1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16
Ім'я файлу: посібник електроніка автомобілів.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 5202кб.
Дата: 18.02.2022
скачати
Пов'язані файли:
Текстові теги HTML5.docx

Тема 8 Система управління курсовою стійкістю автомобіля
8.1 Попередні відомості
8.2 Концепція та варіаційні параметри системи УРС
8.3 Функціональна блок-схема системи VDC
8.4 Технічна реалізація системи VDC
8.4.1 Основні компоненти
8.4.2 Датчики системи VDC
8.4.3 Гідросистема
8.4.4 Електронний блок управління
8.5 Результати експериментальних досліджень
8.5.1 Випробування автомобіля з системою VDC при різкій зміні напряму руху
8.5.2 Гальмування при русі автомобіля по гладкому льоду
8.5.3 Випробування автомобіля при русі по замкнутій траєкторії зі збільшенням швидкості
8.6 Надійність системи VDC. Пошук несправностей
8.1 Попередні відомості
Управління рухом автомобіля на кривій дорозі з ухилами і підйомами, наприклад на гірському серпантині, є не лише важкою і небезпечною роботою для середньостатистичного водія. Завдання управління ще більше ускладнюється за зміни погодних умов, при дощі, снігопаді і особливо на заледенілому шосе. Рух гірськими дорогамм в таких випадках забороняється. Але й на висококласних рівнинних автомагістралях бувають досить круті повороти і ожеледь, що з практично необмеженою швидкістю руху часто призводить до дорожньо-транспортним подій
(ДТП). Причиною усіх таких аварій є практично неконтрольоване падіння зчеплення колісних шип автомобіля з дорожнім покриттям, яке (зчеплення) ще більше слабшає у разі подовжнього чи бічного ковзання. При русі юзом автомобіль погано піддається управлінню і вивести його з такоого стану при великій швидкості може не кожен водій. Вина за ДТП що сталося, завжди покладається па водія. Так, по статистичних даних американської дорожньої поліції, які мало розходяться з даними ДАІ, близько
95% всіх ДТП, що мають місце на рівнинних швидкісних дорогах в дощ, завірюхи, ожеледиці, відбуваються з вини водіїв, внаслідок вчинених ними помилок в управлінні.
Ряд американських, німецьких і японських дослідників незгідні з таким трактуванням причин ДТП. Так, Kiippler [26] і Brown [27] провели більш уважну обробку поліцейської інформації про ДТП і зазначили, що у 19% всіх випадків винні недосвідченість, неуважність чи безтурботність водія; 31% ДТП посідає «тупість»
(недосконалість) автомобіля, коли навіть майстерний водій неспроможний справитися з автомобілем й не допустити аварію; решта 50% ДТП мали місце через різкої, несподіваної для водія зміни дорожньої ситуації (наприклад, масляна пляма чи лід на дорожньому покритті), коли водій просто не встигав зреагувати. За даними Rompe та
інших. [28], які досліджували дії водіїв при різкій зміні дорожньої ситуації ще до скоєння ними аварії, лише у 50% випадків водії намагалися запобігти ДТП. Edwards та
інші [29) уточнюють, що дії водіїв по запобіганню сутичок мають місце у 52%, а, по запобіганню з'їзду з автомагістралі за огородження чи з запобіганню перекидання автомобіля в 64-х% випадків. Отже ясно,шо майже завжди у половині ДТП що

