Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматические системы транспортных средств

Система автономного экстренного торможения

Под системой автономного экстренного торможения (Autonomous Emergency Braking — АЕВ) понимается система, в составе которой работает адаптивный круиз-контроль — система, способная прибегнуть к экстренному торможению с целью избежания фронтального удара без участия водителя. АЕВ может полностью предотвратить столкновение или уменьшить его последствия.

Для обнаружения вероятного столкновения система АЕВ использует радар, лидар или камеру (рис. 3.90). Если опасность подтверждается, программная платформа перехватывает управление тормозами и самостоятельно замедляет движение машины (рис. 3.91).

Оборудование выпускаемых автомобилей системой АЕВ позволит заметно сократить число фронтальных столкновений, происходящих довольно часто в городах с напряженным трафиком. Кроме обнаружения других транспортных средств, система АЕВ должна «видеть» и пешеходов, чтобы своевременно тормозить и не допускать наезда.

Датчики системы АЕВ фирмы WABCO

Рис. 3.90. Датчики системы АЕВ фирмы WABCO

Работа системы АЕВ фирмы WABCO [33]

Рис. 3.91. Работа системы АЕВ фирмы WABCO [33]

Системы распределения крутящего момента

Широкое применение улучшенных систем повышенного трения, появившихся в конце 1990-х годов, привело конструкторов автомобилей к разработке концепции «активной трансмиссии». Такая трансмиссия дает возможность изменять устойчивость и управляемость автомобиля путем управления распределением крутящего момента по правым и левым колесам автомобиля, а также, в случае полноприводного варианта, между передними и задними мостами [5]. Крутящий момент распределяется в зависимости от степени проскальзывания муфты, управление осуществляется гидравликой, которая сжимает диски муфты с разной силой, уменьшая или увеличивая величину передаваемого момента на ту или другую сторону. Контролирует работу муфт блок управления, который выдает команды исполнительным устройствам с учетом информации, полученной от датчиков. Очень многое зависит от программного обеспечения микропроцессорной системы управления, которая должна распределять крутящий момент в зависимости от нагрузки на соответствующие колеса автомобиля.

Для исключения возможности потери устойчивости автомобиля, обусловленной возможными ошибками водителя при управлении, блок управления системы должен получать сигналы, соответствующие углу и скорости поворота рулевого колеса, скорости рыскания и боковым ускорениям. При наличии точной информации от датчиков и правильного «понимания» требований водителя имеется несколько способов, с помощью которых может корректироваться траектория автомобиля в случае сноса/заноса. Корректирующие действия могут производиться с помощью дифференциала или тормозов и с помощью рулевого управления. Но тот же эффект можно получить также с помощью «активной» работы системы распределения крутящего момента.

Система полного привода xDrive является разработкой концерна BMW и относится к системам постоянного полного привода. Система обеспечивает бесступенчатое, непрерывное и переменное распределение крутящего момента между передней и задней осью в зависимости от условий движения [2J.

Система полного привода xDrive в своей основе использует традиционную для BMW заднеприводную схему трансмиссии. Распределение крутящего момента между осями осуществляется с помощью раздаточной коробки, которая представляет собой зубчатую передачу привода передней оси, управляемую фрикционной муфтой. В трансмиссии спортивных внедорожников вместо зубчатой передачи используется цепная передача. Раздаточная коробка xDrive (рис. 3.92) разработана совместно с австрийской фирмой Magna Steyr. Момент на передний мост отбирается пакетом фрикционов, степень сжатия которых плавно меняется в диапазоне 0—100 % с помощью рычажного механизма, приводимого электромотором.

