автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка и результаты исследования быстродействия интегрального исполнительного механизма системы предотвращения столкновений автомобилей (СПСА)

а я

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОЕИЛЬНО-ДОРОШЫЙ ИНСТИТУТ,

На правах рукописи

ГУСЕЙНОВ Назим Зилфали оглы

' РАЗРАБОТКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА СИСТЕМЫ •ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ АВТОМОБИЛЕЙ (СПСА)

(Специальность 05.05.03 - Автомобили и тракторы)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1992

Работа выполнена на кафедре "Автомобили" Московского ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожного.института.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ЮРЧЕВСКИЙ A.A.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

КРАВЧЕНКО П.А. кандидат технических наук, профессор СЕШОНОВ В.В.

Ведущая организация - указана в решении ученого Совета.

Защита состоится " /( " ииЭМ& 1992 г. в (О часов на заседании специализированного совета К 053.30.09 в Московском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте по адресу: 125829, Москва ГСП-47, Ленинградский проспект,64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МДДИ.

Телефон для справок: 155-03-28.

Автореферат разослан " 7 " f^d 9\_1992 г.

Отзывы просим представлять в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук,

доцент В.М.ВЛАСОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ Актуальность темы. Рост количества ДТП с увеличением загруз кй дорог автомобильным транспортом все острее ставит задачу обеспечения безопасности дорожного движения. В государственных научно-технических программах "Высокоскоростной экологически чисты» транспорт", и в задании 0.5 программы "Автомобильный транспорт", а также в разделе "Прометей" международной программы "Эврика" проблеме повышения безопасности движения уделяется большое внимание.

С введением в автомобиль микропроцессорных систем управления рабочими процессами агрегатов и механизмов, а следовательно, и режимами движения появилась возможность создания автоматических систем повышения безопасности движения, предотвращения наездов и столкновений.

В автоматических системах предотвращения столкновений отработка команд управления, формируемых в бортовых электронных блоках осуществляется механическими исполнительными устройствами, использующими энергию давления жидкости или воздуха. При этом для легковых автомобилей количество энергетических источников определяется количеством управляемых механизмов.

Улрощение конструкции исполнительных механизмов и сокращение количества энергетических источников позволяет существенно снизить затраты на производство, повысить надежность системы и упростить ее техническое обслуживание в эксплуатации, что является важной народнохозяйственно« задачей-

Целью работы является разработка и исследование эксплуатационных характеристик интегральных исполнительных механизмов, позволяющих обеспечить автоматическое управление в (ПСА несколькими агрегатами от одного энергетического источника.

Методы исследования. В работе использованы основные положения теории автомобиля и теории рабочих процессов в механизмах управления приводов топливоподачи, сцепления и тормоза, методы математического моделирования и поиска оптимальных решений. Экспериментальная проверка полученных результатов проведена в стендовь!х и дорожных условиях на автомобиле ГАЗ-24.

Научная новизна работы состоит в разработке расчетно-экспериментальной методики определения эксплуатационных харак-

'__!

теристик быстродействия интегрального исполнительного механизма для системы предотвращения столкновений автомобилей, для чего подготовлен алгоритм и программа расчета, позволившие получить результаты, адекватные экспериментальным. Получены результаты теоретического и экспериментального исследования рабочего процесса интегрального исполнительного механизма на различных режимах движения автомобиля,управляемого СПСА. Получены основные показатели быстродействия интегрального исполнительного механизма, необходимые при разработке селектора команд управления СПСА.

Практическая ценность. Разработан^интегральный исполнительный механизм, позволяющий осуществить в СПСА управление приводом топливоподачи и сцепления от одного энергетического источника. Характеристики быстродействия нового интегрального исполнительного механизма не уступают характеристикам быстродействия при использовании в механизмах управления раздельных энергетических источников, что количественно сокращает элементную базу в конструкции автоматизированного привода СПСА.

