Таким образом, при открытии клапана 15 увеличивается разрежение в полости 19 сервокамеры, а при открытии клапана 17, наоборот, уменьшается. Когда оба клапана закрыты, разрежение в полости 19 остается неизменным.
Рисунок 4. Структурная схема микропроцессорной системы управления сцеплением
В зависимости от разрежения в полости 19. сервокамеры меняется положение ее штока 21, и соответственно регулируется момент Мс, передаваемый сцеплением. Из рассмотрения зависимости Мс от перемещения L рычага привода сцепления (рисунке 3) следует, что момент Мс изменяется от нуля до значения Мс тах при перемещении рычага на 13 мм (полный ход рычага составляет 46 мм). Это учитывается алгоритмом системы управления.
Работой клапанов 15 и 17 (рисунок 2) управляет микропроцессорный электронный блок 11 управления, который вырабатывает необходимые команды для включения и выключения электромагнитов 16 и 18 в зависимости от сигналов, получаемых от датчиков частоты вращения 6, 2 и 24 соответственно коленчатого вала, ведомого элемента сцепления, ведомого вала коробки передачи и датчика 8 положения дроссельной заслонки карбюратора. Команду на принудительное выключение сцепления в процессе переключения передач микропроцессорное устройство вырабатывает при поступлении к нему сигнала от выключателя 10, контакты которого замыкаются, когда водитель прикладывает усилие к рычагу переключения передач.
Обработка информации, получаемой от всех элементов системы управления, выполняется центральным микропроцессором ЦПУ типа 8085 с тактовой частотой 2,2 МГц (рисунок 4). Он связан с программируемым постоянным запоминающим устройством ППЗУ с объемом памяти 2 кбайт и оперативным запоминающим; устройством ОЗУ с объемом памяти 256 байт.
В ППЗУ записывается программа алгоритма, контакты, стандартные программы и т. д. ОЗУ используется для записи результатов промежуточных вычислений, текущих значений измеренных величин и других данных, требуемых для функционирования микропроцессорной системы.
Работа системы в реальном масштабе времени, требуемая для выдачи в определенное время команд управления и организации временных задержек, реализуется таймером. Связь между управляющими элементами системы и силовыми исполнительными устройствами (электромагнитами клапанов) осуществляется через так называемые порты ввода-вывода и усилительные каскады. ОЗУ, порты ввода-вывода и таймер выполнены в виде одной большой интегральной схемы (БИС) типа 8156.
Микропроцессоры могут обрабатывать сигналы только в виде двоичного цифрового кода. В связи с этим сигналы от датчиков частоты вращения пк коленчатого вала, частоты вращения пс ведомого вала сцепления и частоты вращения nп ведомого вала. коробки передач, имеющие вид последовательности импульсов, вначале с помощью ПЧН преобразуются в аналоговый сигнал (напряжения постоянного тока соответственно UK, Uc, Ua), а затем с помощью АЦП преобразуются в двоичный код. Также с помощью АЦП осуществляется преобразование аналогового сигнала датчика положения дроссельной заслонки (потенциометра) в цифровой двоичный код. Работой АЦП и ППЗУ управляют ключевые элементы, входящие в микросхему типа 8212.
Для исключения нечеткой работы системы управления в режиме принудительного выключения сцепления, возможной при «дребезге» контактов выключателя ВС сцепления, используется устройство с элементом задержки разрыва цепи ЭЗ.
Рисунок 5. Зависимость угла α открытия дроссельной заслонки от частоты вращения пц
Основной задачей системы управления является регулирование по заданному закону момента Мс в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, его ускорения .(замедления) и включения в коробке передач той или иной передачи.
Рисунок 6. Зависимости M=f(nК) и Mc=f(nK) для различных а при микропроцессорной системе управления сцеплением
В зависимости от угла открытия дроссельной заслонки микропроцессор рассчитывает «целевую» частоту вращения пц, которая тем выше, чем на больший угол а открыта дроссельная заслонка (рисунок 5). Система управления непрерывно сравнивает значение nЦ с текущей частотой вращения nKi коленчатого вала и определяет знак разности nKi — nц. Если пц>пкi, то система управления уменьшает момент Мс для того, чтобы снизить нагрузку на двигатель и увеличить частоту вращения пк. Наоборот, при пц<пкi значение Мс увеличивается и частота вращения пк снижается.
Таким образом, в рассматриваемой системе управления параметром обратной связи для системы регулирования момента Мс является разность между истинной и целевой частотами вращения, причем последняя является функцией угла открытия дроссельной заслонки.
Особенность действия системы управления заключается в том, что при постоянстве угла открытия дроссельной заслонки процесс разгона автомобиля в период до окончания пробуксовывания сцепления будет протекать при постоянстве частоты вращения коленчатого вала, которая окажется равной значению пц для данного угла открытия заслонки. Величины моментов Мс в указанные периоды (рисунок 6, точки А, В, С и D) будут равны крутящим моментам двигателя М, развиваемым при данных значениях угла а и пц.
