CC BY
22
УДК 629.027 : 681.518.54
СИСТЕМА КОНТРОЛЮ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНИХ П1ДВ1СОК АВТОМОБ1Л1В У СКЛАД1 Л1Н11 ЕКСПРЕС-Д1АГНОСТИКИ
Ю.М. Бороденко, доц., к. ф-м. н., Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ун1верситет
Анотаця. Розглянуто питания, пов 'язат з оргатзащею i техтчною реал1зац1ею дтянки контролю вих1дних napaMempie активних nidei^K у cv^adi лтп техтчного контролю. Запропоно-вано вapiaнm доукомплектацп обладнання базовог лтп експрес^агностики з комтлящею про-грамного забезпечення зacобiв комп 'ютерног дiaгноcmики в едину програму тестування.
Ключов1 слова: активна niдвicкa, алгоритм адаптацИ, техтчний контроль, експрес-дiaгноcmикa, дiaгноcmичний сканер, Bluetooth-зв 'язок, 3D-meхнологiя розвал/сходження.
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНЫХ ПОДВЕСОК АВТОМОБИЛЕЙ В СОСТАВЕ ЛИНИИ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ
Ю.Н. Бороденко, доц., к. ф-м. н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Рассмотрены вопросы, связанные с организацией и технической реализацией участка контроля выходных параметров активных подвесок в составе линии технического контроля. Предложен вариант доукомплектации оборудования базовой линии экспресс-диагностики с компиляцией программного обеспечения средств компьютерной диагностики в единую программу тестирования.
Ключевые слова: активная подвеска, алгоритм адаптации, технический контроль, экспресс-диагностика, диагностический сканер, Bluetooth-связь, 3D-meхнология развал/схождение.
SYSTEM OF CONTROL FOR ACTIVE CAR SUSPENSION CHARACTERISTICS IN THE COMPOSITION OF THE EXPRESS DIAGNOSTICS LINE
Y. Borodenko, PhD., Assoc. Prof., Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The issues related to the organization and technical implementation of the control area for the output parameters of the active pendants as part of the technical control line are considered. An option is proposed to complete the baseline of express diagnostics with an additional bench for checking the angles of installation of the rear axle wheels. To reduce the cost of hardware implementation and increase the productivity of the measuring complex, it is proposed to compile software for computer diagnostic tools into a single testing.
Keywords: active suspension, adaptation algorithm, technical control, express diagnostics, diagnostic scanner, Bluetooth communication, 3D camber/toe technology.
Вступ
Контроль i дiагностика техшчного стану ру-хомого складу автотранспорту з погляду без-пеки руху е одшею з найважливших проблем, спричинених швидким зростанням
числа автомобшв у дорожньому рус та збь льшенням швидкостей руху. Особливо важ-ливий цей контроль для систем, техшчний стан яких впливае на безпеку руху: гальмiвна система, кермове керування, ходова частина, система освгглення й сигналiзацil. З цього
приводу розглядаються два напрями ство-рення систем контролю характеристик акти-вних шдвюок. Перший напрям передбачае органiзацiю системи контролю пiдвiсок в обсязi перiодичного технiчного огляду, дру-гий - стосуеться поглиблено! дiагностики та обслуговування ходово! частини автомобшя на замовлення власника.
При державному технiчному оглядi основ-ним завданням е перевiрка вщповщносп тех-нiчного стану й устаткування транспортних засобiв вимогам нормативних правових акта, правил, стандартiв i технiчних норм у сферi забезпечення безпеки дорожнього ру-ху. Проведення планового техогляду транспортних засобiв дозволяе виключити ймовiр-нiсть аваршно! ситуацп на дорозi внаслiдок наявносп технiчних несправностей.
У конструкци сучасних автомобiлiв викорис-товуються адаптивнi шдвюки, якi мають сут-тевi переваги перед шдвюками, параметри яких не регулюються. У зв'язку з цим набу-вае актуальностi включення операцш контролю керованих пiдвiсок нового типу до регламенту техшчного огляду. Однак на тдпри-емствах автосервiсу не передбачено устаткування, яке дозволяе перевiрити нормованi характеристики керованих шдвюок. До того ж, не юнуе шяких нормативних акпв, що ре-гулюють цi питання.