Рассмотрим, как действует система xDrive при проявлении тенденции полноприводного автомобиля в повороте к недостаточной поворачиваемости. Крутящий момент, который передается на переднюю ось, уменьшает действующую на автомобиль поперечную силу. Автомобиль начинает хуже слушаться руля, а его передние колеса сносит за пределы внешнего радиуса поворота. Система xDrive интегрирована с системой динамического контроля курсовой устойчивости DSC (Dynamic Stability Control). Благодаря датчикам системы DSC система xDrive распознает тенденцию к недостаточной поворачиваемости и переносит тяговое усилие с передней оси на заднюю. Параметры управления автомобилем с упреждением адаптируются к дорожным условиям, предотвращая снос.

Раздаточная коробка системы xDrive [36]

Рис. 3.92. Раздаточная коробка системы xDrive [36]:

1 — масляный насос; 2 — пакет фрикционов; 3 — шестеренчатая передача; 4 — рычаг; 5 — эксцентрик; 6 — электромотор с понижающим редуктором

При избыточной поворачиваемости недостаточной оказывается поперечная устойчивость задней оси, что приводит к ее заносу. Система xDrive распознает тенденцию к избыточной поворачиваемости еще до начала заноса задней оси. Многодисковая муфта в раздаточной коробке с упреждением направляет дополнительный крутящий момент на переднюю ось.

Функция динамической регулировки торможения системы DSC обеспечивает притормаживание колес при одновременном вмешательстве в работу управления двигателем, чтобы незаметно для водителя стабилизировать автомобиль или улучшить его маневренность.

Интеграция xDrive в автомобиль отличается высоким уровнем сетевого объединения. Основными элементами системы являются блок управления DSC, в котором рассчитывается продольное распределение момента, и блок управления раздаточной коробкой (VGSG), в котором находится электронная система управления, и сама раздаточная коробка.

Блок управления системы DSC производит расчет параметров поперечного распределения момента, за реализацию которых отвечают система управления двигателем и гидроагрегат DSC. Вместе все три элемента образуют интегрированную систему управления ходовой частью GenO.

В случае недостаточной поворачиваемости (рис. 3.93, а) система полного привода xDrive и система динамического торможения оптимально дополняют друг друга. В то время как xDrive направляет момент на задние колеса, функция динамического торможения целенаправленно притормаживает внутреннее по отношению к центру поворота заднее колесо, одновременно увеличивая момент двигателя. В результате автомобиль снова приобретает нейтральную поворачивае- мость без потери динамики.

Функциональное взаимодействие систем xDrive и DSC [36]

Рис. 3.93. Функциональное взаимодействие систем xDrive и DSC [36]: а — недостаточная поворачиваемость; б — избыточная поворачиваемость

При избыточной поворачиваемое™ (рис. 3.93, б) xDrive перераспределяет момент так, что задние колеса максимально разгружаются. Одновременно DSC дополнительно притормаживает наружное по отношению к центру поворота заднее колесо, способствуя быстрой стабилизации автомобиля и обеспечивая его нейтральную поворачиваемое™.

Система полного привода xDrive, обеспечивающая продольное распределение момента, и подсистема динамической регулировки торможения, отвечающая за поперечное распределение момента, объединены в единую цепь, что обеспечивает автомобилю максимальную безопасность движения при возросшей динамичности (рис. 3.94).

Структурное взаимодействие систем xDrive и DSC [36]

Рис. 3.94. Структурное взаимодействие систем xDrive и DSC [36]

Кроме интеллектуальной системы полного привода xDrive, автомобили BMW оснащаются системой Dynamic Performance Control. Благодаря работе этих двух систем регулируемое распределение приводного момента происходит не только между передней и задней осями — с помощью xDrive, система Dynamic Performance Control распределяет момент и между задними колесами.

Система постоянного полного привода xDrive распределяет крутящий момент с перевесом в пользу колес заднего моста (40:60), который оснащается активным дифференциалом Dynamic Performance Control — DPC (рис. 3.95), способным изменять соотношение крутящего момента между колесами.