Реализация результатов работы. Программы расчета характеристик быстродействия использованы при анализе исполнительных механизмов, разрабатываемых в ПЛОВД МАДИ при выполнении задания ГННТ (тема 540488) "Разработка теоретических основ Функционирования и структуры системы предотвращения столкновений автомобилей- "Принципиальные схемы интегральных исполнительных механизмов использованы при выполнении работ по теме 04-3/90 по заказу НВЦ "Луч" (г.Ленинград) "Разработка технических требований и алгоритмов микропроцессорных систем, АБС, автоматической СПСА подвески и системы комфортности, перспективного автобуса".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 48 и 49-й научно-методических конференциях МАДИ 1990 - 1991 гг. и на конференции "Опыт разработки и использования электронных и микропроцессорных систем повышения безопасности и экол9гичности транспорта'в г.Ленинграде (ДЦНТП, 1991 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 печатные работы и представлены материалы для научно-техническо-

го отчета по теме 540488.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит Ц6 страниц машинописного текста, 45,рисунков, 5 таблиц, списка литературы из 144 наименование и 1Г страниц приложения-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен аналитический обзор современного состояния развития нового научного направления создания устройств, оказывающих помощь водителю в случаях, когда он совершает неправильные или недостаточно точные действия по управлению автомобилен. К таким устройствам относятся лока-торные системы автоматического управления торможением, получившие название "системы предотвращения столкновений автомобилей (СПСА)". Управление скоростным режимом движения в транспортном потоке базируется на использовании информации об относительных координатах движущихся друг за другом автомобилей. Подобные устройства получают информацию о наличии препятствия,' расстояния до него и скорости сближения с ним посредством локаторных датчиков, которые выполняются на базе акустических, оптических (например, лазерных) и радиолокаторов.

Достоинством.СПСА является то, что с помощью локаторно-го датчика более точно оценивается безопасная дистанция между автомобилями н транспортном потоке независимо от погодных условий или времени суток. С помощью бортового компьютера по информации об относительных координатах более точно определяется необходимая интенсивность торможения. СПСА начинает функционировать раньше, чем водитель предпринимает какие-либо действия для предотвращения столкновений, что обеспечивает меньшие нагрузочные режимы в элементах тормозной системы и сокращает число экстренных торможений- По существу системы автоматического торможения являются автономными и подобны тем, которые используются в транспортных роботах. Они имеют анализатор дорожной обстановки и измеритель относительных координат, построенный на базе локаторных устройств. Эти устройства представляют собой не что иное, как техническое зрение, которым оснащаются транспортные роботы. Бортовые вычис-

1__I

лители и селекторы команд управления можно условно отнести к элементам искусственного интеллекта, поскольку они самостоятельно принимггат решение об изменении режима движения и определяют необходимую интенсивность этого изменения, а также самостоятельно выбирают исполнительные механизмы для выполнения задачи, которую сами себе ставят и управляют ими.

В России работы по созданию СПСА ведутся с i960 года. Ряд исследований в области теории и практической реализации на автомобиле экспериментальных конструкций СПСА выполнен про*. Иларионовым В.А., Врчевским A.A. и Ветлинским В.Н., а также к.т.н. Караченцовым И.Н., Магомедовым И.М., Савватее-вым И.Г., Йакуповым М.А., Пузыревым В.П.1, Еникеевым Б.ф.

После многих лет исследований, проведенных зарубежными специалистами в области создания СПСА европейские автостроители разработали и начали выполнять долгосрочный исследовательский проект " PROMETHEUS " (программа для европейского транспорта наивысшей эффективности и супернадежности). "Прометей" является основной составной частью для программы Европейского дорожного движения, направленной на высокую эффективность и беспримерную безопасность. Целью реализации данного проекта является бесконфликтное и ориентированное на человека дорожное движение будущего путем создания новых информационных , управляющих и регулирующем систем, предназначенных для повышения безопасности движения, улучшения влияния на окружающую среду, минимизацию потребления энергии, повышения ком^рта.

Созданы индикаторные и совершенствуются автоматические СПСА. Индикаторные системы предназначены для оповещения водителя о приближении к препятствии или лидирующему автомобилю на опасное расстояние, а автоматические осуществляют процесс торможения без вмешательства водителя. Автоматизация управления движением автомобиля на базе локаторных средств технического зрения позволяет увеличить пропускную способность дорог в 4 - 5 раз, увеличить скорости движения АТС без опасности ДТП от наездов и столкновений, уменьшить динамические нагруз-*** ки в элементах тормозной системы АТС, т.е. повысить юс надежность и долговечность в эксплуатации. Типовая функциональная схема, по которое строятся СПСА, показана на рис. I. В борто-

L4J L -J

|[

Рис. I." Функциональная схема СПСА. 1;2 - приемная и излучающая антенны; 3; 4; 5 - исполнительные механизмы привода тормоза, топливоподачи и сцепления; 6; 7 - датчики ускорения и скорости; 8; 15 - генератор СВЧ и приемник; 9; II - селектор и формирователь команд управления; Ю; 13 - модулятор и ключевое устройство; 12 - блок защиты от ложных срабатываний; 14 - бортовой компьютер.

