Бронированный автомобиль полной массой 6т и колесной формулой 4х4 с разработкой коробки передач (практика стр6)

Посмотреть архив целиком

4.1 Исследование топливной экономичности полноприводного автомобиля полной массой 6т с гидромеханической АКП.

Современное состояние проблемы


Одним из важнейших показателей КМ является топливная экономичность. В настоящий момент для улучшения этого показателя в КП вводят дублирующую повышенную передачу, что позволяет двигаться КМ в более благоприятном для двигателя режиме. В АТС с гидромеханической трансмиссией используют разделение потоков мощности, включающее полную блокировку ГДТ и передачу момента механическим путем. В результате ГДТ работает на неустановившихся режимах движения и режимах требующих реализации большего значения динамического фактора. Подобные законы управления благоприятно сказываются на общем КПД трансмиссии, что приводит к улучшению топливно-экономических параметров КМ.


Цели и задачи исследований


Цель НИР: исследовать топливную экономичность автомобиля полной массой 6т с колесной формулой 4х4 и автоматической планетарной коробкой передач с гидротрансформатором, оценить влияние блокировки трансформатора.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: создать модель движения транспортного средства по заданному циклу. Разработать алгоритмы управления двигателем, выбора и переключения передач АКП, использования ТС, выбрать и реализовать законы управления блокировкой ГДТ, получения расходов топлива при движении на заданном цикле.

2 Описание модели АТС


Модель (Рис. 2.1) создана в программе Matlab Simulikn. Для моделирования работы двигателя, гидротрансформатора, АКП, главной передачи, дифференциала были использованы соответствующие блоки из библиотеки SimScape/SimDriveline Diesel Engine, Torque Convector, Planetary Gear, Fundamental Friction Clutch, Differential. Блоки Tire и Longitudinal Vehicle Dynamics использованы для описания поведения колес и корпуса КМ. В блоке Diesel Engine введена функция LookUp n-D, позволяющая моделировать работу силовой установки на частичных характеристиках. Параметры описывающие работу ДВС графически представлены на рисунке 2.1. Блок Torque Convector изменен для облегчения ввода параметров гидротрансформатора. Входными сигналами являются частоты вращения насоса и турбины. Получив величину i=(nН/nT) с использованием блоков LookUp, в которые заданы зависимости коэффициента момента насосного колеса, коэффициента трансформации и коэффициента полезного действия от i, получаем значения моментов на насосном и турбинном колесах. Полученные данные через Torque Actuator передаются на порты I(Impeller) и T(Turbine). Измененная блок-схема представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.1 – Зависимость крутящего момента от оборотов и степени нажатия на педаль газа

Рисунок 2.1 – Основная блок-схема

Рисунок 2.2 – Измененная блок-схема Torque Convector.

Рабочая точка автомобиля определяется двумя параметрами: положением дроссельной заслонки или положением рейки топливного насоса (предпочтение водителя = α педали акселератора) и скоростью автомобиля. В автоматическом режиме решение о переключении передач с одной передачи на другую принимается по комплекту кривых, выражающих функции f(α педали акселератора, скорость КМ), которые представляют собой «законы переключения передач». Схема управления выбором передачи (Рис. 2.4) составлена с помощью блока Fuzzy Logic Cоntroller из библиотеки Fuzzy logic toolbox.

Неопределенная логика (fuzzy logic в английском языке) представляет собой относительную логику, позволяющую объединять и обрабатывать множество параметров, даже если они имеют неопределенный и противоречивый характер, поскольку степень их значимости является взвешенной. Использование неопределенной логики дает возможность проведения более тонкого анализа ситуаций и обеспечивает принятие практически человеческих решений. В качестве входных параметров для работы алгоритма были взяты процент открытия дроссельной заслонки, линейная скорость автомобиля, и характер изменения нажатия на педаль газа.

Модель обеспечивает переключение передачи на повышенную при переходе точки, характеризующей движение КМ в данный момент, через кривую, заданную значениями α и Vx при положительном значении приращения положения педали. Кривые порогов переключения различны для переключения на более низкую и на более высокую передачи. Действительно, если переключение передач осуществляется на более низкую или на более высокую передачу, незначительное изменение положения дроссельной заслонки вызывает повторяющееся переключение передач, что носит название «эффекта помпажа» переключение на пониженную передачу осуществляется на соответствующих кривых при отрицательном значении производной. Значения скорости переключения выбраны по тягово-динамической характеристики(Приложение 2 Рис.1). Выходным параметром блока Fuzzy Logic Cоntroller является кривая описанная созданной зависимостью номера передачи от α и Vx для получения дискретных значений сигнал проходит через блок библиотеки Simulink/Discontinuities Quantizer. Графическое представление закона переключения показано на рисунке 2.5.

