克诺尔PBS产品规格.docx
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克诺尔PBS产品规格
PBS产品技术规格
Document-No:
SRS_structure（ID358670）
Revision:
1
Language:
CN
Responsible:
Lorant/Rao
Date:
2011-07-20
气动助推系统
PBS
产品技术规格
HistoryKnorrBremse
Rev.
Date
Author
Section
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Checkedby
1
intoChinese
-
ApprovalCustomer
Rev.
Date
Approvedby
Section
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1
1PBS应用目标4
2相关文件4
内部系统技术规格4
外部相关文件4
3产品介绍4
系统优化5
功能5
4系统要求6
寿命6
性能要求6
系统结构要求7
电控要求7
PBS功能7
执行器7
传感器7
通讯8
安全管理8
参数设定9
诊断功能9
顾客诊断9
克诺尔诊断9
软件要求9
微处理器引导程序10
接口10
插座10
发动机供气10
气动部件10
机械性能要求10
泄漏量要求10
尺寸11
重量11
5总体要求11
电气要求11
CAN总线要求11
环境要求12
外部污染12
压缩空气系统12
压力要求12
发动机配气13
发动机配气，内部污染13
安装说明13
方向13
辨识13
维护13
温度要求13
湿度13
振动要求14
6其它要求14
安全要求14
潜在失效模式及后果分析，FMEA14
安全措施14
质量保证14
1PBS应用目标
应用气动助推系统PBS的主要目的取决于客户的要求，如为提高发动机性能，节油或减少排放。
根据不同的运用方案可带到不同的目的。
2相关文件
2.1内部系统技术规格
见Y079772_001（SystemFMEA）和Y088754_000（DesignFMEA）
2.2外部相关文件
以下文件储存于克诺尔CVSPLM文档管理系统中：
∙相关标准汇总：
Y091013
∙顾客技术规格：
Y076007_000
∙安装图，管线和电气接口
∙设计验证计划DVP：
Y076323
3产品介绍
气动助推系统PBS通过向涡轮增压柴油发动机提供额外的压缩空气来消除车辆加速时的涡轮增压迟滞现象。
PBS安装于中冷器和发动机进气歧管之间。
PBS具有自己的控制器ECU，所以PBS可以实现即插即用（Plug&Play）功能（见图1和图2）。
图1包括以下部件：
1.空压机2.空气处理3.储气罐4.PBS5.中冷器6.涡轮增压器7.空滤8.进气管9.柴油发动机10.出气管11.废气回流阀12.油门13.发动机控制器14.排气制动15.DPF16.SCR。
PBS控制器直接与发动机控制器连接。
图1：
系统安装图
在加速过程中，PBS向发动机提供额外储气罐内保存的空气，空压机向储气罐供气。
在注入压缩空气过程中，PBS中的节流瓣阀关闭，以防止压缩空气反流入增压器，保证空气流入发动机进气管，用于发动机气缸内燃烧过程。
额外输入发动机的空气可减少发动机到达最高扭矩的时间，从而提高了加速性能，消除了增压器迟滞现象（见图2）。
图2：
发动机扭矩响应，蓝色为PBS启动后
3.1系统优化
3.2系统改动
由于PBS需要连接到压缩空气系统中，需要对现有压缩空气系统进行以下的改动，以保证PBS和其他部件的正常运行。
同意的改动有：
∙额外的储气罐，容量待定
∙管线和接头
∙待定…
3.3功能
气动助推器PBS是由向带涡轮增压器的发动机提供压缩空气，从而达到消除增压器迟滞（TurboLag）的设备。
它安装于中冷器和进气歧管之间，受控于发动机控制系统，以保证在不同的工况下实现所需的空气流量。