вом компьютере осуществляется расчет дистанции безопасности

и величины необходимой интенсивности изменения скорости на основании выражения (I) и (2). Управление СПСА производится на основании информации вычислителя и логического распределения команд управления (селектором). В задачу блока логики входит Формирование управляющих сигналов для автомати-зированнгх исполнительных механизмов, изменяющих режим движения и распределение команд управления по исполнительным механизмам в функции времени и в зависимости от их начальных по-

!_ J

зиотй.

SnA-Sn(if)- ST1 W + lfitpa +C

(r)

где Siafip) ЙпГф 1 - соответственно тормозные пути при

переменном коэффициенте сцепления в функции скорости для автомобиля с СПСА и лидирующего;

ра - время реакции исполнительньос устройств автоматики; С - запас дистанции безопасности (по данным ймрмы "Бош" С = 5 ы, по данным ИДИ С = 3 м).

W - удельная величина дополнительного замедления на каждый метр нарушения дистанции безопасности.

Во второй главе на основании анализа известных исполнительных механизмов CÍICA установлено, что до настоящего времени для легковых автомобилей количество исполнительньК механизмов определяет количество энергетических источников или силовых элементов привода.

Упрощение конструкции исполнительных механизмов и сокращение количества энергетических источников позволяет существенно снизить затраты на производство, повысить надежность .системы и упростить техническое обслужившие в эксплуатации. Одним из направлений решения этой задачи является разработка интегральных исполнительных механизмов, позволяющих использовать один силовой элемент для управления несколькими исполнительными механизмами (ИШ).

На рис. 2 показана схема одного из вариантов ИИМ. В:-.нее входят три независимых контура: контур управления приводом дроссельных заслонок карбюратора, контур управления тормозной системой и контур управления приводом сцепления. В разработанном, при выполнении настоящих исследовани;", интегральном исполнительном механизме на первом этапе работ используется один

(2)

и _)

гис

. 2. Вариант интегрального исполнительного механизма СПСА (разработка МАДИ).

силовой элемент для управления приводами топливоподачи и сцепления. Поскольку в гаком ИИМ рабочий процесс в силовом элементе осуществляется многократно, а давление рабочего тела распределяется по приводам с помощью клапанов циклограмма -работы клапанов для реализации различных способов торможения формируется путем предварительного программирования компьютера. К ИИМ предъявляется требование высокого быстродействия. Например, при экстренном торможении на сухой асфальто-бетон-ной дороге для автомобиля ГАЗ-24 "Волга" время, через которое должно быть выключено сцепление после начала совместного торможения составляет 0,42 секунды. Таким образом, исполнительный механизм должен конструироваться так, чтобы обеспечить возможность реализации не менее трех ходов в секунду.

В качестве источника энергии для автоматизации гидравлических приводов автомобилей целесообразно использовать разрежение во впускном коллекторе двигателя. Приводное усилие в автоматизированном приводе реализуется перепадом давлений в полостях вакуумного усилителя. Следовательно, наряду со многими факторами, быстродействие исполнительных механизмов СПСА в значительной степени определяется величиной абсолютного давления во впускном коллекторе двигателя.

Третья глава лосвящена разработке математической модели интегрального исполнительного механизма. Поскольку ИИМ состоит из вакуумного звена (силовой элемент) и двух ветвей гидравлического эвена (привода топливоподачи и сцепления, для каждого из них получены следующие выражения

Вакуумное звено

о)

а г Ур

с1Ь Г рРУР рР СИ

^Жг(ПТ),- ЕГм-Рд С!Хэ ЗГ V, V* с

^с-И^Е^^ЙРа ТА ГМ вХо сИ раЧа Ра с11 V* СИ:

(4)

(5)

сИ " Ув V* сН

с1Тв._ !?Твг у(6)в--Тв ¿Рв^, ТвГ* с)Ло , сН РвУв Рв 61 '

Гидравлическое звено Ветвь привода топливоподачи

а ¿^ (9)

с? Ь с(о,

#7-*" «и».

