Научная статья на тему 'Электротехнический и программный комплекс управления двигателем внутреннего сгорания легкового автомобиля'

Электротехнический и программный комплекс управления двигателем внутреннего сгорания легкового автомобиля Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
431
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ / ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ / АВТОМОБИЛЬ / ELECTRICAL ENGINEERING AND MANAGEMENT SUITE / AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE / VEHICLE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Козловский Владимир Николаевич, Дебелов Владимир Валентинович, Пьянов Михаил Александрович

Работа посвящена разработке и реализации перспективного электротехнического и программного комплекса управления двигателем внутреннего сгорания легкового автомобиля. Интеграция в единый комплекс штатных электронных систем управления, таких как «Старт Стоп», регулирование скорости движения, управления фазами газораспределения, а также реализация новой системы измерения показателя вязкости масла двигателя, обеспечивает условия для повышения эффективности как процесса управления двигателем легкового автомобиля, так и дальнейшего развития систем управления в рамках электронной системы управления двигателем. В последние десятилетия наблюдается существенный рост электротехнических систем управления на транспорте. При этом в силу исторических особенностей развития некоторые системы управления до сих пор не интегрированы в единый комплекс управления. Представленная работа решает данную задачу. Следующей важной задачей, решенной в работе, является создание комплекса унифицированных виртуальных имитационных моделей электротехнических систем управления с возможным расширением функциональных областей. Разработанные модели могут быть использованы для создания соответствующих систем управления не только для легковых автомобилей, но и для других видов автотранспорта. Для этого необходимо в структуре моделей обозначить группу условий и количественных критериев, определяющих тип двигателя внутреннего сгорания. Модели организованы в математической программной среде MATHLAB и позволяют формировать программные коды на языке C++, что обеспечивает реализацию программ непосредственно в рамках контроллера электронной системы управления двигателем автомобиля. Не менее важной задачей, решенной в работе, является экспериментальная отработка полученных при имитационном моделировании результатов. Для этого проводились эксперименты, позволяющие определить эксплуатационную эффективность разработанного электротехнического и программного комплекса в сравнении с серийно устанавливаемой на автомобили электронной системой управления двигателем одного из крупнейших автопроизводителей в России. Таким образом, в статье разработан эффективный комплекс управления двигателем современного автомобиля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Козловский Владимир Николаевич, Дебелов Владимир Валентинович, Пьянов Михаил Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Electrical and software internal combustion engine control car

The work is dedicated to the development and implementation of long-term electrical and software control complex internal combustion engine car. Integration into a single set of standard electronic control systems, such as "Start Stop", speed control, valve timing control, as well as the implementation of a new system of measuring the viscosity of engine oil, provides the conditions for improving the efficiency of the process as the motor control of the car and further development of control systems within the electronic engine management system. In recent decades there has been a significant increase in electrical control systems in transport. In this case, because of the historical features of the development, some control systems have not yet been integrated into a single control system. This work addresses this problem. The next important task solved in the work is the creation of unified complex virtual simulation models of electrical control systems with a possible extension of the functional areas. The developed model can be used to establish appropriate control systems not only for cars, but also for other types of vehicles. To do this, the structure of the models indicate a group of conditions and quantitative criteria that determine the type of internal combustion engine. Organized in mathematical models, software environment MATHLAB and let you create software code in C ++ that ensures the implementation of the programs directly under the controller's electronic engine management system of the car. An equally important task solved in the paper is the experimental development obtained by simulation results. For this purpose, experiments were conducted to help you determine the operational effectiveness of the developed electrical and software complex in comparison with the standard established for cars, electronic engine control system, one of the largest car manufacturers in Russia. Thus, in operation, developed an effective control system of a modern car engine.

Текст научной работы на тему «Электротехнический и программный комплекс управления двигателем внутреннего сгорания легкового автомобиля»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ DATA PROCESSING FACILITIES AND SYSTEMS

Козловский В.Н. Kozlovskiy УМ.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Современное естествознание» ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти

Дебелов В.В. Debelov ¥.¥.