Рисунок 7. Изменение при разгоне автомобиля угла а, частот вращения пк, nц и nс, момента Мс я силы тока I16 и I18 в обмотках электромагнитов управления воздушным и вакуумным клапанами при микропроцессорной системе управления
Момент Мс возрастает по мере увеличения пк, т. е. в конечном итоге рассматриваемая система управления обеспечивает получение именно такой зависимости Mс=f(nк), которая является оптимальной для автоматизации действия сцепления. После окончания пробуксовывания сцепления, определяемого системой управления путем сравнения сигналов от датчиков 2 и 6 (рисунок 2), поступает команда на блокировку сцепления при t=tбл (рисунок 7). Благодаря этому уменьшается износ узлов привода сцепления и, в первую очередь, его выжимного подшипника.
Ввиду неизбежного запаздывания в срабатывании исполнительных механизмов по отношению к изменению частоты вращения коленчатого вала для получения качественного процесса регулирования момента Мс необходимо исключить режимы работы двигателя без нагрузки, поскольку это приведет к чрезмерно высокому темпу изменения частоты вращения его вала.
Для удовлетворения данного требования в системе управления предусмотрено частичное включение сцепления, как только водитель откроет дроссельную заслонку на небольшой угол. Это достигается путем принудительного кратковременного открытия клапана 17 (рисунок 2) на 0,15 с несмотря на то, что в данный период nк<nц. В результате последующее увеличение пк будет происходить при наличии нагрузки на двигателе, создаваемой частично включенным сцеплением.
Для плавного изменения момента Мс при его регулировании, осуществляемом открытием и закрытием клапанов 15 и 17, должны быть исключены значительные колебания разрежения в полости 19 сервокамеры 20. В рассматриваемой системе управления это достигается вследствие непрерывно повторяющегося открытия и закрытия на короткие периоды данных клапанов. При этом увеличение момента Мс реализуется за счет того, что общая продолжительность открытого состояния клапана 17 оказывается больше общей продолжительности открытого состояния клапана 15. Если же необходимо уменьшить момент Мс, то это обеспечивается вследствие увеличения общей продолжительности открытого состояния клапана 15 (по сравнению с клапаном 17). После того как значение Мс устанавливается на заданном уровне, оба клапана закрываются.
Если во время разгона автомобиля водитель постепенно увеличивает открытие дроссельной заслонки, то это приводит к повышению «ц, вследствие чего и частота вращения пк при разгоне автомобиля также возрастает.
При этом для повышения момента Мс система управления по мере повышения частоты вращения пк увеличивает общее время открытого состояния воздушного клапана 17, через который полость 19 сервокамеры соединяется с атмосферой. Работа клапанов корректируется также в зависимости от значения ускорений (замедлений) коленчатого вала и ведущего вала коробки передач. По мере увеличения пк возрастает продолжительность импульсов тока I18 (рисунок 7), проходящего через обмотку электромагнита 18 (рисунок 2), и уменьшается продолжительность импульсов тока I16, проходящего через обмотку электромагнита 17. В результате относительная продолжительность открытого состояния воздушного клапана возрастает, а вакуумного клапана 15 — снижается, что и обеспечивает требуемое увеличение Мс при повышении пк.
В результате поступления в процессор информации от датчиков частоты вращения ведущего и ведомого валов коробки передач система управления определяет, какая из передач включена в каждый момент времени. Благодаря этому можно реализовать различный темп включения сцепления после окончания процесса переключения передач в зависимости от порядка их переключения. Данная особенность системы управления позволяет после перехода с высших на низшие передачи уменьшить темп включения сцепления, что обеспечивает плавность движения автомобиля в процессе переключения передач.
Результаты испытаний рассмотренной системы управления показали возможность применения микропроцессорных систем для автоматизации управления сцеплением.
Микропроцессорные системы управления в последнее время все чаще используют для управления ГМП автобусов, грузовых и легковых автомобилей. Система управления фирмы «Аллисон» с условным обозначением АТЕС предназначена для управления трех- пятиступенчатыми ГМП, оборудованными блоком электромагнитных клапанов (ЭМ ГМП). С помощью этих клапанов осуществляется управление исполнительными устройствами (фрикционами) ГМП. Система АТЕС (рисунок 8) является многофункциональной системой управления. В зависимости от сигналов, поступающих от датчика скорости ДС, контролирующего скорость автомобиля, и датчика нагрузки ДН двигателя, микропроцессор в соответствии с заложенной в него программой и с учетом положения контроллера управления KУ вырабатывает команды на переключение передач и блокировку гидротрансформатора. Эти сигналы усиливаются силовыми элементами системы управления и далее поступают к электромагнитам привода соответствующих гидравлических клапанов. Исполнительными устройствами ГМП являются фрикционы, включением и выключением которых управляют указанные гидравлические клапаны.
Рисунок 8. Структурная схема микропроцессорной системы управления ГМП грузовых автомобилей
Кроме выработки сигналов на переключение передач система управления осуществляет ряд функций защиты передачи от аварийных режимов, а также используется для диагностирования состояния узлов ГМП по сигналам датчиков температуры масла ДТ и давления в системе ДР.
Страницы: 1, 2, 3, 4