154
відбулись, винні не безтурботність чи неуважність водія, а природна інерційність сприйняття, яка веде до запізнення реакції за необхідності виконання миттєвої дії у сучасних умовах руху.
Дослідженнями Fuchs показано, що електронна автоматика нових розроблюваних моделей автомобілів, які обов'язково оснащуються системою курсової стійкості, має відповідати наступним вимогам:
• у разі порушення штатних (звичайних) умов руху, коли зчеплення колісних шин автомобілі з дорогою наближається до своєї фізичної межі, автомобіль не повинен поводитися непередбачено, динаміка його руху має змінюватися не різко, не повинні з'явитися заноси, різкі розвороти, з'їзди з дороги чи перекидання;
• навіть у слизьких чи зледенілих дорогах відхилення від заданого водіям напряму руху повинно залишатися мінімальним;
• ступінь завантаженості автомобіля не більше продиктованої норми не має впливати на стійкість його руху;
• бічний вітер, неприбраний від незначних піщаних чи сніжних наносів стан автомагістралі не повинні сильно впливати на рух автомобіля;
• параметри і характеристики автомобіля, відповідальні безпеці руху, повинні залишатися у оптимальних нормах для суб'єктивного сприйняття водієм.
Гіроскоп — це свого роду вестибулярний апарат системи VDC, реагує на найменші флуктуації напряму руху. Проте слід зазначити, що система VDC не являється системою безпілотного управління, а лише доповнює дії водія, залишаючи його відповідальність за вибір напряму руху , не втручаючись у його управляючі маніпуляції до того часу, поки рух автомобіля протікає штатно (без юза коліс і заносу автомобіля) [34]. З 1995 року система VDC вийшла із стадії експериментальних досліджень, і стала встановлюватися на ексклюзивних легкових автомобілях.
8.2 Концепція і варіаційні параметри системи VDC
У штатних умовах руху траєкторія переміщення автомобіля по дорожньому полотну задається управляючими маніпуляціями водія. Ці маніпуляції, з допомогою відповідних датчиків, перетворюються на електричні сигнали кута повороту рульового колеса, крутного моменту двигуна (по розі повороту осі дросельної заслінки) і тиску рідини у гальмівній системі. Проте цих сигналів для автоматичної стабілізації стійкості руху на критичних ситуаціях недостатньо, і додатково потрібна інформація про величини ,такі як кут бічного відведення передніх коліс (а), кут бічного знесення автомобіля (b), бічне ковзання (S) коліс щодо дорожнього покриття і його напрямок
(кут у), коефіцієнт (нью) зчеплення коліс з дорогою. Всі ці величини є вхідними варіаційними параметрами системи VDC і впливають на траєкторію руху автомобіля, щойно під колесами з'являється юз. На рисунку 8.1 показано, яку траєкторію буде описувати автомобіль, який входить зі швидкістю 80 км/год в крутий поворот за одного й того самого незмінного становища керма, постійному газі без гальмування, але при різноманітному вигляді дорожнього покриття. Крива «А» відповідає траєкторії повороту автомобіля з радіусом 40 м на сухому асфальті, коли бічне ковзання коліс щодо дорожнього покриття немає місця (нью>0,95). Фактичний собі напрямок руху відповідає напрямку, обраному водієм у вигляді відповідного повороту рульового колеса. Крива «В» відображає траєкторію руху автомобіля при повороті на мокрій

155
дорозі відразу після дощу, коли асфальтне покриття особливо слизьке (нью < 0,65).
Рисунок 8.1 - Залежність траєкторії руху автомобіля від стану дорожнього
покриття
Бічне ковзання, яке зявилось,передніх коліс призводить до бічного зносу автомобіля від заданого кермом напряму руху, і радіус повороту залежить не тільки від становища керма, а й від сили бічного відведення. На зимової дорозі при голольоді
(нью<0,15) бічний знос автомобіля на повороті може бути настільки великим, що загубиться контроль над управлінням і автомобіль незалежно від дій водія піде на переміщення по автодорозі бічним юзом (крива «С» на рисунку 8.1) чи, більше того, може розпочати обертатися навколо вертикальної осі. З розгляду траєкторій, показаних на рисунку 8.1, очевидно, що при повороті автомобіля на слизькій дорозі кут бічного відведення (знесення) автомобіля повинен бути обмежений значенням, у якому коефіцієнт зчеплення "нью" коліс з ко дорогою не повинен ставати менше критичного для даних станів еластичності протектора колісних шин й дорожнього покриття.
Однією з способів підвищення коефіцієнта зчеплення "нью" є використання у зимовий період жорсткішої шипованої колісної гуми. На рисунку 8.2, а приведена векторна діаграма сил, прикладених до переднього колеса під час руху автомобіля на повороті, що відображає фізичну картину втрати стійкості у разі юза під колесами. На рис. 8.2, б показані точки докладання векторних зусиль і моменту розвороту навколо вертикальної осі, і навіть лінійні координати а, b, c, d цих точок щодо центру мас у системі координат x, у, z.
Кут а бічного відведення колеса виникає під впливом бічної сили F„ коли еластична шина деформується в бічному напрямі, у результаті вектор швидкості V автомобіля відклоняється від площини обертання колеса [22]. Збільшення бічний сили
Fs є причиною збільшення кута а. Відношення Fs/a називається коефіцієнтом опору відведення. К = Fs/a (Н/град). Якщо кут а сягає значень 12...20°, то бічна сила Fs на сухому асфальті стає рівною силі Fr, зчеплення шини колеса з дорогою (Fs = Fr) і відведення колеса перетворюється на його бічне ковзання (юз). При впливі на колесо поздовжньої тягової сили Fl чи гальмівний сили F„ коефіцієнт опору відведення (К)