аспирант кафедры «Современное

естествознание» ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти

Пьянов М.А. Pianov M.A.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Современное естествознание» ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти

УДК 629.113

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Работа посвящена разработке и реализации перспективного электротехнического и программного комплекса управления двигателем внутреннего сгорания легкового автомобиля. Интеграция в единый комплекс штатных электронных систем управления, таких как «Старт - Стоп», регулирование скорости движения, управления фазами газораспределения, а также реализация новой системы измерения показателя вязкости масла двигателя, обеспечивает условия для повышения эффективности как процесса управления двигателем легкового автомобиля, так и дальнейшего развития систем управления в рамках электронной системы управления двигателем. В последние десятилетия наблюдается существенный рост электротехнических систем управления на транспорте. При этом в силу исторических особенностей развития некоторые системы управления до сих пор не интегрированы в единый комплекс управления. Представленная работа решает данную задачу. Следующей важной задачей, решенной в работе, является создание комплекса унифицированных виртуальных имитационных моделей электротехнических систем управления с возможным расширением функциональных областей. Разработанные модели могут быть использованы для создания соответствующих систем управления не только для легковых автомобилей, но и для других видов автотранспорта. Для этого необходимо в структуре моделей обозначить группу условий и количественных критериев, определяющих тип двигателя внутреннего сгорания. Модели организованы в математической программной среде MATHLAB и позволяют формировать программные коды на языке С++, что обеспечивает реализацию программ непосредственно в рамках контроллера электронной системы управления двигателем автомобиля. Не менее важной задачей, решенной в работе, является экспериментальная отработка полученных при имитационном моделировании результатов. Для этого проводились эксперименты, позволяющие определить эксплуатационную эффективность разработанного электротехнического и программного комплекса в сравнении с серийно устанавливаемой на автомобили

электронной системой управления двигателем одного из крупнейших автопроизводителей в России. Таким образом, в статье разработан эффективный комплекс управления двигателем современного автомобиля.

Ключевые слова: электротехнический и программный комплекс управления, двигатель внутреннего сгорания, автомобиль.

ELECTRICAL AND SOFTWARE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL CAR

The work is dedicated to the development and implementation of long-term electrical and software control complex internal combustion engine car. Integration into a single set of standard electronic control systems, such as "Start - Stop", speed control, valve timing control, as well as the implementation of a new system of measuring the viscosity of engine oil, provides the conditions for improving the efficiency of the process as the motor control of the car and further development of control systems within the electronic engine management system. In recent decades there has been a significant increase in electrical control systems in transport. In this case, because of the historical features of the development, some control systems have not yet been integrated into a single control system. This work addresses this problem. The next important task solved in the work is the creation of unified complex virtual simulation models of electrical control systems with a possible extension of the functional areas. The developed model can be used to establish appropriate control systems not only for cars, but also for other types of vehicles. To do this, the structure of the models indicate a group of conditions and quantitative criteria that determine the type of internal combustion engine. Organized in mathematical models, software environment MATHLAB and let you create software code in C ++ that ensures the implementation of the programs directly under the controller's electronic engine management system of the car. An equally important task solved in the paper is the experimental development obtained by simulation results. For this purpose, experiments were conducted to help you determine the operational effectiveness of the developed electrical and software complex in comparison with the standard established for cars, electronic engine control system, one of the largest car manufacturers in Russia. Thus, in operation, developed an effective control system of a modern car engine.

Key words: electrical engineering and management suite, an internal combustion engine, vehicle.

Повышение качества функционирования современного легкового автомобиля неразрывно связано с решением комплекса задач по улучшению безопасности, надежности, комфорта, экологично-сти при одновременном сохранении динамических характеристик. Для решения обозначенных задач мировые лидеры автопрома активно занимаются разработкой и внедрением электротехнических систем управления, которые обеспечивают их эффективное решение.

Качество функционирования автомобиля определяется рядом технических параметров, существенная часть которых обеспечивает эффективность работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Потребитель в Западной Европе весьма требователен к вопросам топливной экономичности и вредным выбросам. Но при этом автомобиль не должен терять динамические характеристики и гарантировать высокий уровень комфорта.

