Современная электронная система адаптивного управления ходовой части DCC

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современный автомобиль уже сложно представить без различных электронных систем управляющих и контролирующих работу различных узлов и агрегатов. В настоящее время широкое распространение получили бортовые системы контроля на базе электронных блоков управления (ЭБУ).

Все электронные блоки по функциональному назначению могут быть классифицированы на три основные системы управления: двигателем; трансмиссией и ходовой частью; оборудованием салона и безопасностью автомобиля.

В электронной системе управления трансмиссией объектом регулирования является главным образом автоматическая трансмиссия. На основании сигналов датчиков угла открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля ЭБУ выбирает оптимальные передаточное число трансмиссии и время включения сцепления. Электронная система управления трансмиссией по сравнению с применявшейся ранее гидромеханической системой повышает точность регулирования передаточного числа, упрощает механизм управления, повышает экономичность и управляемость. Управление ходовой частью включает в себя управление процессами движения, изменения траектории и торможения автомобиля. Они воздействуют на подвеску, рулевое управление и тормозную систему, обеспечивают поддержание заданной скорости движения.

При наличии системы DCC ходовая часть автомобиля непрерывно адаптируется к параметрам данной дороги, ситуации и намерениям водителя. Выполнение такой адаптации предусматривает наличие в автомобиле регулируемых амортизаторов.

Система DCC впервые была установлена на автомобиле Фольксваген Passat CC.

1. Современная электронная система адаптивного управления ходовой части DCC

1.1 Основы демпфирования

Предназначение амортизаторов в автомобиле - быстрое уменьшение энергии колебаний кузова и колёс. Рабочий цикл амортизатора имеет фазу давления (сжатие пружины) и фазу растяжения (отбой пружины).

В фазе давления демпфирующее усилие обычно меньше, чем в фазе растяжения. Благодаря амортизаторам, предотвращается колебания кузова и неконтролируемый отскок колёс, вызванные неровностями дорожного покрытия. А ещё, за счёт усилия демпфирования обеспечивается дополнительная стабилизация кузова при динамическом маневрировании.

Рис.1. Низкий коэффициент затухания

Чтобы обеспечить дальнейшее увеличение эффективности демпфирования, необходимо применить регулируемые амортизаторы, которые позволяют лучше учитывать актуальную ситуацию на дороге. Блок управления системы электронного регулирования демпфирования за считанные миллисекунды определяет и обеспечивает необходимую степень демпфирования для каждого колеса.



Рис.2. Высокий коэффициент затухания

График затухания показывает, как быстро уменьшаются колебания. Постоянная затухания зависит от усилия демпфирования амортизатора и величины подрессоренных масс.

При увеличении подрессоренных масс, уменьшается постоянная затухания, то есть, колебания затухают медленнее. И соответственно, при уменьшении подрессоренных масс, увеличивается коэффициент затухания.

Регулируемые амортизаторы

В системе адаптивного управления ходовой части DCC применяются регулируемые амортизаторы в телескопическом исполнении

.

Амортизатор в фазе отбоя

Рабочая камера 1 - в ней перемещается поршень.

Рабочая камера 2 - в ней расположена дополнительная газовая подушка.

1.2 Принцип работы в фазе растяжения и в фазе сжатия

Благодаря имеющимся обратным клапанам на поршне и клапану сжатия, поток масла перемещается при растяжении и сжатии в направлении, показанном на рисунке.

Пройдя кольцевой канал, масло подаётся на регулируемый клапан и проходит через него вовремя растяжения и сжатия в одном и том же направлении (прямоток). От регулируемого клапана масло поступает обратно в рабочую камеру 2. Давление в рабочей камере 2 определяется регулируемым клапаном, а следовательно, и степень демпфирования.

Рабочая камера 2 представляет собой трубку-резервуар, которая частично заполнена маслом. Над слоем масла располагается газовая подушка со спиралью непогашения.

Назначение рабочей камеры 2 - компенсация изменения объёма масла.

Для уменьшения потока масла установлены блоки демпфирующих клапанов на поршне, основании рабочей камеры, а также в регулируемом клапане. Они представляют из себя систему пружинных шайб, винтовых пружин и корпусов клапанов с дросселирующими отверстиями.

Фаза растяжения.

Фаза сжатия

Уменьшения потока масла в фазе растяжения обеспечивается следующими элементами:

-клапан сжатия

-регулируемый клапан

-в некоторой степени поршневой клапан.