156
знижується. Якщо колесо нахиляється за вертикаллю, убік дії бічної сили, то кут відведення колеса збільшується, при напрямку сили Fs кут а зменшується. Якщо при повороті передні колеса обертаються вільно (без бічного юза і гальмування), то F = 0 й лямбда = 0, а результуюча сила FR = Fs0. Коли під передніми колесами з'являється юз, кут лямбда, який визначає напрям ковзання, зростає й, залежно від зміни коефіцієнта ковзання S в межах 0 < S < 1, змінює свою величину від 0° до 90°. За рахунок юза починає збільшуватися сила F„ гальмування колеса (без спрацьовування гальмівної системи), а бічна сила F„ відповідно до векторної діаграми (рисунок 8.2, а) зменшується. Зміна напряму ковзання при бічному юзі призводить до обертання результуючої сили FR навколо вертикальної осі повороту колеса, що викликає перерозподіл сил FL, F,„ Fs й стоврення моменту М обертання кузова автомобіля щодо центру мас під впливом ковзання даного колеса. Зрозуміло, що при бічному ковзанні S, близький до одиниці (S 1), бічне відведення автомобіля перевищує критичне значення і автомобіль стає некерованим. Сумарний момент МЕ обертання кузова навколо вертикальної осі дорівнює сумі моментів від кожної колеса окремо: МЕ = М, + М2 +
М3 + М4.
Рисунок 8.2 - СИЛИ, які діють на колеса автомобіля під час повороту
V — вектор швидкості руху автомобіля;
S — поздовжня вісь автомобіля; у — кут повороту колеса щодо осі S; а — кут бічного відведення колеса від фактичного напряму руху (від вектора V); р = (у - а) — кут бічного відведення автомобіля ("кут шастання»);
Fs — бічна сила діюча на вісь колеса;
Fg — гальмівна сила колеса за його ковзанню дорогою;
FR — результуюча сила бічного відведення колеса, рівна векторної сумі гальмівний (FB) і бічний (Fs) сил. (FR = Fs +. FB);
X — кут між віссю колеса і напрямом його ковзання
Управляючи тяговими силами FD головних коліс (FD3 + F„4) і гальмовими силами
F„ всіх чотирьох коліс (FB,, FB2, FB3, FB4), можливо домогтися такої міри руху