Сегодня на отечественных автомобилях активно внедряется и совершенствуется комплекс электрон-

ной педали акселератора и электронного привода дроссельной заслонки. Конструкторами разрабатывается новая система сдвига фаз газораспределения ДВС, реализуется система «Старт - Стоп» и обосновываются принципы регулирования скорости легкового автомобиля.

Кроме этого, серьезной проблемой, препятствующей дальнейшему развитию систем управления силовой установкой автомобиля, является их модульная организация, при которой проявляется эффект децентрализации функций управления.

Использование же современных средств математического имитационного моделирования обеспечивает возможности для проведения комплексных работ, связанных с теоретическим анализом, а также проектированием сложных электротехнических систем автомобилей.

Таким образом, становится актуальной важная научно-техническая задача разработки математических моделей новейших систем определения вязкости моторного масла, регулирования фаз газораспре-

деления двигателя внутреннего сгорания, системы «Старт - Стоп» и системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости с оптимальными параметрами.

Цель настоящей работы состоит в разработке комплекса математических имитационных электротехнических и программных систем управления двигателем легкового автомобиля для создания эффективной системы с единым комплексным управлением.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ концепций существующих систем определения вязкости масла, системы регулирования фаз газораспределения, системы «Старт - Стоп» и системы поддержания скорости автомобиля;

• разработать математические модели этих систем;

• провести экспериментальные комплексные исследования с применением математического и имитационного моделирования, а также на действующем образце легкового автомобиля, сравнить полученные результаты и дать рекомендации по применению моделей.

Важным аспектом в решении задач по разработке электротехнических систем управления ДВС является их интеграция в рамках единого комплекса с обеспечением возможности повышения эффективности дальнейших работ, связанных с развитием, а также улучшением их взаимодействия в рамках единой концепции, определяющей общность систем.

Представленная на рис. 1 структура концепции программного обеспечения контроллера системы управления двигателем (КСУД) позволяет описать взаимосвязи модулей программного обеспечения и их функции, а также иерархию программного обеспечения и привязку к аппаратным ресурсам систем управления ДВС.

Особенностью концепции является возможность ее соблюдения как в рамках одного программного продукта на уровне математических моделей с добавлением вставок программного кода, так и на базе проектов. Совместимость достигается за счет преобразований сигналов и типов величин, а проект представляет собой элементы программного кода, полученного с помощью различных инструментов компьютерного моделирования и трансляции его в программные коды.

Система измерения вязкости масла ДВС автомобиля [7, 10, 11].

Динамические характеристики чувствительного элемента, управляемого катушкой с током, описываются системой уравнений:

сИ с11

= + !—; (1) Л

¿К dô

(2)

Рэ=(т + т')—г + А(—)2+В— + Сх, (3)

где и - напряжение источника питания; i - ток; R - сопротивление обмотки; L - индуктивность катушки; N - число витков обмотки управления; Ли - полная магнитная проводимость системы; Ръ - электромагнитное усилие; т - приведенная масса контакт-детали; ^ - время, х - перемещение; 3 - текущее значение зазора; А -коэффициент гидродинамического сопротивления; В - коэффициент вязкого трения; С - жесткость кон-тактдетали.

Уравнение (3) использует метод присоединенных масс и учитывает эффекты гидродинамического сопротивления жидкости при движении контакт-детали и демпфировании тонкой жидкостной пленки в области перекрытия. Здесь к массе чувствительного элемента т прибавляется «присоединенная» масса жидкости, которая находится на поверхности контакт-детали:

т = кф1жкгГр(В/2)2£и, где уР - плотность жидкости; - температурный коэффициент плотности жидкости; В - ширина изгибающейся части; 1и - длина изгибающейся части контакт-детали; - коэффициент формы контакт-детали.

Величины Ь, Рэ, Ли определяются через магнитные проводимости - внешнюю Леш и внутреннюю Ает и параметры обмотки и геркона.

Экспериментальная установка для определения вязкости моторного масла (рис. 2) состоит из следующих элементов: источник питания постоянного напряжения 12 В; отладочная плата с микроконтроллером; катушка управления и геркон как чувствительный элемент; макетная плата с подключенным LCD-дисплеем и датчиком температуры; вспомогательная макетная плата, на которой располагается схема управления катушкой; соединительные провода.

