Оптимізація параметрів динамічної системи підресорювання корпуса БТР (стр. 3 из 15)
2.2 Огляд існуючих систем керування підвіскою
2.2.1 Система Hydractive
Законодавцями «моди» на інтелектуальні підвіски стали конструктори «Citroen», що вперше використали гідропневматичні пружні елементи в моделі DC-19 (серійний випуск якого почався в 1955 р.). У верхній частині її стійок замість пружин установлена сфера, що усередині розділена мембраною на дві частини. Угорі перебуває стиснений газ, а знизу - рідина. Камера зі стисненим газом працює як пневматичний пружний елемент, а рідина служить для передачі зусилля до мембрани. Клапани в гідравлічній частині дозволяють реалізувати функції амортизатора. Принципова схема гідропневматичної підвіски представлена на Рисунку 2.1.
Згодом така схема підвіски застосовувалася на більшості автомобілів марки «Citroen» й увесь час вдосконалювалася. Схема передньої підвіски автомобіля Ситроен представлена на Рисунку 2.2. На ньому добре видна конструкція передньої підвіски McPherson і рейкового рульового керування. Всі деталі й вузли змонтовані на підрамнику. У верхній частині стійок - «сфери» із стислим азотом.
.
1-важіль підвіски; 4 — «Сфера»;
2-поршень гідроциліндра; 5-масло LHM;
3-корпус гідроциліндра; 6 – стислий азот.
Рисунок 2.1. - Принципова схема гідропневматичної підвіски
Рисунок 2.2- Схема передньої підвіски автомобіля «Ситроен»
Сфера входить до складу так званого пружнього елемента (Рисунок.2.3), що складається з відкритого знизу циліндра, у якому ковзає поршень із відносно довгою спідницею. У верхній половині сферичної частини перебуває стислий азот, що робить амортизуючу роботу. Для запобігання вспінюванню зазначена газова порожнина відділена мембраною від рідини, що заповнює нижню півкулю й циліндр. Сили передаються штовхальником, що вгорі має сферичне з'єднання з поршнем, а внизу опирається на поперечний важіль передньої підвіски або поздовжній важіль задньої. При ході стиску рідина продавлюється поршнем через клапан амортизатора, а при ході відбою газ продавлює стовп рідини через клапан назад униз. Для більшого ходу пружні елементи встановлюють в осі повороту важеля, збоку від якого кріпиться штанга стабілізатора. Стабілізатори як передньої, так і задньої підвісок мають великий діаметр і запобігають надмірному бічному крену кузова.
Рисунок 2.3 - Компактний пружний елемент, установлюваний фірмою «Ситроен» у передній і задній підвісках автомобіля
На Рисунку 2.3 умовно позначені наступні компоненти: А - азот; 1 - штовхальник; 2 - повернення витоків; 3 - поршень; 4 - підведення рідини; 5 - верхня півкуля; 6 - пробка наповнювального отвору; 7 - мембрана; 8 - нижня півкуля; 9 - амортизатор; 10 - циліндр;11 - сухар; 12 - ущільнювальний комплект; 13 - ущільнювальний чохол.
В 1989 році на міжнародний ринок надійшов «Ситроен ХМ» із системою електронного керування підвіскою-Hydractive. Її відмінна риса - миттєве регулювання характеристик підвіски (робота в «жорсткому» й «м'якому» режимах). «Комфортний» режим забезпечує комфортабельність і зручність керування. При цьому підвіска має більшу гнучкість і помірну амортизацію. «Спортивний» режим поліпшує стійкість автомобіля й безпеку. Підвіска в цьому випадку характеризується меншою гнучкістю, але краще захищає пасажирів і водія від несприятливих впливівхитання, поштовхів і ривків на нерівній дорозі.
Для керування жорсткістю підвіски, на додаток до звичайного «сфері» й амортизуючого клапану на колесо, додано ще по одній допоміжній «сфері», установленій на регуляторі твердості. (Рисунок. 2.4)
Рисунок 2.4 - Схема керування жорсткістю підвіски
На Рисунку 2.4 1 - регулятор твердості; 2 - додаткові гідропневматичні балони; 3 й 4 - гідропневматичні балони відповідно переднього й заднього мостів; 5 й 8 - відповідно основні й додаткові гідроамортизатори; 6 - мікропроцесор; 7 - датчики; 9 - електроклапан
Якщо до гідропневматичного елемента додати ще один гідропневматичний балон і гідроамортизатор, то збільшується його гнучкість (більше обсяг газу, а отже, знижується амортизація (рідина проходить через два отвори). Це - «м'який» режим роботи підвіски.
Підвіска переводиться в «спортивний» режим у результаті відключення гідроамортизатора краном (регулятор жорсткості). При цьому зменшується її гнучкість (менше обсяг газу), отже, збільшується амортизація (рідина проходить через один отвір).
Електронне керування регулятором жорсткості здійснює мікропроцесор 6 , що одержує інформацію від датчиків 7 кута повороту й кутової швидкості кермового колеса, положення дросельної заслінки, тиску в гальмовій системі, крену кузова, швидкості автомобіля.