PBS主要包括了电控节流阀和两个由电磁阀控制的隔膜阀，见图3（图中只画出一个电磁阀）。
图3：
PBS未启动（左），PBS启动（右）
当PBS启动时，节流阀关闭并注入压缩空气。
集成于PBS的控制器与发动机控制器连接，通过监控相关信号（如驾驶员扭矩需求，发动机转速，进气歧管压力等），并与设定参数比较，来控制PBS的启动。
参数设定可以通过发动机的具体要求随意选择。
正常情况下，当节流阀两端压力相同时，PBS停止注入压缩空气。
当最大允许压力或最长允许时间达到时，PBS将立刻停止（安全功能）。
图4：
PBS系统图
空气来自中冷器端（11端口）并流向发动机进气歧管端（21端口）。
节流阀位于这两个端口之间，在未启动的情况下其处于完全打开的状态。
当启动条件满足时，压缩空气从12或13端口流入出气端。
注入空气量取决于发动机所需压力值或空气流量。
集成控制器通过电插头与车辆系统连接。
控制器使由电磁阀控制的两个隔膜阀与节流阀同步。
在PBS的进气和出气端分别安装有一个压力传感器，已用于控制和监控的目的。
4系统要求
4.1寿命
∙PBS启动次数：
大于200万次
∙隔膜阀和电磁阀：
大于600万次
4.2性能要求
∙9巴压力下最大空气流量：
200g/s（待定）
∙开启位置时背压：
最大空气流量时kPa（500g/s空气流量，巴相对增压压力）
∙节流阀在19伏时完全打开和关闭时间<90ms
∙节流阀在24伏时完全打开和关闭时间<70ms
4.3系统结构要求
顾客系统结构图：
待定
PBS是发动机的子系统，PBS运行所需的信号来自发动机或车辆系统。
PBS向发动机报告它的状态，包括传感器测量值和错误信息。
PBS通过CAN总线在每次发动机点火时得到它的配置参数（也可设定固定的配置参数于PBS控制器中）。
PBS可实现发动机管理系统要求的不同的诊断功能。
4.4电控要求
4.4.1PBS功能
PBS控制器可驱动所有PBS的执行器（力矩电机和两个电磁阀），以实现所描述的空气注入功能。
PBS控制器压力控制精度能带到+/-10%（待定）。
PBS控制器能基于它的传感器和车辆总线信息实现注入压缩空气功能的控制。
执行条件的实现快于70ms。
4.4.2执行器
PBS控制器能驱动2个电磁阀。
由高级控制逻辑（也由此控制器实现）给出的打开/关闭要求必须在30ms内完成。
PBS控制器能驱动力矩电机。
由高级控制逻辑（也由此控制器实现）设定角度必须在70ms内完成。
PBS控制器在故障情况下会进入失效安全（fail-safe）状态。
要求时间为500ms。
4.4.3传感器
PBS控制器能测量在节流阀前两端压力（中冷器和进气歧管）。
测量范围为（绝对压力）：
pOPmin=巴到pOPmax=5巴。
采样时间不大于5ms。
PBS控制器能测量其储气罐端的压力值。
测量范围为（绝对压力）：
pOPmin=巴到pOPmax=16巴。
采样时间不大于5ms。
PBS控制器能测量节流阀的角位置（9°-75°，相对于主气管轴，端口11到21）。
采样时间不大于5ms。
PBS控制器能测量供电电源电压，采样时间不大于1ms。
PBS控制器能测量角度传感器电源电压，采样时间不大于1ms。
4.4.4通讯
PBS控制器通过CAN总线接口获得车辆及发动机信息。
PBS控制器通过CAN总线接口提供自己的状态信息。
PBS控制器能实现顾客指定的通讯协议。
4.4.5安全管理
PBS在设计时考虑了各种安全因素，包括热反应。
控制器ECU一直监控它的部件和功能，以检测错误。
被监视的部件如下：
电子原件
∙力矩电机（短路，负载开路）
∙力矩电机驱动器集成电路（电压，温度）
∙力矩电机角度传感器（范围）
∙电磁阀（短路，负载开路）
∙压力传感器（范围）
∙供电电压（电压过低/过高，起动检测）
∙供电开关（总开关功能）
∙CAN总线集成电路
信号
∙压力信号（可信性和相关性）
∙力矩电机角度信号（可信性）
∙CAN总线通讯（信号可获性和可信性）
功能
∙节流阀角度控制
∙发动机进气压力控制
模块部件