Рис. 1. Концепция архитектуры программного обеспечения КСУД

Рис. 2. Структурная схема и внешний вид экспериментальной установки

После моделирования и проведения эксперимента были определены временные параметры срабатывания контакт-деталей при температуре 26 °С окружающего воздуха.

Для определения истинного значения вязкости масла был проведен опыт на вискозиметре вибрационного типа SV-10 компании AND. Вязкость чистого моторного масла составила 1230 мПа-с.

С использованием математической модели с полученным значением вязкости было рассчитано время движения контактной группы, которое составило 3114 мкс. Погрешность измерения вязкости составила 3,8 %.

Проведен эксперимент с заполнением контактной пары чувствительного элемента отработанным

моторным маслом после его эксплуатации на автомобиле. Пробег легкового автомобиля на данном масле составил 9 тыс. км.

Для определения истинного значения вязкости отработанного масла был проведен опыт на вискозиметре вибрационного типа SV-10. Вязкость чистого моторного масла составила 865 мПа-с.

С использованием математической модели с полученным значением вязкости было рассчитано время движения контактной группы, которое составило 1663 мкс. Погрешность измерения вязкости составила 4,1 %.

Математическое и имитационное моделирование позволило установить взаимосвязь между геометрическими параметрами чувствительного эле-

мента, силами, действующими на чувствительный элемент, и вязкостью, которая является важным критерием при анализе углеводородных жидкостей. Модель описывает взаимосвязи и позволяет вычислить вязкость жидкости, способствует решению обратной задачи, подбору оптимального геометрического соотношения чувствительного элемента и помогает выбрать оптимальную схему управления.

После проведения экспериментов можно прийти к выводу, что метод, основанный на движении пластины в жидкости, позволяет давать количественную и качественную оценку вязкости моторного масла. Результаты измерения времени срабатывания геркона, с его различным заполнением, сходны по величине с результатами, получаемыми в математической модели. Отклонение полученной величины составило не более 4,5 %, что позволяет сделать вывод о применимости математической модели для

определения вязкости масла в минимальном объеме, в течение небольшого интервала времени.

Система регулирования фазами газораспределения ДВС. В рамках концепции (рис. 3) системы регулирования фазами газораспределения в составе контроллера системы управления двигателем (КСУД) разработана математическая имитационная модель, которая позволяет обеспечить оптимальную работу ДВС.

При моделировании системы описаны метод синхронизации двигателя с использованием аппаратных ресурсов процессора, позволяющих делать прерывание по сигналам от датчиков положения коленчатого вала и фаз (ДПКВ или ДФ), а также метод повышения точности синхронизации за счет применения дискретных зубьев.

Рис. 3. Концепция системы управления фазами газораспределения

Контроллер управления двигателем посредством изменения скважности управляющего сигнала, подаваемого на клапан ОСУ, заставляет пере-

мещаться фазер. Система синхронизации позволяет отслеживать положение распредвала, которое используется при расчете отклонения текущего по-

ложения распределительного вала (РВ) от уставки, при этом формула расчета отклонения распределительного вала от условного нулевого положения по фронтам РВ: д^,

АХ =--а.

zub ?

(5)

zub

где АХ - угол между двумя соседними активными фронтами коленчатого вала и распределительного вала; АТ - интервал времени между двумя соседними активными фронтами коленчатого вала и распределительного вала; Т^ - последний измеренный период следования зубьев по коленчатому валу; а^

- угол поворота коленчатого вала, который соответствует одному периоду следования двух соседних зубьев по коленчатому валу без учета выбитых.

Текущее измеренное положение распределительного вала относительно условного нуля, выбранного за систему отсчета, определяется по формуле:

ХпШ=К:иЬ.Ш.-а*иЬ+ЬХ, (6)

где ХпШ - угол поворота распределительного вала относительно условного нулевого положения до выбранного фронта распределительного вала;

- количество зубьев коленчатого вала между условным нулем и выбранным фронтом распределительного вала с учетом пропущенных.