У пам'ять мікропроцесора закладений ряд граничних параметрів та їхніх сполучень, отриманих на основі тривалих випробувань автомобілів. Ці дані порівнюють із одержуваної від датчиків інформацією, і мікропроцесор вибирає відповідний режим підвіски. Причому гідравлічна система включається негайно (час спрацьовування менш 0,05 с), випереджаючи динамічну реакцію автомобіля, що особливо важливо при швидкій їзді по звивистій дорозі.
По командах мікропроцесора регулятор жорсткості за допомогою електроклапана 9 підключає або відключає третій гідропневматичний балон, вибираючи режим підвіски.
«М'який» режим підвіски: при підключеному живленні електроклапан відкриває доступ до високого тиску з головного акумулятора в трубки живлення регуляторів жорсткості. При цьому тиск у робочій системі дорівнює тиску в головному акумуляторі. Золотник регуляторів жорсткості з'єднує три гідропневматичних балони. Рідина циркулює від гідроциліндрів підвіски до балонів через гідроамортизатори та назад.
«Спортивний» режим підвіски: при відключеному живленні електроклапан 9 закритий, трубки живлення регуляторів жорсткості з'єднані, рідина циркулює з поверненням у бак. При цьому тиск дорівнює нулю. Золотник регуляторів жорсткості перебуває в положенні, що перешкоджає проходженню рідини між двома основними й додатковими гідропневматичними балонами.
Робота підвіски залежить від одержуваної від датчиків інформації й переробки її мікропроцесором, що при виявленні якого-небудь відхилення (від попередньо уведених даних) подасть команду на перехід в «спортивний» режим.
Датчик кута повороту й кутової швидкості кермового колеса інформує про досягнення граничних значень цих параметрів. У цей момент відбувається перехід в «спортивний» режим. Підвіска залишається в даному режимі доти, поки кут повороту кермового колеса не буде нижче граничного значення. У результаті хитання зменшується й сповільнюється з однієї сторони завдяки переходу підвіски в «спортивний» режим, з іншого боку - припиненню сигналів елементів підвіски правого й лівого бортів.
Датчик тиску в гальмівній системі інформує про досягнення еталонного його значення, коли відбувається перехід в «спортивний» режим. Підвіска залишається в такому режимі до падіння тиску нижче заданої межі.
Датчик крену (коливання) кузова реєструє поворот торсіонного вала. Перехід в «Спортивний» режим відбувається при досягненні певного рівня крену кузова.
Датчик швидкості автомобіля інформує про її значення, коли необхідно визначити дані, застосовувані при переході в «спортивний» режим по сигналах інших датчиків, а також для забезпечення більшої чутливості до повороту кермового колеса на великій швидкості або до крену (коливанню) кузова на малій швидкості руху автомобіля.
На панелі приладів розташовані перемикачі, за допомогою яких водій може вибрати одну із двох програм: SPORT або AUTOMATIC.
При роботі із програми SPORT напруга на електроклапані відсутня. Підвіска працює в «жорсткому» режимі. Однак при розгоні для зрівняння тиска в елементах підвіски обох мостів автоматично міняється режим. У режимі AUTOMATIC живлення подане на електроклапан. Підвіска працює в «м'якому» режимі. Але залежно від зчитаної датчиками інформації мікропроцесор видає або не видає команду на перехід в «жорсткий» режим. У результаті є можливість забезпечення комфорту більшої частини шляху й тимчасовий перехід в «жорсткий» режим при відповідних умовах.
2.2.2 Безперервне керування демпфуванням (CDC)
Цю систему активно застосовує фірма Opel на своїх останніх версіях автомобіля Astra. В основу електронної системи керування демпфіруванням входять чотири двухтрубних амортизатори з газовим підпором і регульованими електромагнітними клапанами. Вони встановлені збоку в нижній частині амортизатора й усередині самого поршня, безупинно й точно управляють характеристиками амортизаторів з урахуванням стану дорожнього покриття, індивідуального стилю водіння, швидкості, вертикального прискорення кожного колеса, кута повороту керма.
Система CDC використовує принцип «Skyhook». Принцип «Skyhook» полягає в тому, щоб підтримувати кузов у максимально стійкому стані за рахунок змінного демпфірування, незалежно від умов руху. Для цього, система використовує як опорну крапку «так би мовити» уявну віртуальну площину (наприклад небо над автомобілем), що зберігається як обчислювальна модель у блоці керування системи CDC. Ціль полягає в тому, щоб утримувати кузов автомобіля наскільки це можливо горизонтально, щодо цієї площини. Всі вертикальні переміщення компенсуються в максимально можливому ступені приведенням у дію амортизаторів. На підставі сигналів від датчиків прискорення керуючий модуль системи CDC у режимі реального часу за допомогою спеціальної матриці параметрів розраховує оптимальні характеристики амортизаторів для кожного окремого колеса. Компоненти системи (CDC) показані на Рисунку 2.5.