157
автомобіля на поворотах чи слизькій дорозі, у якому МЕ«МК. Км — критичне значення сумарного моменту МЕ, у якому кути бічного відведення центрів переднього і заднього мостів з'являються не під впливом бічного юза, а в результаті еластичного прогину шин всіх чотирьох коліс. У разі колеса не зриваються в юз і автомобіль залишається керованим. (Відповідно до ОСТ 37.001.05186, керованість автомобіля — це його здатність точно слідувати повороту передніх коліс [22].) Функції автоматичного управління підторможування і тягової сили коліс при повороті автомобіля на великій швидкості або при русі по слизькій дорозі виконує система управління курсовою сталістю (система VDC).
8.3 Функціональна блок-схема системи VDC
Раніше на рисунку 1.1 була показана система VDC як частина системи" дорога - водій-автомтобіль". Функціональна блок схема системи VDC , як відповідає рішенню фундаментальної задачі управління курсової стійкості автомобіля показана на рисунку
8.3.
Рисунок 8.3 - Функціональна блок-схема системи VDC
Така схема описує функціональний взаємозв'язок параметрів системи VDC і порядок їх опрацювання. По-перше, по вхідним параметрами (впливам водія на керівні органи), які з допомогою датчика кута повороту рульового колеса, датчика дросельної заслінки і датчика тиску у гальмівній системі перетворюються на електричні сигнали, визначається номінальна (штатна) поведінка автомобіля, описана номінальними значеннями регульованих змінних. Це найважливіше і найскладніше завдання для контролера системи VDC, оскільки поведінка автомобіля залежить не тільки від впливів водія, а й від невідомих впливів довкілля, наприклад, від тертя між колесами та дорогою, від температури повітря тощо. З іншого боку, значення регульованих змінних мали бути обрані такими, щоб поведінка автомобіля в критичних ситуаціях була подібна руху в нормальних умовах. По-друге, за отриманими значенням від датчиків швидкості коліс, датчика шастання і датчика бічних прискорень визначається фактична поведінка автомобіля, яка відповідає фактичним значенням регульованих змінних. Далі обчислюється і використовується різниця між номінальними і фактичними значеннями змінних величин як набір управляючих сигналів в контролері системи VDC. Задля реалізації завдання управління бічним відведенням кожного колеса окремо, під час

158
основної функції системи VDC, необхідно, щоб гальмівний тиск в кожному колесі міг модулюватися незалежно від водія і як цього вимагає закладена в память ЕБУ—VDC програма управління. Звідси очевидна істотна різниця між системами ABC і VDC. Для системи ABC колесо являється обєктом управління швидкістю його обертання, щоб уникнути блокування і зберегти ковзання колеса малим (не більше допустимої норми).
При цьому запобігається можливість появи і деякого впливу поперечної сили. Для системи VDC автомобіль являється обєктом управління із єдиною метою стабілізації руху на критичних ситуаціях, коли пробуксовкою коліс можна й потрібно управляти, щоб отримати необхідні поперечні і подовжні сили на рухомий автомобіль.
У критичній ситуації, коли автомобіль починає зриватися в рух бічним юзом, ширина смуги ковзання між передніми і задніми колесами більше ширини автомобіля.
Це дозволяє вибрати каскадну структуру системи управління, у якій внутрішній контур управління із зворотнім зв'язком управляє пробуксовкою коліс, а зовнішній — рухом автомобіля. Така структура системи управління показано на рисунку 8.4
Рисунок 8.4 - Каскадна структура системи VDC з двома контурами
зворотнього зв'язку
У зовнішньому контурі управління із зворотнім зв'язком відбувається корекція номінальних значень ковзання коліс під необхідні для позаштатних умов руху. У цьому контролер ковзання отримує сигнали управління від контролера динаміки автомобіля як різних величин між номінальними і фактичними параметрами руху, і навіть від датчиків автомобіля. У внутрішньому контурі формуються сигнали самонаведення виконавчих механізмів, з допомогою яких коригується бічне відведення коліс до номінальних значень ковзання. Наглядач використовується для того, щоб оцінити

159
фактичне значення кута бічного відведення автомобіля та інших не вимірюваних величин, наприклад, сил дії на колеса, спрямованих по нормалі.Як і системі ABC, алгоритм управління запрограмований і зберігається в ПЗП—VDC. Коли система VDC активована, контролер ковзання реалізує вибірку даних із пам'яті, порівнює його з поточними значеннями, виробляє коригувальні сигнали і передає їх у виконавчі пристрої. Система керування двигуном реалізована як внутрішній контур управління із зворотнім зв'язком. Номінальні значення сигналів, що передаються до системи управління двигуном по шині CAN-інтерфейсу, визначають межі регулювання крутного моменту.
8.4 Технічна реалізація системи VDC
8.4.1 Основні компоненти
На рисунку 8.5 показано основні компоненти системи VDC. Датчик швидкості шастання, акселерометр бічного прискорення, датчик кута повороту рульового колеса і електронний блок управління встановлюються в салоні або у багажнику автомобіля.
Під час розробки системи VDC було використано складові компоненти раніше освоєних систем ABC і ASR, такі як гідро прилади, нагнітальні насоси, датчики швидкості коліс, акселерометр бічних прискорень, блок автоматичного управління дросельною заслінкою, електронний блок управління. Тому дослідно-конструкторські розробки системи VDC були зведені до мінімуму а її вартість виявилася прийнятною для установки на ексклюзивні автомобілі.
Рисунок 8.5 - Основні компоненти системи VDC
1 — електронний блок управління;
2 — гідравлічний блок;
3 — гідронагнітач насос з електроприводом;
4 — диференційний гідропідсилювач з датчиком тиску;
5 — колісні датчики;
6 — гіроскопічний датчик швидкості шастання;
7 — акселерометр бічного прискорення;
8 — датчик кута повороту керма
На рис. 8.6. показано розташування компонентів системи VDC на автомобілі
Mercedes.

160
Рисунок 8.6 - Розташування компонентів системи VDC на автомобілі Merсedes
8.4.2 Датчики системи VDC
Технічні вимоги до датчиків системи VDC отримано з аналізу результатів численних випробувань автомобіля
і проведених теоретичних досліджень.
Використовуючи отримані результати, було визначено додаткові вимоги до безпечної експлуатації бортової електронної автоматики управління, що тепер мала містити елементи резервування основних функцій системи VDC і володіти відповідною аналітичною надмірністю. Це спричинило модернізації вже наявних на автомобілі датчиків і доробки бортової підсистеми інтерфейсу. До датчиків швидкості коліс ніяких спеціальних вимог не пред'являлося. У системі VDC вони такі ж, як й у системі
ABS, — індуктивного типу. Знову розробили датчик швидкості шастання (yaw-sensor) і датчик повороту керма. Датчик швидкості шастання належить до класу вібруючих гіроскопів. Основний елемент гіроскопа — металевий циліндр, чия оправа коливається в еліптичних формах. Сигнал гіроскопа виникає під впливом прискорення Коріоліса, що є наслідком обертання циліндра відносно своєї осі та її вібрацій, пропорційних обертальної швидкості автомобіля навколо вертикальної осі і щодо осі циліндра. Для надійної роботи системи VDC дуже важливо, щоб слабкий вихідний сигнал датчика шастання виявився досить стійким, на виході датчика встановлюється інтегруючий пристрій, який виключає випадкові "обурення" вихідного сигналу. У датчику кута повороту рульового колеса використовується оптико -електронний перетворювач, виконаний із застосуванням світло-діодів і фото-транзисторів (дивись рисунок 2.25 і
2.28). Оптоелектронні пари з'єднані з ЕБУ цифровим інтерфейсом. Датчик установлено на рульовому колесі і вимірює абсолютний кут його повороту.
Для отримання високої точності застосовується поетапне кодування з допомогою каліброваного набору фототранзисторів, встановлених за світломодулюючим диском.
Ця конструкція призводить до винятково високої надійності і точності датчика, на який можна покладатися як на еталонний при калібровці інших датчиків системи VDC.
Демпфірування амортизаторів у системі керування активною підвіскою використовують у акселерометрі датчика бічних прискорень. Такий датчик виробляє

161
електричний сигнал, пропорційний зміщенню центра мас, а зміщення центру мас пропорційно бічному відведенню (зносу) автомобіля. Помилки за умови встановлення датчика і кренность автомобіля призводять до похибки у показаннях датчика, що компенсується програмою управління,яка закладена в ПЗП системи VDC. Датчик тиску встановлений у гальмовому контурі передніх коліс і призначений для вимірювань тиску у гальмівній системі, який нагнітається водієм у вигляді педалі гальма. Основний елемент датчика — мікроелектронний чіп, виконаний із застосуванням кремнієвої діафрагми. Вихідний сигнал чіпа заземлений на корпус датчика. Та як у гідросистемі тиск може досягати високих значень (до 350 бар), то датчик повинен мати високу конструктивну міцність і надійне кріплення. Як зазначалося, при оснащенні автомобіля системою VDC знадобилося деяке ускладнення інтерфейсу бортових систем. Це повязано з тим, що кількість інформаційних сигналів і функціональних перетинів поміж компонентами системи управління помітно збільшилася, а вимоги до функціональної надійності автоматики управління зросли.
8.4.3 Гідросистема
Рисунок 8.7 - Гідравлічна частина системи VDC
Одною з найбільш важливих експлуатаційних особливостей автомобільних гідросистем — є надійність функціонування при низьких температурах. Бо за

162
температури нижчій за -20 °С вязкість гальмівний рідини помітно зменшується, це призводить до уповільнення швидкості рідинних потоків у гальмівній системі, що неприпустимо при застосуванні системи VDC. На рисунку 8.7 показана гідравлічна частина системи VDC, яка стійко працює при низьких температурах..
У цьому два плунжера в PGA починають розгортатися і нагнітають гальмівну рідина в насоси рециркуляції RCP під заданим тиском, яке фломуєьться пружинними (1
і 4) і електричними (2) клапанами і підтримується ресиверами (3). Це призводить до того що потік рідини, що йде від RCP, подається в робочі контури FA і RA під тиском, що є нормальним для стійкого функціонування системи VDC при низьких температурах. Із міркувань функціональної надійності і експлуатаційної безпеки системи VDC головний нагнітальний насос RCP постачає гальмівною рідиною насоси рециркуляції RCP через буферні камери диференціального гідро підсилювача PGA.
Електричні гідроклапани 2 і 5 можуть відпрацьовувати дві програми автоматичного управління тиском в колісних гальмівних циліндрах (КГЦ) — програму ABS
(гальмування без блокування коліс) і програму VDC (курсова стійкість руху автомобіля виборчим приторможуванням коліс з одночасним регулюванням крутного моменту двигуна). Ці програми зберігаються у постійному запам’ятовувальному пристрої (в
ПЗП) електронного блоку управління.
8.4.4 Електронний блок управління
Електронний блок управління (ЕБУ) містить стандартну чотирьохшарову друковану плату з двома частково резервними мікроконтролерами 83C196KL. Кожен контролер оснастили блоком постійної пам'яті обсягом 48 кілобайтів. На платі також установлено всі запускаючі і комутуючі пристрої для включення каналів управління і контрольних ламп, напівпровідникове реле для подання живлення на потужні електроспоживачі (гідро клапани і нагнітальні насоси), ланцюга CAN інтерфейсу. У зв'язку з збільшенням кількості управляючих сигналів СAN інтерфейс інтегрований в мікрочіпи контролерів і забезпечує керований (по заданій програмі) обмін
інформацією між ЕБУ двигуна,ЕБУ ABS, ЕБУ активної підвіски і функціональними блоками системи VDC. Зв'язок здійснюється з допомогою модифікованої інтерфейсної шини.
8.5 Результати експериментальних досліджень
8.5.1 Випробування автомобіля з системою VDC при різкій зміні напряму руху
Для оцінки ефективності системи VDC проводилися модельні і натурні випробування автомобіля під час маневру зміни траєкторії руху. Порівнювалися два однотипних автомобіля, один з яких обладнаний системою VDC. Маневр здійснювався шляхом різкого повороту рульового колеса у позитивний і негативний бік з кроком 90°.
Були прийняті такі початкові умови експерименту: швидкість автомобіля 40 м/с, становище педалей управління гальмом і акселератором під час маневру не змінювалося; поверхня дороги однорідна (сухий асфальт), коефіцієнт тертя між колесами та дорогою високий (нью = 1,0). На рисунку 8.8, а показані порівняльні значення найважливіших змінних величин, аналіз яких здійснювався у процесі моделювання: кут повороту керма (град.), швидкість шастання (град/с), бічне прискорення (м/с2), кут бічного догляду автомобіля (град.). На рисунку 8.8, б показана моделююча траєкторія руху автомобілів.