Отклонение от условного нулевого положения -входной параметр для системы управления фазами газораспределения, определяется по формуле:

^ли. = -Хп1гт , (7)

где - отклонение от условного нулевого по-

ложения в градусах поворота коленчатого вала; Хп

- табличный параметр, который определяет положение фронтов в системе отсчета, связанной с коленчатым валом.

Для определения адаптационных весовых коэффициентов выполняется расчет ошибки для каждого из фронтов распределительного вала:

п

IX

Д0.=Х.

/=0

(8)

где А0п - ошибка отклонения распределительного вала от условного нулевого положения по фронтам;

я

^ХпШ - результат нескольких измерений величи-1=0

ны отклонения для каждого из фронтов распределительного вала.

Определение условного нулевого положения выполняется по формуле:

^=-*я-А0в. (9)

Величина допустимой ошибки определяется по формуле:

где 0CTjt - допуск на изготовление зубчатого колеса синхронизации коленчатого вала; 0сат - допуск на изготовление колеса синхронизации распредвала; &shk - допуск на крутильные колебания коленчатого вала по отношению к распределительному валу; ®pos - допуск на погрешность сборки и установки зубчатого колеса.

Адаптированное положение активных фронтов зубчатого колеса распределительного вала находится по формуле:

где Xnretapted - адаптированное крайнее позднее положение. Для позднего положения ошибка установки ремня ГРМ допустима в небольшом пределе как в раннюю, так и в позднюю сторону.

Адаптированные положения пределов регулирования для раннего упора могут быть найдены из соотношения:

X = X —X —

п adv apted п п reg range

-|Д0 + Д0 +Д© \ (12)

^^-"-nmax ^ reg max / »

где А0игегшах - максимальная ошибка регулирования; Xnregrange - предел регулирования фаз, определяющий максимальный угол поворота распредвала, при котором обеспечивается отсутствие встречи клапана с поршнем во всем диапазоне управления фазами.

Для оценки качества математической модели были проведены физические эксперименты, позволившие оценить погрешность работы разработанной системы (рис. 4). В рамках работы разработано электронное устройство, позволяющее имитировать сигналы ДПКВ и ДФ и смещение сигнала датчика фаз. Выполнена настройка и проверка математической модели в составе программного обеспечения контроллера управления двигателем.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Система «Старт - Стоп» [2, 4, 8, 9, 11]. Система использует ряд штатных компонентов автомобиля, входящих в состав различных систем управления, таких как: электронная система управления двигателем, система комфорта, шасси и других (рис. 5). Основные модули системы связаны между собой интерфейсными шинами для передачи данных. По ним передаются необходимые параметры с заданной частотой обновления и требуемой точностью.

В рамках работы спроектирована модель формирования условия разрешения работы системы. Все условия разделены по приоритетам. Это необходимо для разделения условия по функциональным признакам.

А0 +0 +0 +0

л max ^crk ^ Wcam ^ Wshk ^ Wpos 5

(10)

Рис. 4. Изменение положения распределительного вала с помощью системы управления фазами газораспределения: 1 - уставка положения распределительного вала относительно коленчатого вала; 2 - фильтрованная уставка положения РВ; 3 - разница между текущим положением и фильтрованной уставкой; 4 - текущее положение распредвала по отношению к коленчатому валу; 5 - расход масла через масляный клапан

Для обеспечения безопасного для стартера пуска двигателя в режиме «Старт - Стоп» применяется специальная модель управления. Запрет прокрутки стартером связан с требованиями ISO к безопасности и качеству работы системы.

При формировании признака «Старт» управление передается функции, которая отвечает за запуск двигателя, разрешение включения топливного насоса, выполняет расчет момента и подачу искры зажигания, включение реле-стартера, после чего двигатель запускается.

Экспериментальные исследования времени пуска для контроллера со стандартной прошивкой составили 0,92 с. При реализации системы «Старт -Стоп» соответствующий результат составил 0,35 с (рис. 6).