∙进气管和节流阀（防止阻塞，漏气）
∙隔膜阀（防止自行开启）
∙节流阀回位弹簧
外部部件
∙供气
控制器将错误信息保存在中央数据库内。
不同的错误种类设定不同的错误模式，不同的错误模式对控制器功能进行不同的限制。
运行模式：
-当前无错误，允许PBS运行
-无错误，禁止PBS运行（诊断模式，启动）
-故障安全模式（PBS关闭）
o暂时故障–可能自动修复
o长久故障–必须检修
4.4.6参数设定
控制器的运行可针对不同的车辆和应用进行设置。
所以一组设置参数被储存在非易失性内存区中。
这些参数被划分为几个不同的块：
∙系统供应商参数设置区
∙顾客参数设置区（可在每次发动机点火后刷新）
控制器也可以将学习参数保存于非易失性内存区中。
控制器识别数据也在生产过程中保存于非易失性内存区中。
4.4.7诊断功能
4.4.7.1顾客诊断
PBS不断向发动机控制器提供自己的状态和可能的错误信息。
额外也可以通过外部的诊断工具实现以下的远程诊断过程：
∙清除内部故障储存器
∙在发动机空转时检查PBS运行（关闭节流阀并短暂注入空气）
∙检查空气压力
在发动机点火后时，PBS会自动进行一次节流阀测试。
4.4.7.2克诺尔诊断
控制器提供一个基于KWP2000协议的诊断接口。
此接口用于研发过程和故障诊断。
通过接口可实现以下功能：
∙控制器复位
∙读出和清除诊断故障码
∙读出和清除灾难性错误代码
∙读出和清除设置参数
∙下载驱动软件
∙下载数据组
∙读出控制器识别信息
∙测试控制器
4.5软件要求
详细的通讯和功能介绍见“PBS软件技术规格”。
对功能逻辑的要求
∙处理测量得到的信号
∙处理从车辆总线得到的信息
∙基于传感器测量值和输入数据计算空气注入
∙计算目标压力设定值，空气流量值和实现压力控制所需的气流截面
∙执行高级隔膜阀控制，以实现设定的气流截面
∙计算空气注入时所需要的节流阀位置
∙实现节流阀位置的闭环控制。
实现全状态反馈所需的观测器。
调用低层PWM电机驱动。
∙执行检查功能，检查输入信号的正确性，并确保外部部件和条件（供气，温度）满足条件。
∙执行高级功能检测，是否每个模块和执行器正常工作。
∙向车辆总线传输PBS输出信息。
4.5.1微处理器引导程序
PBS软件能通过CAN总线下载，所以需要引导程序（bootloader）。
引导程序在软件下载时不能被修改或覆盖。
能修改的软件部分为驱动软件。
PBS软件的进入点为引导程序的主程序。
引导程序也具有KW2000诊断协议。
4.6接口
4.6.1插座
控制器和力矩电机具有插座，TYCOHDSCS插座，其中“A”为总线连接，“B”为内部力矩电机连接。
4.6.2发动机供气
基于顾客要求，见安装图纸
4.6.3气动部件
与储气罐连接接头为一个。
4.7机械性能要求
4.7.1泄漏量要求
空气泄漏量测量工具连接于气源端和PBS端口（11/12），可测量两处泄漏量。
1.供气单元漏气量：
储气罐压力为巴，泄漏量测量工具连接于12端口
-30°C=>100cm3/min
-30°C到-20°C=>50cm3/min
高于-20°C=>20cm3/min
2.主气管单元漏气量：
pIC=3巴，泄漏量测量工具连接于11端口。
-30°C=>100cm3/min
-30°C到-20°C=>50cm3/min
高于-20°C=>20cm3/min
4.7.2尺寸
高<200mm
宽<220mm
长<180mm
额定主气管截面80mm
4.7.3重量
整个PBS模块<4kg
5总体要求
5.1电气要求
额定电压24V
运行电压范围哦19…32V
最大供电电压V,如>60V控制器将被损坏
防护等级DIN40050（Part9）
-满足ISO16750要求+额外ISO16750要求+DVP&R
-平均和最高耗电量
-静态电流
-控制器在突然断电和接地的情况下不会遭到损坏
-在正负极颠倒时不会损坏
-负载突降要求
-额外的电磁兼容要求：
UNECER10+DVP&R
5.2CAN总线要求
-设计标准为ISO....