В фазе сжатия:

-поршневой клапан

-регулируемый клапан

-в некоторой степени клапан сжатия.

1.3 Параметрическая характеристика регулируемого амортизатора

В отличии от жёстко заданной параметрической характеристики стандартного амортизатора, параметрическая характеристика регулируемого амортизатора может изменяться в пределах заданного диапазона.

Стандартный амортизатор

Регулируемый амортизатор



Как известно, стандартные амортизаторы имеют, исключительно только одну параметрическую характеристику, которая определяет наряду с другими факторами динамические характеристики автомобиля.

В регулируемых амортизаторах параметрические характеристики изменяются путём подачи различного управляющего напряжения на регулируемый клапан. В этом случае задаётся параметрическое поле. Данная функция доступна во время любого режима движения (“Normal”, “Sport”, “Comfort”).

2. Принцип работы и устройство пневматической подвески современного автомобиля

2.1 Пневматическая подвеска с регулированием величины дорожного просвета

Пневматическая подвеска автомобиля с регулированием дорожного просвета

Устройство и принцип работы пневматической подвески современного автомобиля с регулированием величины дорожного просвета рассмотрим на примере автомобиля AUDI A6.

Регулирование дорожного просвета при использовании пневматической подвески не связано с дополнительными техническими приспособлениями. По этой причине регулирование интегрировано в общую систему настроек.

Достоинства при регулировании дорожного просвета:

не зависит от нагрузки статический ход сжатия упругого элемента подвески (пневмобаллона). Он всегда остается одинаковым. Благодаря этому уменьшены размеры колесных ниш, что очень благоприятно сказывается на общем использовании объема кузова;

сохраняется полный ход сжатия и отбоя упругого элемента при любых нагрузках автомобиля;

кузов авто приобретает более мягкое подрессоривание. Это повышает уровень комфорта во время движения;

сохраняется полный дорожный просвет при любых нагрузках автомобиля;

при загрузке углы установки колес не изменяются;

не увеличивается коэффициент аэродинамического сопротивления. Внешний вид автомобиля не ухудшается;

из-за небольших углов наклона пальцев, происходит меньший износ шаровых опор;

возможна более высокая нагрузка.

Рис. 1. Положение кузова автомобиля

Положение кузова автомобиля остается неизменным и поддерживается регулировкой давления в пневмобалонах.

Благодаря регулированию давления статический ход сжатия всегда остается одинаковым. При конструировании колесных ниш, его не стоит принимать в расчет.

Еще одной особенностью пневматической подвески с регулировкой величины дорожного просвета является и то, что частота собственных колебаний кузова автомобиля всегда остается почти постоянной даже при изменении общей массы автомобиля.

2.2 Конструкция пневматического упругого элемента

В качестве упругих элементов на легковых автомобилях применяются пневмобалоны рукавного типа. Не смотря на то, что данная конструкция имеет малые габариты, она обеспечивает большую деформацию упругого элемента.



Рис. 2. Пневмобаллон, выполненный сносно с амортизатором.

Рукавный элемент состоит из высококачественного эластомера и корда из полиамидной нити. Он легко раскатывается и имеет минимальное трение в этом упругом элементе. Температурный диапазон, который обеспечивает требуемые характеристики, находится в пределах от -36° до +92°.

В рукавном элементе крепление манжеты между поршнем и верхней крышкой корпуса осуществляется зажимными кольцами из металла. Эти кольца запрессовываются в производственных условиях.

Рис.3. Разнесенное расположение пневмобалона и амортизатора.

Рукавный элемент, во время работы, раскатывается по поршню. Пневмобаллоны устанавливаются как отдельно от амортизаторов, так и вместе с ними. Это зависит от кинематической схемы подвески оси автомобиля.

2.3 Амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования

Для поддержания постоянной величины степени демпфирования при изменении силы нагрузки от неполной до полной, в пневмоподвеске автомобиля с регулировкой дорожного просвета установлены амортизаторы имеющие бесступенчатую характеристику, которая изменяется в зависимости от нагрузки. Благодаря данной подвеске, вместе с постоянной частоты собственных колебаний кузова, удалось достичь характеристики колебаний кузова, которая почти не зависит от нагрузки. Благодаря этим свойствам, повышен комфорт при движении автомобиля с частичной нагрузкой. В то же время при полной загрузке отлично гасятся колебания кузова. Рассмотрим амортизатор PDC( Pneumatic Damping Control, что означает пневматическая регулировка демпфирования).