Система регулирования скорости [1, 3, 6, 8, 9, 11]. В состав системы регулирования включены модули, которые отвечают за управление и безопасность. Разработанная модель системы состоит из фильтра скорости; компоненты определения режима регулирования и управления уставкой и типом функции регулирования; компоненты регулирования положения дроссельной заслонки; компоненты приостановки процесса регулирования скорости при изменении номера передачи трансмиссии; компоненты расчета длительности отклонения от заданной скорости; компоненты деактивации.

Условие постоянного движения описывается выражением:

С-Ю^ (13)

замедление ускорение

Для трех режимов движения представлена формула :

• режим постоянного движения:

С VS

— diff fac ■

vs..*=VS..- ■

diff diff raw

• режим ускорения:

VSdiff=VSdifJraw-C_VSdifffac+C_VSdiff

• режим замедления:

= VS;.- С VS..-, -С VS..-

diff diff raw — diff fac — diff

(14)

(15)

(16)

В составе базового компонента ПИ-регулирования имеется функция инициализации интегратора, которая обеспечивает плавную передачу управления от педали к системе регулирования. При активации режима поддержания или ограничения скорости интегратор ПИ-регулятора инициализируется начальным значением, которое определяется коэффициентом KMini{freq, gear) зависимости от частоты вращения двигателя и текущего номера передачи.

Интегральная часть общая для трех режимов регулирования.

Общая формула ПИ-регулятора положения виртуальной педали акселератора имеет вид:

~ Pp id

Kpidmm < Qpid {VSdiff ) < Kpidmax • (17)

P - часть ПИ-регулятора в нормальном режиме рассчитывается по формуле:

Рис. 5. Концепция системы «Старт - Стоп»

и, Е и, В

16 16

14 14

12 12

10 10

в в

6 6

4 4

2 2

О О

П, МИН

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 О

г»_

ГП /V

л—-

1 г ф

1 2

* а - со стандартным ПО

1, С

и, В

14 -12 -10 8 6 4 2 О

б - с функцией «Старт - Стоп»

Рис. 6. Диаграмма пуска двигателя со стандартным ПО: 1 - напряжение бортовой сети автомобиля; 2 - частота вращения двигателя; 3 - бит прокрутки двигателя стартером

Ppid

Kp^<Ppid{vsdff)<Kp

(18)

Р - часть ПИ-регулятора при работе модели в режиме ускорения рассчитывается по формуле:

Рршасс (^г) = {Кп°с {/т)+КрГас (/гед, ; ^ргшп ^ РрШ

{^)<крвш. (19)

Р - часть ПИ-регулятора при работе модели в режиме замедления рассчитывается по формуле:

Р., ^ = -(Кр/ас {/гед)+Кр/ас (¿-ед, ;

Ppid

[vSdW)<Kp^. (20)

I - часть ПИ-регулятора рассчитывается по формуле:

hu КгЬ VS*ff ■К>■/<*(sear)-Kifac(freg);

Для оценки адекватности математической модели выполнен имитационный эксперимент работы системы. Результаты работы показывают, что полученная плавность изменения значения фильтрованной скорости позволяет устранить хлопки дроссельной заслонки и уменьшить вероятность отказа и быстрого износа деталей исполнительных элементов. Запаздывание фильтрованной скорости от действительного значения составляет 150 мс (рис. 7).

Кроме этого, в работе проведено имитационное моделирование режима ограничения скорости, особенность которого заключается в реализации функции набора скорости до значения уставки под управлением водителя и ограничении ее, несмотря на нажатие педали акселератора, требующее увеличения момента (рис. 8).

К.. <LJvSdiff]<Kir

imin pia у dijj J ir

(21)

an, ;

45 -40 -35 30 -25 20 -15 -10 -5 -0 -

V, км/ч 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40

->

1 —V—

3 1 1

1

4 \ 5

1 V ,—' 1

1

V

t, С

Рис. 7. Процесс передачи управления от водителя к системе: 1 - уставка скорости; 2 - фильтрованная скорость; 3 - процент открытия дроссельной заслонки; 4 - процент нажатия педали акселератора; 5 - результирующее воздействие (эквивалент педали акселератора)

a„p, % - an, %■ V, км/ч

17,5 35 - 35

15 30 30

12,5 - 25 - 25

10 - 20 - 20

7,5 15 15

5 - 10 - 10

2,5- 5 - 5

0 0 0

18 t, с

Рис. 8. Режим ограничения скорости: 1 - уставка ограничения скорости; 2 - фильтрованная скорость; 3 - процент открытия дроссельной заслонки