Ветвь привода сцепления 1

а««

= (15)

сН

(1б)

J и9 _1

Расчеты математической модели выполнены с помощью специально разработанное программы, состоящей из девяти подпрограмм. При выполнении расчетов учитывались податливости элементов привода. При этом приняты следующие основные допущения: установившиеся процесс истечения воздуха и жидкости; пренебрежение теплообменом с окружающей средой и утечками, сосредоточенность магистральных сопротивлений. Вывод результатов интегрирования осуществлялся с интервалом НВ = 0,01 с, что дает достаточно полное представление о рабочем процессе привода. На каждом шаге интегрирования происходит трехкратное обращение к подпрограммам, вычисляющим правые части системы дифференциальных уравнения .

Рассмотрены четыре возможных схемы включения клапанов управления силовым элементом. Согласно алгоритму функционирования СПСА при необходимости торможения последовательно всеми тремя ^ способами (торможение двигателем, совместное торможение двигателем и тормозными механизмами« и наконец, торможение только тормозными механизмами) интегральный исполнительный механизм СПСА работает таким образом,'что сначала он выполняет команду на закрытие дроссельных заслонок карбюратора. При этом мембрана со шггоком и поршнем гадроцилиндра ГВУ перемещаются вправо до полного закрытия заслонок и последующего закрытия ЭМК гидравлическое* магистрали, что соответствует начету торможения двигателем. Затем подвижные детали усилителя возвращаются в исходное положение. Время, в течение которого осуществляется обратный ход не должно превышать времени торможения двигателем и совместного торможения. Иначе говоря, должно выполняться условие:

1ы + 1сц Ьдв + £сг (17)

где 1ы - время обратного хода'поршня главного цилиндра после закрытия дроссельной заслонки;

^ 1сц - время, необходимое для выключения сцепления;

; £■ сг - соответственно время торможения двигателем и совместного торможения.

Поскольку правая часть неравенства может колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от дорожной обстановки (от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд, то

1" 1-

желательно минимизировать 1.Щ и L т . Одним из основных факторов, влияющих на Lai является скорость истечения воздуха из атмос^ерноп полости на режиме обратного хода, которая в свою очередь зависит от перепада давления под действием которого это истечение происходит. Только в од нор из четырех рассмотренных схем перепад давлении определяется как Apt =Ра — р f . , в то время, как в других Арг-рл- ре

Следует отметить, что э конце прямого хода давление Рв в вакуумное полости увеличивается примерно на 5 - 10% из-за высокое» скорости уменьшения ее объема. Следовательно Ар1>Арг а значит врйля обратного хода L е< для первой схемы меньше,чем для других схем.

Проврденный анализ подтверждает целесообразность выбора схем включения клапанов управления силовым элементом, показанная на рис. 2.

В четвертой главе показаны результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с целью определения параметров быстродействия интегрального исполнительного механизма .

Для реализации команд управления на основании данных бортового компьютера разработан формирователь командных сигналов, показанный на рис. 3. формирователь позволяет осуществить раздельное управление исполнительными механизмами в зависимости от способа торможения, диктуемого величиной необходимого замедления.

При сближении автомобиля с препятствием в начальный мо-> мент нарушения безопасной дистанции формируется командный сигнал на полное закрытие дроссельных заслонок карбюратора. Это .позволяет сократить время, необходимое для достижения максимального замедления J зд*л , реализуемого двигателем на режиме принудительного холостого хода при данной скорости движения автомобиля. Если условие ^ J2H не выполняется, то автоматическая система включает тормозное управление. Если же замедление достаточно, то восстановление Sb осуществляется только торможением двигателем. При этом время Lgp , необходимое для полного закрытия дроссельных заслонок будет складываться из времени кк срабатывания клапана и времени L з.д от момента открытая клапана до закрытия дроссельных

- J ¡11 i

заслонок.

Рис. 3. Структурная схема формирователя командных сигналов.

Совместное торможение целесообразно при соблюдении условия ji Kci V\r]щс. На этом режиме при снижении

¿Je ниже допустимой величины, определяемой Ыехх возникает опасность остановки двигателя. Предотвращают остановку

выключением спепления. При этом должно выполняться условие V ^ и o-mtп

Leu ^ Кг ' 1сц = Lrp.j или применительно к формирователю команд J. ip ^ Ид, Уа - к$г = jiТ •

В диссертации показаны граничные условия для осуществления торможения различными способами, которые являются основополагающими для функционирования формирователя команд.

При оттенке быстродействия интегрального исполнительного механизма установлено, что при управлении скоростью движения

L -J

двигателем в следящем режиме минимальное время полного цикла открытия - закрытия дроссельных заслонок составляет 0,34 с. Учитывая длительность переходных процессов при переводе двигателя с тягового режима на режим принудительного холостого хода и обратно, указанный показатель быстродействия привода можно считать вполне приемлемым. Максимальное давление в гидравлическом звене привода, определяющее нагруженность системы, составило Р& = 1,9 МПа.

Поскольку динамика торможения тормозными механизмами достаточно подробно исследована в ранее выполненных работах в настоящей диссертации не рассматривается.

Разработанный интегральный механизм, как показали исследования, позволяет автоматически отработать два режима. При двухцикловой работе последовательно закрыть дроссельные заслонки и выключить сцепление или за один цикл осуществить эти же операции. Дроссельные заслонки при выбранных параметрах привода оказываются закрытыми раньше, чем выключено сцепление.

Динамика привода в случае, когда ]зцс < }ър< </зт отражена на рис. 4. Такая последовательность работы системы соответствует режиму движения автомобиля, при котором быстродействие привода достаточно для своевременного отсоединения двигателя от трансмиссии ( L-сц L г р. у ), но торможение двигателем и совместное торможение являются менее эффективными, чем тормозными механизмами. При этом командные сигналы на соответствующие электромагнитные клапаны подаются в такой последовательности, чтобы обеспечить в начале закрытие дроссельных заслонок к моменту времени 11 = 0,16 с. Последние фиксируются в закрытом состоянии до окончания процесса с помощью ЭМК 5. После одновременного переключения клапанов ЭМК 3 и ЭМК 4 при t - t i начинается обратный ход поршня главного цилиндра. В момент времени tz = 0,32 с, когда поршень главного цилиндра возвращается в исходное состояние, Формируются команды на повторный прямой ход поршня теперь уже для выключения сцепления, и нг открытие ЭМК б. С момента времени ti = 0,61 с, когда подается сигнал на закрытие ЭМК б, сцепление остается выключенным до окончания процесса торможения или до передачи управления водителю. При "t - t з . форми-

Рис. 4. Динамические характеристики функционирования интегрального привода при последовательной подаче командных сигналов на закрытие дроссельных заслонок и выключение сцепления ( ¿гр ,/зТ ).

руется также команда на переключение клапанов ЭМК 3 и ЭМК 4, что вызывает перевод электровакуумного звена на режим обратного хода. В момент ¿4 = 0,92 с поршень главного цилиндра вновь в оз в роняется и исходное состояние.

г. Т' — •"> ГГ11П

В случаях, когда с сц -2- I тр-д .двигатель отсоединяется от трансмиссии еще до начала автоматического торможения. Динамические характеристики интегрального привода, на таком режиме движения показана на рис. о.

После закрытия дроссельных заслонок в момент 1г = 0,19 с формируется команда на закрытие ЭМК 5, а поршень главного цилиндра продолжает перемещаться в прямом направлении до полного выключения сцепления. Момент времени 1г = 0,36 с выключения сцепления соответствует началу закрытия ЭМК 6 для Фиксации сцепления в выключенном состоянии. В этот же момент 14 >

ЭМКб! Y// / / / У / S / SZ2.

Рис. 5. Динамические характеристики функционирования интегрального привода при одновременной подаче командных сигналов на закрытие дроссельных заслонок и выключение сцепления ( ¡ър > J ъ Г ).

времени t - tz подается командный сигнал на возвращение поршня главного цилиндра в исходное состояние, что и происходит к моменту времени ¿3 = 0,79 с.

Из приведенных"графиков видно, что показатели быстродействия привода i^p-o ; ¿сц.о ; L в о при одновременной подаче сигналов на закрытие дроссельных заслонок и выключение сцепления несколько хуже, чем аналогичные показатели Lyp ;

; ¿в/ ; Taz при последовательном режиме работы привода. В первом случае выключение сцепления происходит через 0,36 с после начала автоматического управления приводом, а во втором - через 0,61 с. При этом ход поршня главного цилиндра

достигает своего максимального значения Xg"* > а давления в гидравлическом звене остаются примерно на том же уровне, что и при последовательном режиме функционирования

J

привод?.

Для исследования быстродействия интегрального исполнительного механизма на автомобиле выбран режим движения, требующие экстремальних процессов э отработке команд управления. Таким режи(.;о:.; является движение управляемого и лидирующего автомобиле? на дистанции =Зб и внезапного торможения лидера до остановки. Наиболее интенсивно изменяется режим движения управляемого автомобиля в начальной фазе торможения (рис. б).

м/с» 101

Б

2к

<8-1 /2

1/с Ш

200

<00

1 \\ 1 V, V, У

(Ие'Ч 5,

1 |\ 1

!/'Л —1- 1 г \н/-

ч-

и*т

Ы-КСЦ

22

/ Л УУ У / /77 / /.<■'.!

3

|у/ / /,/,/77/ / У,/л

Т

о Ц

т

¡ТУ ////./ У У / / / / 1

Рис. 6. ^намика изменения режима движения автомобилей при внезапном торможении лидера (начальные условия ^ ОТ. - Ч/г ; Эд = Эв ). ; ТГг ; ; ¿г -

соответственно автомобилей; ; - соответст-

венно дистанция действительная и безопасная для текущих скоростей движения; £с!е - частота вращения коленчатого вала двигателя управляемого автомобиля.

Начало торможения лидирующего автомобиля соответствует моменту времени ¿о • Через время, необходимое для срабаты-

16

и

J

вания элементов НИМ, осуществляющих прикрытие дроссельных заслонок карбюратора и перевод двигателя на тормозной режим, начинается снижение скорости (1fz управляемого автомобиля. В этот период замедление J 2 управляемого автомобиля значительно ниже замедления Jf лидера и происходит увеличение рассогласования между действительно" Лq и безопасной Ss дистанция»® ( Ss > Sg ). Бортовой компьютер СПСА Армирует команду на выполнение совместного торможения, которое начинается через время L 1 срабатывания исполнительного механизма тормозного привода, за которое частота вращения D е коленчатого вала двигателя изменилась незначи-

/N .

тельно. При совместном торможении (период L г > частота вращения коленчатого вала двигателя резко уменьшается и за время ~ 0,48 с достигает минимально допустимой ( Ые1П ), ниже которой возникает опасность остановки двигателя. Скорость нарастания рассогласования между Sq и Ss при этом уменьшается, но само рассогласование не ликвидируется. Бортовым компьютером формируется команда перехода на режим торможения только тормозными механизмами. Для этого подается команда повторного включения интегрального исполнительного механизма при заблокированном приводе дроссельных заслонок карбюратора. По этой команде отключается сцепление и начинается процесс торможения только,колесными тормозными механизмами. Интенсивность замедления J2 управляемого автомобиля возрастает, а рассогласование между Sb и Sg не только уменьшается, но и меняет знак к концу торможения, когда скорости Iff и If 2 примерно одинаковы.

Из анализа временных интервалов переходных процессов следует, что время в течение которого Ld е уменьшается при совместном торможении до величины Cjein не превышает 0,48 с. Именно этот временной интервал отводится интегральному исполнительному механизму для возврата в исходное состояние после первого цикла работы по прикрытию дроссельных заслонок и совершения второго рабочего цйкла - выключения сцепления.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает, что новый механизм удовлетворяет по быстродействию требованиям, налагаемым инерционностью динамических процессов движения автомобиля на режиме торможения в экстремальных условиях и потенциально имеет запас по быстродействию 45 %.

\__I

Wj

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ современного состояния развития конструкций технических средств, повышающих активную безопасность показал, что к одноГ: из перспективна относится система предотвращения столкновений автомобилей (СПСА), содержащая элементы технического зрения, на основе информации от которых производится (посредством бортового компьютера и исполнительных устройств) автоматизированное управление агрегатами и механизмами автомобиля, осуществляющими изменение его режима движения или остановку с целью предупреждения ДТП. Применение СПСА на автомобилях решает не только технико-экономическую, но и -социальную задачу:

- в социальном аспекте - снижение числа погибших или трав-, мированных при ДТП людей;

- в технико-экономическом аспекте - увеличение скоростей движения в 3 - 4 раза - пропускной способности дорог при соблюдении условий безопасности, снижение энергонагру-хенности элементов тормозной системы и, как следствие, снижение износа этих элементов и шин.

2. Одной из задач, решаемых при создании систем автоматизированного управления автомобилем (в частности СПСА), является разработка достаточно дешевых и удобных в эксплуатации исполнительных механизмов отработки управляющих команд. Ограниченные динамические характеристики традиционных исполнительных механизмов не позволяют полностью реализовать возможности автомобильной электроники. С целью снижения стоимости конструктивных изменений и сохранения характеристик быстродействия автомобильных систем управления исполнительные приводы СПСА целесообразно разрабатывать на базе штатных устройств серийных автомобилей, обеспечив им возможность работы в дифференциальном режиме (от электронных блоков и .водителя).

3. С учетом современной тенденции при создании СПСА, преследующей разработку комплексных: исполнительных механизмов, выполняющих несколько функций одним силовым элементом, разработан интегральный исполнительный механизм СПСА, позволяющий при установке автоматизированной системы на автотранспортное средство значительно сократить конструктивные изменения, обеспечить удобство технического обслуживания и сохранить характеристики быстродействия исполнительного привода, путем использования новой схемы под-

ключения управжрщих клапанов к силовому элементу. *

4. Разработана математическая модель интегрального исполнительного механизма СПСА и ее программное обеспечение для реа-

• лкэарии на ЭЦВМ. Модель позволяет выполнить исследования'динамики рабочих процессов интегрального привода на различных режимах функционирования. Проведенные с помощью разработанной модели исследования позволил^ получить характеристики быстродействия исполнительного привода на экстремальных режимах, торможения автомобиля как при выполнении традиционных операций, так и с измененной последовательностью управляющих воздействий.

5. На основании разработанной математической модели получены следующие основные расчетные показатели быстродействия интегрального привода СПСА, установленного на автомобиль FA3-24;

- время, необходимое для прекращения топливоподачи и перевода двигателя на тормозной режим - 0,16 с, а при отслеживании скорости за лидером время цикла - 0,34 с;

- время срабатывания автоматизированного привода сцепления 0,29 с;

- минимальное время последовательного закрытия дроссельньсс заслонок и выключения сцепления составляет 0,61 с;

- при необходимости закрытия дроссельных заслонок и выключения сцепления за один рабочий хо^силового элемента показатели быстродействия соответственно ¿gpo = 0,19 с; 1сцо = 0,36с.

6. Предложена функциональная схема формирователя командных сигналов, обеспечивающего управление интегральным приводом на всех возможных режимах работы. При этом предусмотрены меры, позволяющие спрогнозировать и предотвратить возможную остановку двигателя на начальном этапе процесса автоматического торможения на экстремальных режимах движения автомобиля, управляемого СПСА.

7. Экспериментальными исследованиями установлено, что при функционировании интегрального исполнительного механизма на режиме торможения с традиционной последовательностью отработки команд управления в начальный момент происходит рассогласование между действительной и безопасной дистанциями между автомобилями в транспортном потоке и возникает теоретическая опасность столкновения. После окончания режима совместного торможения относительные координаты меняются уже через Z - 2,5 с. К концу торможения дистанция безопасности становится меньше действительной. При из-

мененной последовательности осуществляется через 0,5 - 0,8 с. Разработанный интегральны? исполнителйный механизм имеет запас по быстродействию 45 %.

8. Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований переданы для использования при разработке СПСА для перспективных автомобилей в ПЛОЕД (тема 540488) в соответствии с Европейской программой "Прометей", НВЦ "Луч", а также используются в учебном процессе по дисциплине "Перспективы развития автомобильной техники".

9. Дальнейшие работы по совершенствованию интегральных исполнительных механизмов СПСА целесообразно продолжить в направлении создания конструкции, использующей один силовой элемент для управления рабочими органами трех, а при наличии тормоза -замедлителя - четырех устройств отработки командных сигналов с введением дополнительных разделительных звеньев.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гусейнов Н.Э. Интегрированные механизмы для отработки команд управления в системе предотвращения столкновений автомобилей. - В сб.: Совершенствование эксплуатационных свойств автомобиля. - М.: МАШ, 1990. с. 65-70.

2. Юрчевский A.A., Гусейнов Н.Э. Теоретические основы распределения информации для исполнительных механизмов отработки команд управления. - В сб.: Совершенствование эксплуатационных свойств автомобиля. - М.: МАШ, 1990.

- с.71-78.

L _J