8. Автоматическое управление трансмиссией

8.1 Назначение и технические требования

Применение автоматического управления трансмис­сией (АУТ) повышает устойчивость и управляемость при торможении, облегчает работу водителя, особенно в го­родских условиях. Находят применение следующие систе­мы :

- электронная антиблокировочная система (АБС);

- гидромеханическая передача с электронным управле­нием;

- прибор учета ресурса и' бортовой диагностики;

- автоматическая система управления ступенчатыми ме­ханическими трансмиссиями;

- электронное управление подвеской.

Для замера энергии, затраченной при движении ав­томобиля, разработан и изготовлен прибор для учета ресурса и бортовой диагностики, который применяют на автомобилях УАЗ.

С помощью прибора учитывают ресурс деталей, оце­нивают качество смазки и регулировки подшипников трансмиссии, сборки и ремонта автомобиля в процессе эксплуатации. Прибор имеет датчики частоты вращения вала двигателя колеса и давления во всасывающем коллекторе двигателя. Контроль за техническим со­стоянием двигателя или трансмиссии осуществляется с помощью микропроцессора. Первоначальное состояние двигателя записывается в микропроцессор. По мере снижения параметров двигателя и трансмиссии относи­тельно первоначального состояния по показаниям инди­катора судят о состоянии агрегатов, точность измере­ния составляет 5-13%.

8.2.Электронная антиблокировочная система

Автомобильное колесо в процессе торможения замед­ляет свое вращение от свободного качения, до полного блокирования, т.е. движется относительно дорожного полотна с проскальзыванием. Величина прос­кальзывания определяется отношением разности скорости автомобиля и окружной скорости вращения к скорости автомобиля. От величины проскальзывания зависит ко­эффициент сцепления с дорогой, а, следовательно, и тормозная сила на колесе автомобиля.

Типовая зависимость коэффициента сцепления колеса с дорогой от величины проскальзывания S имеет явно выраженный максимум коэффициента сцепления в продольном направлении. Для получения максимал:ьного замедления автомобиля и наименьшего тормоз­ного пути (оптимального торможения) необходимо, что­бы колеса автомобиля при торможении имели проскальзы­вание, которому соответствовал бы максимальный коэф­фициент сцепления колеса с дорогой в продольном на­правлении. Эту задачу и решают антиблокировочные сис­темы.

При экстренном торможении обычная тормозная сис­тема осуществляет торможение колес до их блокирова­ния. Как показывают исследования, оптимальное тормо­жение по сравнению с торможением до блокирования ко­леса позволяет уменьшить тормозной путь автомобиля по сухой дороге на 20%, а по мокрой и покрытой льдом дороге - на 50-60%. При этом коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении также имеет высокое значение.

На рис.8.1 приведена .функциональная схема АБС. Система содержит датчик скорости колеса, электрон­ный блок управления и, исполнительный элемент.

Датчик скорости колеса вырабатывает импульсы, частоте следо­вания которых пропорциональна частоте вращения колеса. Электронный блок управления на основе анализа скорости колеса и ее изменения формирует команды управления исполнительным элементом. Исполнительный элемент содержит два электромагнитных клапана, кото­рые конструктивно объединены в один узел, называемый модулятором давления. Через нормально открытый электромагнитный клапан (клапан отсечки) в тормозную камеру подается сжатый воздух. Нормально закрытый элек­тромагнитный клапан (клапан выпуска) связывает тормозную камеру с атмосферой.

АБС является системой, дискретно управляющей давле­нием в тормозной камере. При этом скорость колеса также периодически изменяется. Преобразователь режиме выборки.