Выводы

• В настоящее время основные разработки сложных комплексов ведутся без привязки к конкретной модификации автомобиля, что приводит к проявлению эффекта децентрализации функций управления. В представленной работе выполнены комплексные исследования по созданию общей концепции, обеспечивающей единый подход в реализации алгоритмов управления, на основе которой в дальнейшем разработаны математические модели систем;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

• проведенные теоретические исследования показали возможность применения для определения вязкости моторного масла в качестве параметра времени движения контактной группы чувствительного элемента;

• разработана математическая модель определения вязкости масла, описывающая взаимосвязь между геометрическими параметрами чувствительного элемента, силами, действующими на электрические контакты, и вязкостью жидкости, находящейся между контактами. Предлагаемое устройство определения вязкости позволяет произвести измерения с малой погрешностью за короткий промежуток времени, используя минимальный объем диагностируемой жидкости;

• предложена математическая модель системы регулирования фаз газораспределения, позволяющая повысить скорость достижения требуемого момента ДВС автомобиля и расширить диапазон частот вращения двигателя с получением максимального крутящего момента. Экспериментальные исследования показали, что регулирование фаз газораспределения позволило увеличить скорость достижения максимального момента на 12 %;

• разработана математическая модель системы «Старт - Стоп», позволяющая производить быстрый запуск двигателя с минимальными энергетическими потерями. Используя алгоритмы системы «Старт - Стоп», удалось снизить время прокрутки двигателя с 0,9 до 0,3 с. и обеспечить более быстрое определение момента искрообразования и топливо-подачи;

• предложенная математическая имитационная модель системы регулирования скорости автомобиля позволяет осуществлять управление углом открытия дроссельной заслонки через контроллер системы управления ДВС без применения дополнительных блоков управления, что позволяет обеспечить непосредственное воздействие на исполнительные механизмы;

• создание математических имитационных моделей электротехнических систем и их реализация

на базе общей концепции построения программно-аппаратного комплекса может позволить производить модернизацию и расширение функций электротехнических систем управления без существенных капиталовложений.

Статья выполнена в рамках работы над грантом Президента РФ по поддержке молодых ученых

- докторов наук на 2014-2015 гг., МД-2782.2014.8.

Список литературы

1. Дебелое В.В. Электронная система регулирования скорости движения автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, В.В. Иванов, В.Е. Строганов, В.Е. Ютт // Грузовик. - 2013. - № 12. - С. 1923.

2. Дебелов В.В. Электронная система управления автомобиля «Start - Stop» [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, В.Е. Ютт // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2014. - № 2. - С. 6-9.

3. Дебелов В.В. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 1 [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, В.И. Строганов, М.А. Пьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - № 1.- С. 40-48.

4. Дебелов В.В. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 2 [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, М.А. Пьянов, В.И. Строганов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - № 2. - С. 19-28.

5. Дебелов В.В. Моделирование электронной системы VVT управления двигателем легкового автомобиля [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, М.А. Пьянов, В.И. Строганов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2014. - № 4 - С. 5-12.

6. Дебелов В.В. Моделирование электронной системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости [Текст] / В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, В.В. Иванов, В.И. Строганов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2013. - № 6.

- С. 2-7.

7. Дебелов В.В. Имитационное моделирование электронной системы определения вязкости масла в силовом агрегате автомобиля [Текст] / А.М. Слукин, В.В. Дебелов, В.Н. Козловский, В.В. Иванов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2014.

- № 5. - С. 2-5.

8. Козловский В.Н. Моделирование электро-

оборудования автомобилей в процессах проектирования и производства: монография [Текст] / В.Н. Козловский. - ФГБОУ ВПО «ТГУ», 2009. - 227 с.