Активный дифференциал Dynamic Performance Control (BMW) [36]

Рис. 3.95. Активный дифференциал Dynamic Performance Control (BMW) [36]

На рис. 3.95 видно, что между коробкой разработанного на фирме BMW дифференциала Dynamic Performance Control и полуосями установлены планетарные передачи особой конструкции. Они содержат сдвоенные сателлиты, шестерни которых мало отличаются по диаметру и числу зубьев, а коронная шестерня отсутствует. Между корпусами блока сателлитов и корпусом заднего моста установлены многодисковые муфты с электромеханическими приводами. Ведущие шестерни планетарных передач жестко связаны с коробкой дифференциала, а ведомые — с полуосями. Планетарный механизм работает как ускоряющая передача, включение которой вызывает снижение частоты вращения двигателя, сопровождаемое обычно ростом его крутящего момента и высвобождением части кинетической энергии маховика. При выключенных муфтах и прямолинейном движении автомобиля планетарные передачи вращаются как одно целое вместе с коробкой дифференциала, а сателлиты не обкатываются вокруг ведущих и ведомых шестерен. При этом крутящие моменты передаются на колеса автомобиля через шестерни полуосей, как в обычном дифференциале.

Передаточное отношение планетарной передачи может плавно изменяться в зависимости от проскальзывания дисков муфты, определяемого силой их сжатия. При этом перераспределение крутящих моментов по колесам одной оси используется как для коррекции траектории движения автомобиля на повороте, так и для стабилизации прямолинейного движения по дороге с различными условиями сцепления под правым и левым ведущими колесами.

Больший крутящий момент передается на внешнее по отношению к центру поворота автомобиля колесо или на колесо с лучшими условиями сцепления с дорогой.

На рис. 3.96 наглядно показано поведение в вираже автомобиля с обычным задним межколесным дифференциалом (слева) и с активным дифференциалом DPC (справа). DPC «подкручивает» правое заднее колесо, одновременно микропроцессорная система снижает крутящий момент, подаваемый на передний мост — и все вместе это практически полностью убирает эффект недостаточной поворачиваемое™, помогая автомобилю легче войти в поворот. Машина с обычным задним дифференциалом в этом же повороте из-за недостаточной поворачиваемое™, наоборот, выходит за пределы безопасного «коридора», расширяя радиус виража и требуя поворачивать руль на больший угол. Таким образом, в левом повороте электроника зажимает фрикцион правого заднего колеса, на полуось через планетарную передачу начинает поступать больше крутящего момента — и правое, внешнее к виражу колесо начинает «забегать» вперед, тем самым «до- ворачивая» машину внутрь поворота и уменьшая эффект недостаточной поворачиваемое™.

Действие активного дифференциала DPC [37]

Рис. 3.96. Действие активного дифференциала DPC [37]

Активные дифференциалы позволяют изменять распределение крутящего момента по колесам одной оси без их торможения и снижения суммарного тягового усилия.

Все известные активные дифференциалы перераспределяют передаваемые к колесам крутящие моменты посредством встроенных в них планетарных передач, управляемых посредством работающих в масле многодисковых муфт.

Сжатие дисков муфт производится посредством электрогидрав- лических (рис. 3.97) или электрических исполнительных механизмов, действующих по командам электронного блока управления, вырабатываемым с учетом угла поворота рулевого колеса, скорости движения автомобиля, его поперечного ускорения, включенной передачи, частот вращения отдельных колес и скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси.

Audi S4 quattro Sport differential [16]

Рис. 3.97. Audi S4 quattro Sport differential [16]

Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая активным дифференциалом Active Yaw Control (AYC) автомобиль

Дифференциал AYC (Active Yaw Control) от Mitsubishi Lancer Evo [38]

Рис. 3.98. Дифференциал AYC (Active Yaw Control) от Mitsubishi Lancer Evo [38]

Lancer Evolution (рис. 3.98). Взяв за основу обычный открытый дифференциал, инженеры Mitsubishi дополнительно соединили выходные валы через две передачи — повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи «мокрых» сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, электроника может заставить один вал вращаться быстрее или медленнее другого.