Рисунок 2.4 – Схема управления выбором передачи

Рисунок 2.5 – Закон переключения передач

Полученные значения передаются в блок SubsystemKorobka Planetarnaya” (Рис. 2.6) на ряд блоков LookUp. В блоки LookUp записаны вектор-столбцы, определяющие включение соответствующего элемента управления АКП на каждой из передач. В блоки Clutch добавлен алгоритм учитывающий потери при работе фрикционов в выключенном состоянии (Рис. Х.Х). При работе коробки передач, на соответствующей ступени между ведущими и ведомыми элементами выключенных фрикционных муфт, вращающимися друг относительно друга с определенными скоростями, возникает момент сопротивления их вращению. Это приводит к петери мощности, превращающейся в тепло, которое отводится маслом системы смазки гидромеханической передачи. Мощность , затрачиваемая на преодоление сопротивления относительному вращению дисков, можно принять,N1=Nф т.е. M1w1=Mфwотн , где Nф и Mф - мощность и момент сопротивления относительному вращению дисков выключенной фрикционной муфты. и мощность и момент вращающейся в холостую муфты, приведенные к входному валу.

По полученным экспериментальным данным исследования гидромеханической трансмиссии БелАЗ-540, была получена эмпирическая зависимость момента сопротивления от относительной скорости вращения дисков: данная зависимость адекватна для диапазона относительных скоростей 55-100с-1. Коэффициенты a, b,c – эмпирические, с установленными значениями, z – число дисков, К – коэффициент, учитывающий особенности работы и геометрических параметров дисков. . В этой формуле - коэффициент, зависящий от формы масляных канавок, - коэффициент, учитывающий удельный расход проходящего между дисками масла, - коэффициент, учитывающий величину зазора δ между дисками фрикционной муфты, мм:

- коэффициент, учитывающий размеры сопрягаемых поверхностей дисков: ,где R и r - наружний и внутренний радиусы поверхностей трения рассчитываемых дисков, а и значения радиусов поверхностей трения для которых значение коэффициента равно 1. - коэффициент, учитывающий направление относительного вращения. В результате испытания фрикционных муфт ГМП БелАЗ-540 установлено, что величины эмпирических коэффициентов равны: ,где е и h - эмпиричекие коэффиценты, значения котрых, полученные при тех же условиях, соответственно равны: e=0.001; h=0.0069.

Таким образом учтены потери в выключенных фрикционных э

Рисунок 2.6 – Блок-схема модели АКП

В подсистеме описывающей коробку передач два входных параметра: текущий номер передачи и сигнал идущий от блока Diesel Engine. На выходе сигнал с измененными параметрами ДВС.



Рисунок 2.6 – Блок-схема модели АКП

Проходя через блоки описывающие главную передачу и дифференциал поступают в блоки Tire. Входными параметрами для этого блока являются Vx и Fz, выходными угловая скорость вращения колеса и Fx. Cигналы подаются в порты передней(front axle) и задней(rear axle) оси в блок Longitudinal Vehicle Dynamics. Входными данными для него является также угол опорной поверхности, а выходными Fz на передней и задней осях, и Vx.

Цикл движения описывается в блоке LookUp TableDvijenie” (Рис.2.7), выходным параметром является скорость в данной точке. В качестве образца режима движения взяты циклы по ГОСТ 20306-90 «Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний»: магистральный на дороге для грузовых автомобилей полной массой свыше 3,5т и междугородных автобусов, городской цикл на дороге для АТС полной массой свыше 3,5т, кроме городских автобусов. Также взят основной международный цикл ISO/CD8714. Характеристики цикла приведены в приложении 1, таблице №3. Операционные карты циклов по ГОСТ 20306-90 соответственно представлены в приложении 1 «Циклы движения» таблицах№1 и №2. В блок схеме для описания циклов движения по ГОСТ 20306-90 использованы блоки LookUp, цикл ISO/CD8714 задан с помощью блока From Workspace.

Рисунок 2.7 – Блок-схема подсистемы “Dvijenie

Регулирование положения дроссельной заслонки находится в блоке SubsystemThrottle”(Рис. 2.8). Входными параметрами являются текущая скорость КМ и потребная скорость по циклу. Полученная разница их значений передается в PID Cоntroller. Далее сигнал усредняется блоком Round и устанавливается в пределах -1..1 в блоке Saturation. Блок GoTo направляет разницу между реальной и потребной скоростями в подсистему управляющей торможением КМ.

Рисунок 2.8 – Блок-схема управления положением дроссельной заслонки


Подсистема “Tormoza”(Рис.2.9) имеет 2 входных сигнала: изменение положение дроссельной заслонки и разность скоростей цикла и КМ. В блоке Fuzzy Logic Controller записаны законы, описывающие зависимость величины давления подаваемого в тормоза от входных параметров. Графическое представление на рисунке 2.10. Сигнал из подсистемы проходит через Integrator и раздается с помощью Mux на блоки фрикционных элементов, имитирующих тормозную систему КМ. Включение блоков добавляет сопротивление на участке от дифференциала до колес, что приводит к уменьшению скорости.


Случайные файлы

Файл
5156.rtf
79291.rtf
18667.rtf
121706.rtf
37818.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.