Аналiз публiкацiй
На автомобiлях знайшли застосування шдвь ски рiзних видiв i типiв, параметри яких, в основному, визначаються !х конструкцшни-ми атрибутами. З цих позицш шдвюки мож-на класифiкувати за рядом ознак: способом з'еднання з корпусом (рамою) машини; способом з'еднання колю мiж собою; типом пружного елемента. З позицш керованосп розрiзняють пасивш, напiвактивнi й активнi шдвюки [1]. Широкого застосування активна шдвюка набула в автобусах i тролейбусах, де необхщно уникати кренiв кузова за нерiвно-мiрного розподiлення пасажирiв по салону транспортного засобу [2].
За типом керуючого елемента та видом параметра, що контролюеться, активш шдвюки можна подшити на три групи. У першiй групi для шдвюок з керованими амортизаторами контролюеться процес демпфiрування; у дру-гш (керованi пружнi елементи) - посадка
кузова; у третш (KepoBaHi стабшзатор поперечно! стiйкoстi й вaжeлi пiдвiски зaднiх ко-лiс) - кути виставлення задшх кoлiс. Слщ poзумiти, що кожна наступна група активно! шдвюки виконуе aктивнi функцп усiх попе-peднiх груп керування.
На сьогодш використовуються два способи регулювання ступеня дeмпфipувaння амор-тизaтopiв - за допомогою eлeктpoмaгнiтних клапашв i за допомогою магштно-реолопч-но! piдини [3]. Амортизатори з електрокла-панами застосовуються в конструкци адап-тивних пiдвiсoк типу ACC, ADS, AVS, CDC, EDC [4]. Магштно-реолопчна рщина вико-ристовуеться в амортизаторах шдвюок типу MR, Delphi, SKF [5]. Системи стабшзацп горизонтального положення кузова peaлiзo-ваш в шдвюках типу ADS, Hydractive, а системи типу ABC, PDC здшснюють автоматич-не усунення крену при поворот (асиметрич-ний розвал) [6]. У системах типу AGCS використовуються електроприводи, як впли-вають на положення вaжeлiв задньо! шдвюки, змшюючи ступiнь сходження колюно! пари.
Тeхнoлoгiя iнстpумeнтaльнoгo контролю стану шдвюки зводиться до послщовного вимь рювання пapaмeтpiв: дeмпфipуючих характеристик; положення кузова; кутового поло-ження задшх колю. При цьому забезпечуеться вapiaцiя цих пapaмeтpiв у межах дiaпaзoнiв керування. Для виршення першо! зaдaчi ви-користовуються методи, що базуються на ви-мipювaннi пapaмeтpiв коливань кузова (амп-лiтудний, «шок-тест», гальмування) чи колеса (BOGE/MAHA, EUSAMA) [7], а для aнaлiзу положення кузова автомобшя розроблеш мо-бшьш eлeктpoннi вимipювaчi висоти посадки типу Hunter 20-1885-1 [8].
Щоб контролювати кутове положення зaднiх кoлiс (шдвюки третьо! групи), використову-ються стенди розвал/сходження. На сучасних стaнцiях техшчного обслуговування та сервь сних послуг використовуються стенди роз-вал/сходження piзнoгo принципу побудови (лaзepнi, кoмп'ютepнi за CCD-технолопею, кoмп'ютepнi за тeхнoлoгiею 2D, 3D та 4D) [9, 10].
Новими розробками закордонних виробниюв е стенди 4D-гpупи з безконтактними вимipю-вальними системами (Bosch FWA 9000) [11]. Компашею Siemens i ATT запропоновано i
запущено у продаж систему CURA R 2000 АТТ, в якш використовусться новггня техно-лопя CCT (Color Coded Triangulation) -трiангуляцiï з кольоровим кодуванням [12].
Мета i постановка завдання
Оргашзащя системи контролю шдвюок в об-сязi перiодичного технiчного огляду е дощ-льною для вiдомчих вантажних автомобшв та рухомого складу пасажирських переве-зень. Для технiчноï реалiзацiï ^eï задачi треба синтезувати вимiрювальну систему, яка забезпечить контроль параметрiв адаптивних пiдвiсок будь-якого принципу побудови. Синтез системи полягае у: пiдборi устаткування тд заданий клас автомобшя, його розмщен-нi на дшьнищ контролю пiд визначенi умови проведення випробувань, компшяци програ-много забезпечення окремих приладiв у су-цiльну програму тестування. При цьому слщ враховувати додатковi обмеження, пов'язаш з апаратною сумiснiстю (фiрми виробниюв), габаритами та вартiстю устаткування.
Побудова вимiрювальноï системи
Мехатронну систему (систему керування разом з об'ектом керування та джерелом енер-riï) адаптивноï пiдвiски як об'ект дiагностики можна подати у виглядi триланково1' струк-тури функцiональних блокiв - мониторингу iнформацiйних параметрiв датчикiв, форму-вання керуючих сигналiв для виконавчих пристро1'в i реалiзацiï керуючих впливiв на елементи ходово!' частини.
Перша та друга ланки системи повнютю кон-тролюються за структурними параметрами (електричними сигналами) системи керування шляхом використання штегрованих систем самодiагностики [13]. Вихщними параметрами третьо! ланки е мехашчна реакцiя об'екта керування (елементiв ходово! частини). 1снують декiлька методiв контролю па-раметрiв будь-яко! мехатронно! системи ав-томобiля, в тому чи^ й адаптивно! пiдвiски: тест-драйв на полкюш та у стащонарних умо-вах; iнтегрована самодiагностика; вимiрюван-ня структурних або вихiдних параметрiв.
Що стосуеться стацiонарних умов контролю характеристик адаптивно! шдвюки, можна сказати таке. Повний контроль техшчного стану мехатронно! системи шдвюки за вихь дними параметрами (тест-драйв) можна здш-снити на спещальних випробувальних стендах, як вiдтворюють дорожнi умови руху (функцiональна дiагностика у динамiчних режимах) [14, 15]. Силова частина таких стен-дiв поеднуе функцп роликового силового агрегата i вiброплатформ тестера пiдвiски зi змшним рiвнем опор, що iмiтують крен та на!зд на перешкоду (рис. 1). Перелiченi фак-тори, що збурюють пiдвiску, дозволяють ви-явити вщхилення в механiчнiй частинi шдвь ски. Такi стенди дозволяють проводити рiз-номанiтнi випробування автомобiля на етат його розробки i виробництва, але розрахованi тiльки на контроль основно! функцi! пiдвiски - демпфiрування коливань кузова i зчеплен-ня з дорожшм полотном.
Рис. 1. Контрольно-випробувальш стенди для перевiрки шдвюки: а - сервогiдравлiчний стенд BiSS 4 Poster Rig; б - чотиривюний стенд фiрми Shenck
Стосовно шших функцш адаптивно! шдвю-ки, до стенда треба додати систему позищо-нування кузова i вимiрювання кутового по-ложення колю задньо! осi. До того ж стенди такого класу мають невиправдану щну для сфери автосервюу.
Контроль техшчного стану пiдвiски за реак-цiею системи самодiагностики не е повним, тому що така система контролюе стан елек-тричних кiл i може локалiзувати тiльки стан елементiв системи керування шдвюкою. При цьому як реалiзуеться керуючий вплив на ходову (мехашчну) частину автомобiля, система самодiагностики визначити не може.
Використання функцш дiагностичного сканера спостертати електричнi сигнали (щаг-ностичнi параметри) у структурi системи керування шдвюкою дозволяе виконувати по-глиблену дiагностику системи керування, але не дозволяе проводити ощнку поведiнки хо-дово! частини автомобiля пiд дiею керуючих впливiв.
Найбiльш об'ективний контроль характеристик шдвюки здiйснюеться на пiдставi аналiзу !! вихiдних параметрiв: вiбрацiйно! характеристики амортизаторiв кожно! стiйки; висоти посадки кузова тд кожним колесом; кутiв встановлення кожного заднього колеса. Щоб реалiзувати щ параметри в межах керування, треба активiзувати вiдповiднi виконавчi при-стро! системи. Для цього використовуеться функщя дiагностичного сканера «активiзацiя виконавчих пристро!в».
Таким чином, щоб реалiзувати випробуваль-ний комплекс для контролю характеристик адаптивних шдвюок, необхiдно забезпечити, з одного боку, впливи, що збурюють шдвю-
Рис. 2. Вiзуалiзацiя результата вимiрювань колiс; б - висоти посадки кузова
ку, з шшого - керуючi впливи активних еле-мента. При цьому вимiрювальна частина комплексу повинна здшснювати контроль вказаних вихщних параметрiв пiдвiски.
До складу дiагностичних лiнii европейського зразка входить тестер шдвюки, цшком при-датний для контролю керованих шдвюок першоi групи. Щоб забезпечити контроль вихщних параметрiв активних шдвюок дру-roi та третьоi груп керування, можна викори-стовувати SD-стенди розвал/сходження, яю мають потужну професiональну програму та забезпечують оперативний контроль як кутового положення колю, так i посадки кузова вщносно 1'х осей.
Враховуючи необхiднiсть прохiдного контролю на лши, потрiбен варiант стенда iз крь пленням вимiрювальноi балки на стелг Цим вимогам задовольняе стенд марки Hunter WA110 /20LE02-421WM3 настiнного вико-нання, з електромехашчним лiфтом, чотирма камерами й адаптерами швидкого затиску.
Програмне забезпечення Hunter 3D мютить цiлий перелiк програмних модулiв рiзного призначення, серед яких можна зазначити: даш для регулювання задньо1' осi (Shim Select II®); контроль перемщення важелiв пiдвiски (CAAM®); вимiрювання висоти посадки. Ре-зультати тестування наводяться на монiторi в модифшованому виглядi (рис. 2).
Для використання сканера на постах дiагнос-тики широкого парку моделей автомобшв доцшьним е застосування програмних версш мультимарочних системних сканерiв типу Wabco, Haldex Interface Diag, Delphi, Mercedes Carsoft 7.4 [16].
на монiторi 3D-стенда: а - кутiв встановлення
Таким чином, ушверсальний контрольно-вимiрювальний комплекс (для активних тд-вюок усiх груп) у складi лши експрес-дiагностики, окрiм обов'язкового (штатного) устаткування, повинен включати 3D-стенд розвал/сходження з керованими камерами машинного зору. До комплекту додають сис-
темний сканер i поворотнi платформи тд заднi колеса.
Розмiщення устаткування дiагностично! лiнi!, яка базуеться на оглядовш ямi або ножично-му тдйомнику, показано на рис. 3.
Рис. 3. Схема розмщення устаткування дiагностично! лiнi!
Згiдно з позицiями на рисунку: 1 - вщсмок-тувач газiв; 2 - системний сканер; 3 - платформа тестера бокового вщведення колю; 4 -платформа тестера шдвюки; 5 - силовий агрегат гальмiвного стенда; 6 - платформа си-лових агрегата; 7 - комп'ютерний кабшет силових агрегата; 8 - мшеш колю; 9 - мь шеш висоти посадки; 10 - камери машинного зору розвал/сходження; 11 - вимiрювальна балка камер; 12 - кронштейн кршлення балки з камерами; 13 - балка стелц 14 - кабшет стенда розвал/сходження; 15 - платформи тестера люфта; 16 - поворотш диски; 17 -поворотш диски змшного положення (вибiр колюно! бази автомобшя).
Процедура перевiрки дiапазонiв кутових вщ-хилень заднiх колiс та висоти положення кузова полягае у наступному. Автомобшь роз-ташовують задньою вiссю на поворотнi платформи (рис. 3) та встановлюють мшеш на колеса 8 i кузов 9. Наступним кроком орiен-тують камери 10 вщносно мiшеней (автома-тичний режим) та за допомогою системного сканера 2 вщпрацьовують реакцiю виконав-чих пристро!в системи керування шдвюкою в
межах дiапазонiв керування. При цьому на монiторi кабiнету 7 фшсуються границi ме-ханiчно! реакцп колiс i кузова (рис. 2). Фак-тичнi значення вихiдних параметрiв системи пiдвiски порiвнюються з нормативними для заданого типу АТЗ (автоматичний режим).
У разi використання повного комплекту ко-лiсних мiшеней запропоновано комплекта-цiю, здатну виконувати функцп й лiнi! екс-прес-дiагностики, i поста обслуговування ходово! частини автомобшя, i дiльницi регу-лювання кута встановлення колiс. Така унi-версальнють системи контролю дозволяе знизити ризики простою дiагностично! лiнi!, що пов'язаш зi зниженням попиту на ту чи шшу послугу автосервiсного тдприемства.
Пiдвищення оперативностi проведення комплексно! дiагностики ходово! частини авто-мобшя при вирiшеннi поставлено! задачi мо-жна досягти за рахунок використання стендiв нового поколiння (4D-технологiя) з безкон-тактними (без мiшеней) вимiрювальними системами [11, 12].
Висновки
Для контролю характеристик активних шдвь сок будь-якого класу, лшда експрес-дiагностики треба доукомплектувати системою машинного зору SD-стенда роз-вал/сходження з керованими камерами на-стiнного базування, а також додати систем-ний сканер i поворотш платформи пiд заднi колеса.
З метою мiнiмiзацil витрат на апаратну час-тину комплексу, доцшьно комтлювати про-грамне забезпечення комп'ютерних кабшепв окремих стендiв дiагностичноl лши та сканера в едину програму тестування.
Для зручносп проведення контрольно-дiагностичних робiт доцiльно використову-вати Bluetooth-зв'язок мiж бортовим комп'ю-тером системи шдвюки, системним сканером i кабшетом оператора.
Застосування на лши експрес-дiагностики додаткового обладнання дозволяе знизити ризики простою дiагностичного обладнання автосервюного пiдприемства.
Лiтература
1. Современные адаптивные подвески / Ма-
терiали сайта. - 2014. - Режим доступу: http://avtocrat.at.ua.
2. Протасов С. Новинки от ZF. Подвеска ав-
томобиля / С. Протасов / Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: https: // os Lru/artide/7156-novinki-ot-zf-podveska-avtomobilya.
3. Магнитная подвеска автомобиля / Ма-
терiали сайта. - 2017. - Режим доступу: https://www.znanieavto.ru/hodovaya/magni tnaya-podveska-avtomobilya.html.
4. Адаптивная подвеска / Матерiали сайта. -
2017. - Режим доступу: https: // www.systemsauto. ru.
5. Магнитная подвеска: разновидности,
устройство и принцип работы / Ма-терiали сайта. - 2017. - Режим доступу: https://techautoport.ru.
6. Активная гидравлическая подвеска ABC /
Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: www.autoworld.net/index.php/ru.
7. Волков В.П. Технолопчне обладнання для
тдприемств автомобшьного транспорту: тдручник / за заг. ред. В.П. Волкова. -Х.: ХНАДУ, 2010. - 556 с.
8. Измеритель высоты посадки Hunter 20-
1885-1 / Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: www.eurosiv.ru/catalog.
9. Автосервисное оборудование и инстру-
мент от ToolGrand / Матерiали сайта. -2017. - Режим доступу: https: // toolgrand.com.ua.
10. Интернет-магазин «AVTOTOOL™» / Ма-
терiали сайта. - 2017. - Режим доступу: http://www.avtotool.com.ua.
11. Bosch представил бесконтактный стенд
регулировки углов установки колес / Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: https://auto.tsn.ua.
12. Бесконтактные стенды развал-схождения.
/ Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: https://oborudovanie.in.ua.
13. Бороденко Ю.М. Дiагностика мехатрон-
них систем автомобшя / Ю.М. Бороденко, О.А. Дзюбенко, О.М. Биков: тдручник. - Х.: ХНАДУ, 2015. - 330 с.
14. Стенд для диагностики подвески автомо-
билей BiSS 4 Poster Rig. / Матерiали сайта. - 2017. - Режим доступу: www. industar-m.com.ua/ispytatelnye-sistemy/ automotive-test/four-poster-test-rig.
15. Испытательные машины ООО ПКЦ. Си-
стемы Триал / Матерiали сайта. - 2017. -Режим доступу: www.trialsystems.ru/ ispytatelnye_mashiny.
16. Сканеры для диагностики грузовиков,
автобусов, прицепов / Матерiали сайта. -2017. - Режим доступу: www.truck-diagnost.com.
References
1. Sovremennyye adaptivnyye podveski [Modern
adaptive suspension]. Available at: http://avtocrat.at.ua (accessed 20 September 2017).
2. Protasov S. Novinki ot ZF. Podveska avtomo-
bilya [New from ZF. Car suspension]. Available at: https://os1.ru/article/7156-novinki-ot-zf-podveska-avtomobilya (accessed 20 September 2017).
3. Magnitnaya podveska avtomobilya [Magnetic
suspension of the car]. Available at: https://www.znanieavto.ru/hodovaya/magni tnaya-podveska-avtomobilya.html (accessed 20 September 2017).
4. Adaptivnayapodveska [Adaptive suspension].
Available at: https://www.systemsauto.ru (accessed 20 September 2017).
5. Magnitnaya podveska: raznovidnosti,
ustroystvo i printsip raboty [Magnetic sus-
pension: varieties, device and principle of operation]. Available at: https: // techauto-port.ru (accessed 20 September 2017).
6. Aktivnaya gidravlicheskaya podveska ABC
[Active hydraulic suspension ABC]. Available at: www.autoworld.net/index.php/ru (accessed 20 September 2017).
7. Volkov V.P. Tekhnolohichne obladnannya
dlya pidpryyemstv avtomobil'noho trans-portu [Technological equipment for enterprises of motor transport]. Textbook. Under the general editorship of V.P. Volkova]. Kharkov, KhNADU Publ., 2010. 556 p.
8. Izmeritel' vysoty posadki Hunter 20-1885-1
(Landing height gauge Hunter 20-1885-1). Available at: www.eurosiv.ru/catalog (accessed 20 September 2017).
9. Avtoservisnoye oborudovaniye i instrument ot
«ToolGrand» [Autoservice equipment and tools from «ToolGrand»]. Available at: https://toolgrand.com.ua (accessed 20 September 2017).
10. Internet-magazin «AVTOTOOL™» (Inter-
net-shop «AVTOTOOL ™»). Available at: http://www.avtotool.com.ua (accessed 20 September 2017).
11. Bosch predstavil beskontaktnyy stend reguli-
rovki uglov ustanovki koles [Bosch introduced a non-contact wheel alignment bench]. Available at: https://auto.tsn.ua (accessed 20 September 2017).
12. Beskontaktnyye stendy razval-skhozhdeniya
[Non-contact stands of the camber/toe]. Available at: https://oborudovanie.in.ua (accessed 20 September 2017).
13. Borodenko YU.M., Dzyubenko O.A., By-
kov O.M. Diahnostyka mekhatronnykh system avtomobilya [Diagnostics of car mechatronic systems]. Kharkiv, KHNADU Publ., 2015. 330 p.
14. Stend dlya diagnostiki podveski avtomobiley
BiSS 4 Poster Rig [Stand for the diagnosis of the suspension of vehicles BiSS 4 Poster Rig]. Available at: www.industar-m.com.ua/ispytatelnye-sistemy/automotive-test/four-poster-test-rig (accessed 20 September 2017).
15. Ispytatel'nyye mashiny OOO PKTS. Sistemy
Trial [Testing Machines Ltd. PCC. Systems Trial]. Available at: www.trialsystems.ru /ispytatelnye_mashiny (accessed 20 September 2017).
16. Skanery dlya diagnostiki gruzovikov, avto-
busov, pritsepov [Scanners for diagnostics of trucks, buses, trailers]. Available at: www.truck-diagnost.com (accessed 20 September 2017).
Рецензент: B.I. Клименко, професор, к.т.н., ХНАДУ.