163
Рисунок 8.8 - Випробування автомобіля з системою VDC при зміні траєкторії
руху
На рисунку 8.8, в виділена характерна частина траєкторії руху автомобілів і результуюча сила кожного колеса в контрольних точках цієї траєкторії. Після першого вхідного впливу поворотом рульового колеса на 90° звичайний автомобіль показує виникаючу нестійкість (на рисунку 8.8, в позиція 2), яка виникає через затримки появи бічної сили на задніх колесах (в порівнянні передніми). На позиції 3 рисунку 8.8 в, кут повороту рульового колеса змінюється у протилежному напрямі. Швидкість шастання і кут бічного відведення швидко збільшуються, стабільність автомобіля не відновлюється, і автомобіль продовжує з'їжджати з дороги (позиція 4 на рисунку 8.8, в). Після першого вхідного впливу поворотом рульового колеса автомобіль із системою
VDC формує певну нестійкість. Але при цьому система VDC формує гальмівний момент, прикладений до першого переднього колеса (рисунок 8.8, с позиція 2), що зумовлює поворот результуючої сили у цьому колесі як наслідок, — уповільнення

164
зростання швидкості шастання і кута бічного відведення (рисунок8.8, а). Автомобіль утримується від знесення. Після другого вхідного впливу поворотом рульового колеса
(рисунок 8.8, а) швидкість шастання змінює свій знака, а система VDC формує гальмівний момент на лівому передньому колесі і автомобіль знову стабілізується
(рисунок 8.8, в позиція 4). Моделювання було проведено використанням блоку FASIM
(моделювання динаміки автомобіля) [46). Результати моделювання перевірені на випробувальному автомобілі.
8.5.2 Гальмування на своєму шляху автомобіля по гладкому льоду
На рисунку 8.9 показані порівняльні характеристики основних параметрів руху автомобіля під час повного гальмування на гладкому льоду (нью

0,15).
Випробувальний автомобіль для порівнння було обладнано серійними системами ABS і
VDC.
Рисунок 8.9 - Гальмування при русі автомобіля по гладкому льоду
На рисунку 8.9 зліва показані результати випробувань із системи ABS, справа — із системи VDC. Маневрування проводилося при швидкості руху автомобіля 50 км/год з участю водія під управлінням. Результати випробувань із системи ABS показують, що швидкість шастання і кут бічного відведення автомобіля швидко досягають великих значень.
Результати випробувань із системи VDC показують (рисунок 8.9 справа), що швидкість шастання і кут бічного відведення автомобіля під час гальмування змінюються у малих межах і негайно відгукуються на маневрування при управлінні рухом. І тут водій повинен встигати ставити додатковий невеличкий кут повороту рульового колеса убік, протилежну відведенню, і автомобіль рівномірно зупиняється.
Важливо, що гальмівний шлях автомобіля з системою VDC менший, ніж автомобіля і системи ABS. Це обясняється обмеженням кута бічного відведення автомобіля, чому відповідає краща ABS-регуляція.
8.5.3 Випробування автомобіля при русі по замкнутій траєкторії зі
збільшенням швидкості
На рисунку 8.10 показані порівняльні значення основних змінних величин під час руху автомобіля по замкнутій траєкторії зі збільшенням швидкості. Випробування