Наряду с Mitsubishi у истоков управления тягой стояла и Honda со своей трансмиссией SH-AWD (Super Handling All-Wheel Drive system — полноприводная система с продвинутой управляемостью). Система SH-AWD, подобно AYC, позволяет распределять крутящий момент не только между задней и передней осями, но и между левым и правым колесами. Электронная составляющая системы включает в себя датчики угла поворота, бокового и углового ускорения, скорости вращения колес, оборотов двигателя и давления воздуха на впуске, передаточного отношения в трансмиссии. Информация от всех датчиков поступает в компьютер, который в тысячные доли секунды рассчитывает оптимальное распределение крутящего момента по колесам. Далее компьютер отдает приказ блоку управления дифференциалом: тот распределяет момент между осями и задними колесами. На нужную ось он перебрасывает от 30 до 70 % момента, на одно из задних колес — от 0 до 100 %.

Поскольку система SH-AWD способна подавать различную величину крутящего момента к колесам переднего моста, заднему правому колесу, заднему левому колесу, она лучше, чем любая другая система полного привода, способна удерживать автомобиль на заданном курсе.

При прохождении поворотов система увеличит крутящий момент на внешних колесах, особенно на заднем внешнем колесе, и уменьшит — на внутренних по отношению к дуге поворота колесах. Это создает ускорение относительно вертикальной оси автомобиля и момент силы, которая направляет автомобиль внутрь поворота.

Система полного привода SH-AWD содержит электромагнитные муфты сцепления, систему управления ускорением и блок управления, распределяющий крутящий момент между колесами переднего и заднего ведущих мостов, а также между колесами заднего моста.

Система SH-AWD одновременно действует как дифференциал повышенного трения и распределитель крутящего момента. Система SH-AWD улучшает управляемость и устойчивость автомобиля при движении по прямой, движении на подъеме, прохождении поворотов, разгоне.

В зависимости от того, как крутящий момент распределяется по колесам, существует четыре режима использования системы полного привода (рис. 3.99):

1) к каждому из колес подается равный крутящий момент (рис. 3.99, а);

Режимы использования системы полного привода

Рис. 3.99. Режимы использования системы полного привода

  • 2) подается различный крутящий момент к передним и задним колесам (рис. 3.99, б)
  • 3) к передним колесам подается одинаковый крутящий момент, к задним колесам подается крутящий момент различной величины, не совпадающий с моментом на передних колесах (рис. 3.99, в);
  • 4) режим SH-AWD: к передним колесам подается одинаковый крутящий момент, к задним колесам подается крутящий момент различной величины. При этом на одном из задних колес величина крутящего момента совпадает с моментом на передних колесах (рис. 3.99, г).

Каждое электромагнитное многодисковое сцепление ведает передачей момента к «своему» заднему колесу, правому или левому (рис. 3.100).

Встроенные электромагнитные катушки изменяют положение сердечника магнита относительно его корпуса. ЭБУ распоряжается, какой ток подать на магнит, тем самым, сжимая пакеты дисков и плавно меняя распределение крутящего момента. Оба сцепления способны работать независимо друг от друга, но, естественно, под общим управлением компьютера. Модули сцепления дополнены собственными планетарными передачами. В тандеме с дифференциалом работает ускорительный блок, делающий более надежным поведение автомобиля в крутых поворотах. Его роль — принудительное «подкручивание» задних колес в виражах, чем он и отличается от привычных устройств.

Таким образом, SH-AWD позволяет изменять передачу момента, исключая явные проявления недостаточной или избыточной повора Задний дифференциал SH-AWD [39]

Рис. 3.100. Задний дифференциал SH-AWD [39]

Структурная схема и принцип действия трансмиссии SH-AWD [39]

Рис. 3.101. Структурная схема и принцип действия трансмиссии SH-AWD [39]

чиваемости машины. Рисунок 3.101 демонстрирует, как трансмиссия SH-AWD «подруливает» в повороте, с помощью «бортового» сцепления подавая момент на наружное заднее колесо.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы