Диагностика системы курсовой устойчивости автомобиля

УДК 621.31

Диагностика системы курсовой устойчивости автомобиля

, аспирант,

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»,

г. Москва

В работе рассмотрена система курсовой устойчивости, которая дает команду на активацию тормозной системы или уменьшение мощности, развиваемой двигателем, или, при необходимости, команду на выполнение этих двух действий одновременно, чтобы помочь водителю удержать автомобиль на траектории. Повышенная надежность и бортовая самодиагностика неполадок от­дельных компонентов и всей системы в целом обеспечивают безопасную экс­плуатацию системы VDC.

Ключевые слова: диагностика, траектория, система, устойчивость

В нормальных условиях траектория перемещения автомобиля определяется управляющими действиями водителя. Эти действия, с помощью соответствующих датчиков, преобразуются в электрические сиг­налы угла поворота рулевого колеса, крутящего момента двигателя (по углу пово­рота оси дроссельной заслонки) и давления жидкости в тормозной системе.

Но этих сигналов для автоматической стабилизации устойчивости движе­ния в критических ситуациях недостаточно и дополнительно требуется информа­ция о таких непрерывно изменяющихся величинах, как угол бокового увода пе­редних колес, угол бокового сноса автомобиля, боковое скольжение ко­лес относительно дорожного покрытия и его направление, коэффициент сцепления колес с дорогой. Все эти величины значительно влияют на траекторию движения автомобиля, как только под колесами появляется юз.

Если начинается снос передних или задних колес автомобиля, система курсовой устойчивости дает команду на активацию тормозной системы или уменьшение мощности, развиваемой двигателем, или, при необходимости, команду на выполнение этих двух действий одновременно, чтобы помочь водителю удержать автомобиль на траектории.

На скользкой дороге угол бокового сноса автомобиля дол­жен быть ограничен значением, при котором коэффициент сцепления колес с дорогой не становится меньше критического для данных состояний эластичности протектора колесных шин и дорожного покрытия. Для повышения коэффициента сцепления в зимнее время применяется более жесткая шипованная резина.

Появляющееся боковое скольжение передних колес приводит к боковому сносу автомобиля от заданного водителем направ­ления движения, а радиус поворота зависит не только от положения руля, но и от силы бокового увода. Зимой, при гололеде и низком сцеплении колес с дорожным полотном, боковой снос ав­томобиля на повороте может стать настолько большим, что потеряется контроль над управлением и автомобиль вне зависимости от действий водителя перейдет в пере­мещение по автодороге боковым юзом или, более того, может начать вращаться вокруг вертикальной оси.

Рис. 1. Функциональная блок-схема системы VDC

На данной схеме показана функциональная взаимосвязь параметров системы курсовой устойчивости и порядок их обработки.

1)  По воздействиям водителя на органы управ­ления, которые с помощью датчика угла поворота рулевого колеса, датчика дрос­сельной заслонки и датчика давления в тормозной системе преобразуются в элект­рические сигналы, определяется номинальное поведение автомобиля, которое описывается номинальными значениями регулируемых переменных. Это очень сложная задача для контроллера системы VDC, потому что поведе­ние автомобиля зависит не только от воздействий водителя, но также от различных воздействий окружающей среды. Кроме того, значения регулируемых переменных должны быть выбраны такими, чтобы поведение автомобиля в критических ситуа­циях было подобным движению в нормальных условиях.

2)  По полученным значениям от датчиков скорости колес, датчика рыскания и датчика боковых ускорений определяется фактическое поведение ав­томобиля, соответствующее фактическим значениям регулируемых переменных. Далее вычисляется и используется разность между номинальными и фактически­ми значениями переменных величин как набор управляющих сигналов в контрол­лере системы VDC.

При выполнении задачи управления боковым уводом каждого колеса в отдель­ности — основной функции системы VDC, необходимо, что­бы тормозное давление на каждом колесе могло изменяться независимо от водителя, как этого требует заложенная в память ЭБУ системы программа управле­ния. Для системы курсовой устойчивости автомобиль служит объ­ектом управления с целью стабилизации движения в критических ситуациях, ког­да пробуксовкой колес нужно управлять, чтобы получить требуемые силы воздействия на движущийся автомобиль.

Повышенная надежность и бортовая самодиагностика неполадок от­дельных компонентов и всей системы в целом обеспечивают безопасную экс­плуатацию системы VDC.

Повышение надежности накладывает дополнительные требования на срок службы компонентов, на функциональные взаимосвязи между компонентами, на процесс их производства, на методы диагностирования неисправно­стей в системе. Многие источники неисправностей должны быть локализованы в процессе работы или уменьшена вероятность того, что неисправности прои­зойдут.

Бортовая самодиагностика контролирует все компоненты, которые электрически соединены с ЭБУ. Основные принципы повышения надежности и поиска неисправностей в сис­теме курсовой устойчивости были взяты из программного обеспечения бортовой самодиагностики, внедренного с системы ABS и ASR, которое контролирует электри­ческие соединения, сигналы и их действия. В систему курсовой устойчивости были внедрены новые средства и программное обеспечение. Например, исполнитель­ные гидромеханизмы проверяются путем создания коротких циклов модуляции давления с последующим анализом сигналов от датчика давления. Проверяется и исправное функционирование насосов, дифференциального регулятора давления и электромагнитных гидроклапанов.

Контроль датчиков разбивается на три этапа.

На первом этапе наиболее важные датчики проверяются с использованием ак­тивного теста. Правильность показаний датчика давления анализируется в процессе активных тестов исполнительных механизмов и активного теста тор­можения. Датчик скорости рыскания проверяется тестом самодиагностики. При этом на чувствительный элемент датчика подается возбуждение, после чего анализируется ответный сигнал. Датчик угла поворота рулевого колеса имеет ак­тивную схему самоконтроля. Все ответные сигналы с датчиков поступают в электронный блок управления, где постоянно анализируются и на их основе формируется общий сигнал исправ­ности системы.

Второй этап – контроль датчиков по программе постоянного наблюде­ния, т. е. во время езды автомобиля. Здесь используются алгоритмы для опре­деления величины рассогласования сигналов датчика и калибровка сигналов.

Третий этап – проверка на разрыв или короткое замыкание сое­динительных проводов и внутренних соединений, а также регистрация наруше­ния формы сигналов (выход за допустимые пределы или искажения).

Все три этапа реализуются бортовой системой самодиагностики, которая интегрирована в ЭБУ системы курсовой устойчивости. В зависимости от вида неисправности и степени ее влияния на безопасность движения система самодиагностики частично или пол­ностью отключает систему VDC.

При внедрении системы курсовой устойчивости достигаются следующие преимущества:

• повышается безопасность водителя и движения автомобиля;

• поддерживается стабильность движения автомобиля во время критического управления;

• осуществляется поддержка водителя при управлении автомобилем в крити­ческих ситуациях;

• сохраняется заданная водителем траектория движения автомобиля во всех режимах: полное торможение, частичное торможение, движение накатом, ускорение, торможение двигателем;

• улучшается использование сил трения между колесами и дорогой, что уменьшает тормозной путь при повышенной силе тяги.

Литература

, . Новейшие автомобильные электронные системы. М., 2005. Соснин . М., 2001.