為ISO.... - 控制器初始化和節(jié)流閥自檢時間不超過500ms。 - 無端接電阻 - CAN收發(fā)器類型：TLE6250G 5.3 環(huán)境要求 水滲入防護：IPX6K和IPX9K， DVP (Y067623) 5.3.1 外部污染 根據(jù) ISO 16750-5: 外部部件（殼體，線束）：通過不同媒介進行材料測試 水 尿素 (Adblue) 發(fā)動機潤滑油 已使用發(fā)

23、動機潤滑油 柴油 生物柴油 乙二醇 在材料選擇時，確保已選材料對以上媒介的耐抗性 5.4 壓縮空氣系統(tǒng) 壓縮空氣供氣系統(tǒng)基于用于商用車的的常規(guī)空氣系統(tǒng)，帶有空濾器和空干器。壓縮空氣可能含有以下液體： 水 礦物油 微粒：最大尺寸0.1m 壓縮空氣不應(yīng)含有氧化后的機油，其具有極性，會損壞HNBR材料。 5.4.1 壓力要求 運行壓力 (11端口) < 13巴，相對壓力 最大壓力 (11端口) < 13巴，相對壓力 爆裂壓力 (11端口) > 35巴，相對壓力 運行供氣壓力 6到13巴，相對壓力 最大壓力 (12到21端口) 5巴，

24、相對壓力 5.5 發(fā)動機配氣 5.5.1 發(fā)動機配氣，內(nèi)部污染 發(fā)動機通過正確的渦輪增壓器增壓。發(fā)動機進氣可能含有水和機油?？諝庵胁粦?yīng)含有裂解油。裂解油具有極性，會損壞HNBR材料。 5.6 安裝說明 5.6.1 位置 PBS安裝于中冷器和發(fā)動機進氣歧管之間。 具體位置取決于顧客和應(yīng)用 5.6.2 方向 PBS可在旋轉(zhuǎn)軸方向任意安裝。主氣管在空氣流動方向。 壓力傳感器管需要至少3斜角。 5.7 辨識 1. 克諾爾標識 2. 箭頭，標注空氣流動方向 3. 部件上的E1標注 5.8 維護 PBS不需要維護 5.9 溫度要求 溫度范圍 -40到

25、120C，測試用的溫度分布為： 溫度 -40 - -20 -20 – 0 0 – 40 40 – 60 60- 80 80 - 100 100 - 120 出現(xiàn)頻率 0,5% 2,5% 20% 35% 35% 6,5% 0,5% 5.10 濕度 相對濕度到100 % 標準：ISO 16750-4, chapter 5.6 Test 1，IEC 60068-2-30 濕度測試：對蒸餾水的耐抗性 測試條件：21天，(30 2) C, (93 3) %相對濕度 靜態(tài)：ISO 16750-4, chapter 5.7，IEC 60068

26、-2-78 5.11 振動要求 ISO16750-3 (DIN EN 60068-2-6) - 商用車 - 測試VI（設(shè)備安裝到發(fā)動機或變速箱上） 最大 12 g 6 其它要求 6.1 安全要求 本章節(jié)描述關(guān)于安全的過程和要求，如可能的故障和危險。具體過程見IEC 61508。 6.1.1 潛在失效模式及后果分析，F(xiàn)MEA 潛在失效模式及后果分析是用于預(yù)防可能風險的評估方法，包括功能，設(shè)計和生產(chǎn)部分。風險優(yōu)先數(shù)RPN定義風險的等級，并需針對可能風險指定相應(yīng)措施。 6.1.2 安全措施 安全措施見4.4.5節(jié)（安全管理） 6.2 質(zhì)量保證 PBS產(chǎn)品研發(fā)基于克諾

27、爾內(nèi)部流程，遵照ISO TS 16949，APQP和VDA標準。 產(chǎn)品研發(fā)和驗證過程中，會定期由獨立的機構(gòu)進行質(zhì)量和流程檢測。  7 縮寫 APQP Advanced Product Quality Planning 14 BDM Background Debug Mode 10 CAN Controller Area Network 7 CVS PLM Commercial Vehicle Systems Product Lifecycle Management 4 DVP Design Verification Plan 4 EAC Electron

28、ic Air Control 5 ECU Electronic Control Unit 4 EDC Electronic Diesel Control 5 FMEA Failure Mode and Effect Analysis 3 HNBR Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber 12 IC Integrated Circuit 8 KB Knorr-Bremse 4 MCM Motor Control 7 PBS Pneumatic Booster System 1 PWM Pulse Width Modulation 10 RAM Random Access Memory 9 rel relativ 7 ROM Read Only Memory 9 VDA Verband der Automobilindustrie 14