Рис. 4. Сносная установка пневмобаллона и амортизатора PDC

Усилие демпфирования здесь изменяется и зависит от давления, находящегося в пневмобаллоне. Изменение демпфирования происходит при помощи встроенного в амортизатор клапана PDC, который соединен трубопроводом с пневматическим упругим элементом. Давление в пневмобаллоне изменяет сопротивление клапана PDC.

Для сглаживания скачков давления во время сжатия и отбоя в пневматическом упругом элементе, в клапане PDC встроен дроссель, который размещен во входном воздушном канале.

Рис. 5. Установленный раздельно пневмобаллон и амортизатор PDC

Принцип действия данной системы заключается в том, что клапан PDC изменяет между двумя рабочими камерами 1 и 2 гидравлическое сопротивление. При помощи отверстий камера 1 соединяется с клапаном PDC. Когда в упругом элементе низкое давление( автомобиль имеет небольшую нагрузку), клапан PDC имеет небольшое гидравлическое сопротивление. Из-за этого часть масла направлено в обход демпфирующего клапана. Благодаря этому, уменьшено усилие демпфирования.

От управляющего давления в определенной зависимости находится гидравлическое сопротивление клапана PDC.



Рис. 6. Устройство клапана PDC

Усилие демпфирования на прямую зависит от гидравлического сопротивления соответствующего клапана демпфирования ( процесс сжатия и отбоя), а также клапана PDC.



3. Адаптивная система управления ходовой частью DCC

амортизатор пневматический ходовой электронный

Для ходовой части действует правило: ощутимое усиление спортивных характеристик всегда ведёт к потере комфорта, и наоборот.

Поэтому идеальный вариант -- это подвеска, способная постоянно адаптироваться к особенностям дорожного покрытия и желанию водителя. Для этого необходима электронная система регулирования демпфирования.

Её можно установить на Passat CC, но только в случае оснащения автомобиля двигателем V6. Эта система обеспечивает не только регулировку демпфирования, но и адаптацию электромеханического усилителя рулевого управления. Называется эта система „Адаптивная система управления ходовой частью DCC“.

Доступны три программы: „Normal“, „Sport“ и „Comfort“. Их можно выбрать с помощью клавиш справа от рычага переключения передач.

Но главной особенностью адаптивной системы управления ходовой частью DCC всё же является то, что даже в режиме „Normal“ она обеспечивает постоянную оптимизацию динамических характеристик.

Жёсткость подвески постоянно адаптируется к дорожному полотну и режиму движения. Кроме того, адаптивная система управления ходовой частью DCC реагирует на ускорение, торможение и выполнение манёвров.

Таким образом, найдено решение вечной проблемы выбора между жёсткой спортивной и комфортной подвесками. Водитель и пассажиры заметят это по значительно более высокому уровню комфорта при движении даже в режиме „Normal“

3.1 Конструкция и принцип действия электронной системы ходовой части

Режимы системы Normal”, “Sport”, “Comfort”

Регулируемые амортизаторы получают сигналы управления от блока управления, регулирующего демпфирование в соответствии с разработанным фирмой Volkswagen алгоритмом регулировки. При этом в зависимости от входящих сигналов используется все параметрическое поле регулируемых амортизаторов.

От блока управления, регулирующего демпфирование в соответствии с алгоритмом регулировки, сигналы поступают на регулируемые амортизаторы. В зависимости от поступающих сигналов, используется все параметрическое поле регулируемых амортизаторов. Переключение с текущего алгоритма регулировки производится путем выбора режима “Comfort” или “Sport” из режима “Normal” при помощи клавиши, адаптировав, таким образом, демпфирование к потребностям клиента.

Регулировка системы доступна как во время движения автомобиля, так и в стоящем режиме. Система DCC всегда активна, являющаяся интеллектуальной, саморегулирующейся системой, которая управляет амортизаторами автомобиля в зависимости от следующих факторов:

-текущая ситуация на дороге (пример: торможение, ускорение или движение автомобиля в повороте)

-качество дорожного покрытия (главный фактор для наших дорог)

-запросы водителя.