165
проводилися на автомобілі з системою VDC (рисунок 8.10 а, чи без системи VDC
(рисунок 8.10, б). При цьому водій мав утримувати автомобіль на трасі. Траса однорідна, коефіцієнт тертя високий (нью = 1,0). На рисунку 8.10 штриховими лініями показані розрахункові значення кута повороту рульового колеса і кута відведення автомобіля, що є граничними залежностями цих величин від повільно дедалі більшої швидкості і відповідного бічного прискорення. З рисунку 8.10 видно, що поведінка автомобіля з системою VDC і без VDC ідентична до величини бічного прискорення 7 м/с2 і майже збігаюється з розрахунковим. При значеннях бічного прискорення вище 7 м/с2 починає швидко зростати кут відведення автомобіля і кут повороту рульового колеса. Далі при значеннях прискорення 7,5 м/с2 звичайний автомобіль стає некерованим. На автомобілі з системою VDC при значеннях бічного прискорення вище
7 м/с2 включається система VDC, яка, керуючи кутом повороту дросельної заслінки, зменшує швидкість автомобіля, відповідно, і бічне прискорення до 5 м/с2. При цьому кут відведення автомобіля і кут повороту рульового колеса зменшуються відповідно до характеристиками на рисунку 8.10 а, і автомобіль залишається керованим. Таким чином, динамічний діапазон функціонування системи VDC лежить в межах значень бічного прискорення від 7 м/с2 до 5 м/с2 (відповідно до рисунку 8.10, а).
Рисунок 8.10 - Рух автомобіля по замкнутії траєкторії зі збільшенням
швидкості
8.6 Надійність системи VDC. Пошук несправностей
Підвищена надійність і бортова діагностика несправностей як окремих компонентів, так і всієї системи загалом забезпечує безпечну експлуатацію системи

166
VDC. Підвищення надійності роботи накладає додаткові вимог на термін служби компонентів, на процес їх виробництва, на функціональні взаємозв'язки між компонентами, на методи діагностування несправностей у системі. Багато джерел несправностей повинні бути локалізовані в процемі роботи або зменшена можливість того, що несправності відбудуться.
Основні засади підвищення надійності й пошуку несправностей у системі VDC було взято з програмного забезпечення бортової діагностики, упровадженого із системи ABS і ASR. Оскільки бортова діагностика контролює всі компоненти, які електрично з'єднані з ЕБУ. Контролюються електричні сполуки, сигнали та його дії. До того ж до системи VDC було запроваджено нові засоби і забезпечення. Наприклад, виконавчі гідромеханізми перевіряються з допомогою коротких циклів модуляції тиску з наступним аналізом сигналів від датчика тиску. Таким самим шляхом перевіряється і справне функціонування насосів, диференціального регулятора тиску
і електромагнітних гідроклапанів. Датчики контролюються за трьома програмами. У першому етапі найважливіші датчики перевіряються з допомогою активного тесту. Так, правильність показань датчика тиску аналізується у процесі активних тестів для виконавчих механізмів і активного тесту гальмування. Yaw-датчик (швидкості шастання) перевіряється тестом самодіагностики. При цьому на чутливий елемент датчика подається збудження, після чого аналізується відповідний сигнал. Датчик кута повороту рульового колеса має активну схему самоконтролю. Усі відповідні сигнали з датчиків вступають у ЕБУ, де постійно аналізуються і на їх основі формується загальний сигнал справності системи VDC. На другому етапі датчики контролюються програмою постійного спостереження, теж саме під час їзди автомобіля. У цьому використовуються алгоритми визначення величини неузгодженості сигналів датчика і калібрування сигналів. На третьому етапі датчики перевіряються на розрив чи коротке замикання з'єднувальних дротів й наявність внутрішніх зєднань, і навіть реєструються порушення форми сигналів (вихід за допустимі межі та спотворення). Усі три програми реалізуються бортовою системою самодіагностики, яка інтегрована в ЕБУ—VDC.
Залежно від виду несправності і рівня її впливу на безпеку руху система самодіагностики частково чи повністю відключає систему VDC. В результаті впровадження системи VDC досягається таке:
• підвищується безпека водія і рух автомобіля;
• здійснюється підтримка водія при управлінні автомобілем в критичних ситуаціях;
• зберігається задана водієм траєкторія руху автомобіля у всіх режимах: повне гальмування, часткове гальмування, рух накатом, прискорення, гальмування двигуном;
• підтримується стабільність руху автомобіля під час критичного управління
(переляк, панічна реакція);
• поліпшується використання сил тертя між колесами та дорогою, що зменшує гальмівний шлях за підвищеної сили тяги. Зрозуміло, що впровадження системи VDC приводить до зменшення числа нещасних випадків, сприяє безпекі водіння і запобігає дорожньо-транспортним подіям з важкими наслідками.

167

1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

скачати

© Усі права захищені
написати до нас