-控制器初始化和节流阀自检时间不超过500ms。
-无端接电阻
-CAN收发器类型：
TLE6250G
5.3环境要求
水渗入防护：
IPX6K和IPX9K，DVP（Y067623）
5.3.1外部污染
根据ISO16750-5:
外部部件（壳体，线束）：
通过不同媒介进行材料测试
∙水
∙尿素（Adblue）
∙发动机润滑油
∙已使用发动机润滑油
∙柴油
∙生物柴油
∙乙二醇
在材料选择时，确保已选材料对以上媒介的耐抗性
5.4压缩空气系统
压缩空气供气系统基于用于商用车的的常规空气系统，带有空滤器和空干器。
压缩空气可能含有以下液体：
∙水
∙矿物油
∙微粒：
最大尺寸μm
压缩空气不应含有氧化后的机油，其具有极性，会损坏HNBR材料。
5.4.1压力要求
运行压力（11端口）<13巴，相对压力
最大压力（11端口）<13巴，相对压力
爆裂压力（11端口）>35巴，相对压力
运行供气压力6到13巴，相对压力
最大压力（12到21端口）5巴，相对压力
5.5发动机配气
5.5.1发动机配气，内部污染
发动机通过正确的涡轮增压器增压。
发动机进气可能含有水和机油。
空气中不应含有裂解油。
裂解油具有极性，会损坏HNBR材料。
5.6安装说明
5.6.1位置
PBS安装于中冷器和发动机进气歧管之间。
具体位置取决于顾客和应用
5.6.2方向
PBS可在旋转轴方向任意安装。
主气管在空气流动方向。
压力传感器管需要至少3°斜角。
5.7辨识
1.克诺尔标识
2.箭头，标注空气流动方向
3.部件上的E1标注
5.8维护
PBS不需要维护
5.9温度要求
温度范围-40到120°C，测试用的温度分布为：
温度
-40°--20°
-20°–0°
0°–40°
40°–60°
60°-80°
80°-100°
100°-120°
出现频率
0,5%
2,5%
20%
35%
35%
6,5%
0,5%
5.10湿度
相对湿度到100%
标准：
ISO16750-4,chapterTest1，IEC60068-2-30
湿度测试：
对蒸馏水的耐抗性
测试条件：
21天，（30±2）°C,（93±3）%相对湿度
静态：
ISO16750-4,chapter，IEC60068-2-78
5.11振动要求
ISO16750-3
（DINEN60068-2-6）
-商用车
-测试VI（设备安装到发动机或变速箱上）
最大12g
6其它要求
6.1安全要求
本章节描述关于安全的过程和要求，如可能的故障和危险。
具体过程见IEC61508。
6.1.1潜在失效模式及后果分析，FMEA
潜在失效模式及后果分析是用于预防可能风险的评估方法，包括功能，设计和生产部分。
风险优先数RPN定义风险的等级，并需针对可能风险指定相应措施。
6.1.2安全措施
安全措施见节（安全管理）
6.2质量保证
PBS产品研发基于克诺尔内部流程，遵照ISOTS16949，APQP和VDA标准。
产品研发和验证过程中，会定期由独立的机构进行质量和流程检测。
7缩写
APQP
AdvancedProductQualityPlanning14
BDM
BackgroundDebugMode10
CAN
ControllerAreaNetwork7
CVSPLM
CommercialVehicleSystemsProductLifecycleManagement4
DVP
DesignVerificationPlan4
EAC
ElectronicAirControl5
ECU
ElectronicControlUnit4
EDC
ElectronicDieselControl5
FMEA
FailureModeandEffectAnalysis3
HNBR
HydrogenatedNitrileButadieneRubber12
IC
IntegratedCircuit8
KB
Knorr-Bremse4
MCM
MotorControl7
PBS
PneumaticBoosterSystem1
PWM
PulseWidthModulation10
RAM
RandomAccessMemory9
rel
relativ7
ROM
ReadOnlyMemory9
VDA
VerbandderAutomobilindustrie14
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