Режимы системы

Режим “Normal”

Если на клавиши управления не горит светодиодная надпись “Comfort” или “Sport”, значит включен режим “Normal”. Этот режим обеспечивает сбалансированное, динамичное движение автомобиля. Он подходит для повседневного использования.

Режим “Comfort”

Если горит светодиодная надпись “Comfort” -- включен данный режим. В этом режиме происходит более мягкое базовое регулирование демпфирования ходовой части автомобиля, которое обеспечивает комфорт при движении. Данный режим хорошо подходит при движении на большие расстояния или по плохим дорогам.

Режим “Sport”

Данный режим включен, если горит светодиодная надпись “Sport”. В этом режиме автомобиль приобретает спортивные характеристики с более жесткой базовой регулировкой. Демпфирование ходовой части становится жестче а рулевое управление приобретает спортивный вид. Этот режим обеспечивает автомобилю более спортивный стиль движения.

Разница в режимах системы выражается в различной жесткости базовой регулировки демпфирования. В зависимости от дорожной ситуации, при возникновении особых требований к усилию демпфирования выполняется корректировка этой жесткости.

Компоненты системы DCC

Е387-клавиша настройки демпфирования

G76-задний левый датчик контроля дорожного просвета

G78-передний левый датчик контроля дорожного просвета

G289-передний правый датчик контроля дорожного просвета

G341-передний левый датчик ускорения кузова

G342-передний правый датчик ускорения кузова

G343-задний датчик ускорения кузоваJ104-блок управления ABS

J250-блок управления системы DCC электронного регулирования демпфирования

J285-блок управления комбинации приборов автомобиля

J500-блок управления усилителя рулевого управления автомобиля

J533-диагностический интерфейс шин данных

N336-клапан регулировки демпфирования переднего левого колеса автомобиля

N337-клапан регулировки демпфирования переднего правого колеса автомобиля

N338-клапан регулировки демпфирования заднего левого колеса автомобиля

N339-клапан регулировки демпфирования заднего правого колеса автомобиля.

Переключиться с текущего алгоритма регулировки можно путем выбора режима "Sport" или "Comfort" из режима "Normal" с помощью клавиши, адаптировав, таким образом, демпфирование к запросам клиента. Регулировка системы доступна как при стоящем автомобиле, так и в режиме движения.

Система адаптивного управления ходовой части DCC всегда активна. Она является интеллектуальной, саморегулирующейся системой, управляющей амортизаторами автомобиля в зависимости от следующих факторов:

- качество дорожного покрытия,

- текущая ситуация на дороге (например, торможение, ускорение или движение в повороте)

- запросы водителя

Указания:

- Последний включенный режим движения сохраняется даже после ВЫКЛ/ВКЛ зажигания.

- Выбрать режим движения можно как при стоящем автомобиле, так и в режиме движения.

- При стоящем автомобиле напряжение на регулируемые клапаны не подается.

Таким образом, обеспечивается оптимальная регулировка ходовой части.

Доступные режимы работы системы DCC

Водитель может выбрать режим работы системы DCC в зависимости от личных запросов с помощью клавиши справа рядом с рычагом переключения передач. Клавишу необходимо нажимать, пока не будет выбран необходимый режим. Переключать режимы можно любое количество раз. Переключение будет всегда происходить в последовательности "Normal", "Sport", "Comfort".

Режим "Normal"

Если на клавише не горит желтым светом надпись "Comfort" или "Sport", значит, включен режим "Normal".

Данная регулировка обеспечивает в целом сбалансированное, но динамичное движение. Данный режим подходит для повседневного использования.

Режим "Sport"

Режим включен, если на клавише горит желтым светом надпись "Sport". Благодаря этой регулировке автомобиль приобретает спортивные характеристики с более жесткой базовой регулировкой.

Рулевое управление адаптируется соответствующим образом, становится спортивнее, а демпфирование ходовой части жестче. Данный режим в первую очередь обеспечивает более спортивный стиль движения.

Режим "Comfort"

Режим включен, если на клавише горит желтым светом надпись "Comfort".

Результатом данной регулировки является более мягкое базовое регулирование демпфирования ходовой части, обеспечивающее комфорт при движении. Этот режим подходит, например, для движения по дорогам с плохим покрытием или на большие расстояния.

Разница в режимах выражается в различной жесткости базовой регулировки демпфирования. При этом в зависимости от ситуации на дороге при возникновении особых требований к усилию демпфирования выполняется корректировка этой жесткости.

Размещено на Allbest.ru