Рис.8.1 Функциональная схема АБС

Таким образом, сигнал U₃ (заданной скорости) на выходе элемента выборки хранения будет соответствовать скорости колеса, при которой наблю­дается максимальный коэффициент сцепления колеса с дорогой во время разгона, и будет корректироваться после завершения каждого цикла (периjда колебаний скорости колеса). Формирователь команды "Отсечка" сравнивает действительную скорость колеса U_к с задан­ной U₃ и вырабатывает выходной сигнал. Если действи­тельная скорость меньше заданной, то происходит сра­батывание клапана отсечки и прекращается подача воздуха в тормозную камеру. Формирователь команды "Выпуск" вырабатывает выходной сигнал при наличии сигнала на выходе формирователя команды "Отсечка" и при отрицательном значении сигнала на входе дифферен­циатора. Таким образом, при снижении скорости колеса ниже заданного значения срабатывают клапаны отсечки и выпуска, давление в тормозной камере начинает уменьшаться. Однако в силу инерционности процессов регулирования давления в тормозной камере, измерения и регулирования скорости колеса оно' некоторое время продолжает замедляться. После начала разгона коле­са выпуск воздуха из. тормозной камеры прекращается. Колесо разгоняется и, когда его скорость превысит заданную, в тормозную камеру снова подается воздух. По истечении некоторого времени это приводит к замед­лению колеса и процесс повторяется до завершения тор­можения автомобиля.

В состав электронного блока управления входит также узел контроля, который отключает АБС при различного рода неисправностях, при снижении скорости автомобиля ниже определенного уровня. Этот же узел определяет интенсивность торможения (экстренное или служебное) и участвует в формировании заданного зна­чения 'скорости U₃ для первого цикла работы АБС.

Например, ИЖ-2125 установлена экспериментальная установка АБС. В состав АБС входят: трансмиссионный электронный частотный датчик состояния колеса, электронный блок управления и клапанный узел с расширительными цилиндрами, установленный на тор­мозной магистрали между главным и колесным тормозными цилиндрами. Управление работой клапанного узла осуществляется при помощи соленоида по командам блока управления. Поршни расширительных цилиндров контактирует с кулачком, механически связанным через полуось с затормаживаемым колесом автомобиля.

Система АБС тормозов является системой автоматического управления процессом затормаживания колес при устранении юза.

В нее входят: датчик состояния колёс;блок управления; дополнительный механизм (модулятор) для измене­ния давления рабочего тела и тормозного мо­мента на колесе; энергетическое устройство для периодического снижения и нарастания давления рабочего тела при функционировании модулятора в соответствии с командами блока управления; гидросиловое оборудование, включающее в себя гидрокомпас с приводом.

В тормозной системе «Мерседес-Бенц -450 SЕL» привод гидронасоса осуществляется от специального электродвигаля, кроме того установлений аккумуляторы, резервуар для жидкости, гидромагистраль с предохранительными и обратными клапанами. Система имеет высокую себестоимость (10% от себестоимости автомобиля), требует дополнительные объемы внутри кузова для размещения оборудования и увеличивает частоты в напряжение (ПЧН) преобразует импульсный сигнал, вырабатываемый, датчиком скорости, в напряжение U_к, пропорциональное частоте вращения колеса. На вы­ходе дифференциатора формируется сигнал, соответст­вующий производной от скорости колеса

На выходе элемента выделения максимума формируется импульсный сигнал в момент максимального ускорения колеса при разгоне, .т.е. при максимальном коэффици­енте, сцепления колеса с дорогой в продольном на­правлении. Элемент выделения максимума управляет ре­жимами работы элемента выборки хранения. Импульсный сигнал с выхода элемента выделения максимума перево­дит элемент выборки хранения в режим выборки. В этом режиме сигнал на выходе элемента выборки хранения соответствует его входному сигналу. Когда сигнал на выходе элемента выделения максимума отсутствует, элемент выборки хранения переходит в режим хранения, т.е. на его выходе сохраняется сигнал, записанный в вес, потребляется мощность 0,3-0,6 кВт, что нагру­жает дополнительно основной двигатель, увеличивая его время работы в неустойчивых режимах, а это в свою очередь приводит к росту токсичности отработавших газов и снижению топливной эконо­мичности двигателя.