9. Козловский В.Н. Обеспечение качества и надежности электрооборудования автомобилей: монография [Текст] / В.Н. Козловский. - ФГБОУ ВПО «ТГУ», 2009. - 274 с.

10. Инновационные методы исследования качества и надежности электромобилей и автомобилей с гибридной силовой установкой: монография [Текст] / В.И. Строганов, В.Н. Козловский. - МАДГТУ «МАДИ», 2012. - 228 с.

11. Строганов В.И. Моделирование систем электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой в процессах проектирования и производства: монография [Текст] / В.И. Строганов, В.Н. Козловский. - МАДГТУ «МАДИ», 2014. - 264 с.

References

1. Debelov V.V. Jelektronnaja sistema reguli-rovanija skorosti dvizhenija avtomobilja v rezhimah podderzhanija i ogranichenija skorosti [Tekst] / V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.V. Ivanov, V.E. Stroganov, V.E. Jutt // Gruzovik. - 2013. - № 12. - S. 19-23.

2. Debelov V.V. Jelektronnaja sistema upravlenija avtomobilja «Start - Stop» [Tekst] / V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.E. Jutt // Jelektronika i jelektrooborudovanie transporta. - 2014. - № 2. -S. 6-9.

3. Debelov V.V. Kompleks jelektronnyh sistem upravlenija dvizheniem legkovogo avtomobilja s kombinirovannoj silovoj ustanovkoj. Chast' 1. [Tekst] / V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.I. Stroganov, M.A. P'janov // Jelektrotehnicheskie i informacionnye kompleksy i sistemy. - 2014. - № 1.- S. 40-48.

4. Debelov V.V. Kompleks jelektronnyh sistem upravlenija dvizheniem legkovogo avtomobilja s kombinirovannoj silovoj ustanovkoj. Chast' 2 [Tekst]

/ V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.V. Ivanov, V.E. Stroganov // Jelektrotehnicheskie i informacionnye kompleksy i sistemy. - 2014. - № 2. - S. 19-28.

5. Debelov V.V. Modelirovanie jelektronnoj sistemy VVT upravlenija dvigatelem legkovogo avtomobilja [Tekst] / V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.V. Ivanov, V.E. Stroganov // Jelektronika i jelektrooborudovanie transporta. - 2014. - № 4 - S. 5-12.

6. Debelov V.V. Modelirovanie jelektronnoj sistemy regulirovanija skorosti dvizhenija legkovogo avtomobilja v rezhimah podderzhanija i ogranichenija skorosti [Tekst] / V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.V. Ivanov, V.E. Stroganov // Jelektronika i jelektrooborudovanie transporta. - 2013. - № 6. -S. 2-7.

7. Debelov V.V. Imitacionnoe modelirovanie jelektronnoj sistemy opredelenija vjazkosti masla v silovom agregate avtomobilja [Tekst] / A.M. Slukin, V.V. Debelov, V.N. Kozlovskij, V.V. Ivanov // Jelektronika i jelektrooborudovanie transporta, 2014. - № 5. - S. 2-5.

8. Kozlovskij V.N. Modelirovanie jelektrooboru-dovanija avtomobilej v processah proektirovanija i proizvodstva: monografija [Tekst] / V.N. Kozlovskij. -FGBOU VPO «TGU», 2009. - 227 s.

9. Kozlovskij VN.Obespechenie kachestva i nadezhnosti jelektrooborudovanija avtomobilej: monografija [Tekst] / V.N. Kozlovskij. - FGBOU VPO «TGU», 2009. - 274 s.

10. Innovacionnye metody issledovanija kachestva i nadezhnosti jelektromobilej i avtomobilej s gibridnoj silovoj ustanovkoj: monografija [Tekst] / V.I. Stroganov, V.N. Kozlovskij. - MADGTU «MADI», 2012. - 228 s.

11. Stroganov V.I. Modelirovanie sistem jelektromobilej i avtomobilej s kombinirovannoj silovoj ustanovkoj v processah proektirovanija i proizvodstva: monografija [Tekst] / V.I. Stroganov, V.N. Kozlovskij. -MADGTU «MADI», 2014. - 264 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.