Введение к работе
Актуальность темы. Анализ тенденций развития автомобилестроения и прогностическая оценка на 2000 г. свидетельствуют, что определяющим направлением в совершенствовании автомобильных трансмиссий и силовых агрегатов в целом станет автоматизация управления. Последняя, кроме улучшения эргономических характеристик условий труда водителей, тесно связана с вопросами топливной экономичности, производительности и ресурсных показателей автомобильной техники.
Развитие микроэлектроники создало предпосылки для качественно нового уровня развития автоматического управления автомобильными агрегатами.' В этой связи особенно актуальными представляются работы по максимальному использованию функциональных возможностей элект-- 1ЙЫХ систем, коренным образом отличающихся от традиционных механических и гидравлических систем аналогичного назначения.
Однако до последнего времени отсутствуют как теоретические основы опт15мального управления, в частности трансмиссией и двигателем, так и методология структурного синтеза и программного обеспечения электронных систем автоматического управления.
Основные вопросы по теме диссертации решены автором в период с 1973 по 1991 годы и связаны с выполнением планов НИР по программам минавтопрома, а также по территориальных программах и соответствуют 1-й, 2-й и 10-й темам Перечня рекомендуемых направлений диссертационных исследований по проблемам . автомобиле- и тракторостроения, одобренным, в свое время,' экспертным советом ВАК СССР по транспорту.
Цель работа Целью исследования является повышение топливной экономичности, производительности, ресурсных показателей трансмиссии автотранспортных средств комфортабельности движения и уменьшение эксплуатационных издержек за счет оптимального управления гидромеханическими передачами.
Методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. Из математических методов применялись: аппарат системного подхода, включая теорию оптимального управления (принцип максимума Понтрягина Л, С., динамическое программирование Р. Белмана, метод неопределенных множителей Лагран-жа, численные методы оптимизационного поиска), многофакторное планирование эксперимента, детерминированное и вероятностное моделиро-
- 4 -вание на ЭДШ, спектральный и корреляционный анализ, теории автоматического регулирования, синтеза и анализа слояшх систем.
Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных, стендовых и дорохно-зксплуатационных условиях и базировались как на общепринятых, так и специально разработанных методиках на базе отдела испытаний ВКЗИавтобуспрома совместно с автополигоном НАШ. Целью исследования является повышение топливной экономичности, производительности, ресурсных показателей трансмиссии, комфортабельности движения и снижение эксплуатационных издержек автотранспорт--ных средств.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые на осноеє системного подхода разработаны: общая методология формирования оптимального управления трансмиссией АТС, в частности ГШ; методы структурного синтеза и программного обеспечения систем автоматического управления как анаяого-дискретного типа, гак и с использованием микропроцессоров; . методы и аппаратные комплексы по отладке' и оценке эффективности синтезированного управления трансмиссией.
На защиту выносятся следующие результаты:
- методика определения моментов переключения ступенчатых трансмис
сий АТС, оптимальных по условию ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ;
-.методы аналитического исследования потенциальных возможностей процессов переключения ступеней в трансмиссии, базирующиеся на ди-..намическом программировании и принципе максимума Понтрягияа;
оценочные показатели топливной экономичности и динамичности процесса разгона АТС, обеспечивающие более точную и корректную, оценку процесса по сравнению с традиционными величинами времени разгона и абсолютного'расхода топлива до достижения определенной скорости движения;
методики экспериментальных исследований электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) ступенчатыми трансмиссиями и оценки их эффективности, базирующиеся ка многофакторном планировании эксперимента;
-основные положения синтеза оптимального управления системой "двигатель-трансмиссия", а также программирования оптимальных режимов. циклического движения транспортных средств;
алгоритмы программы по исследованию и оптимизации динамики процессов прямых и обратных переключений ТШ на тяговом и тормозном режимах работы; .,
методы структурного синтеза аналого-дискретных систем и программ-
- 5 -ного обеспечения микропроцессорных ЭСАУ ГШ;
- методика «имитационного моделирования динамики ACT с ГШ, включая юшая и элементы вероятностного расчета показателей тягово-скорост-ных свойств, топливной экономичности и динамической яагруженности трансмиссия в эксплуатационных условиях.
Практическая ценность. Использование разработанных методов, алгоритмов и программ на стадии проектирования системы "двигатель-трансмиссия" обеспечивает возможность обоснованного выбора оптимальных алгоритмов работы ЭСАУ ГМ1, что позволяет в максимальной степени использовать их функциональные возможности, сократить сроки ,' проектно-консгрукторских и доводочных работ, а также проводить сравнительную оценку показателей скоростных свойств и топливной экономичности как для проектируемых, так и существующих АТО применительно к заданным условиям эксплуатации.
Внедрение разработанных на основе диссертации рекомендаций позволило:
улучшить топливную экономичность автобусов ЛиАЗ-5256 в реальных эксплуатационных условиях в среднем на 4,5.2; автобусов ЛиАЗ-б77М - в среднем на 3,6 X;
улучшить ресурсные показатели гидромеханических трансмиссий за счет снижения в 1,5-2 раза работы буксования фрикционов путем ссответствувдего совершенствования организации процессов переключения ГШ с помощью ЭСАУ;
снизить эксплуатационные1 издержки по техническому обслуживанию и ремонту автобусных ГШ за счет более высокой надежности функционирования ЭСАУ по сравнению с механико-гидравлической системой;
улучшить эксплуатационные характеристики автобусов с ГШ за. счет рационального выбора типа регулятора дизельного двигателя и совершенствования совмещения с гидротрансформатором;
повысить эффективность и уменьшить сроки проектных работ по гидромеханическим трансмиссиям в.Укравтобуспроме н НАМИ за счет внедрения пакетов прикладных расчетных программ на ЭВМ;
-реализовать практические методики оптимизационных и сравнительных экспериментальных исследований' ГШ на Автополигоне НАШ и отделе испытаний Укравтобуспромз. базирующиеся на многофакторном планировании эксперимента, что позволило сократить обьем испытаний и существенно повысить их эффективность.
Внедрение полученных в работе рекомендаций и алгоритмов позволит такда:
улучшить эксплуатационные характеристики автопогрузчиков оборудованных ЭСАУ ГШ (модели 4088), обеспечить эффективную реализацию специальных режимов управления (микроскорость и силовой реверс, inchen и plugging)
добиться дальнейшего улучшения топливной экономичности на 4... 5 % .и динамичности на 2... 3 % автобусов, оборудуемых микропроцессорными ЭСАУ с режимами адаптивного управления;
снизить знергонагруженносгь рабочей тормозной системы автобусов в условиях городского движения на 40... 60 Z. с соответствующим, увеличением ресурса тормозных фрикционных накладок в 1,5-3 раза за счет автоматизации управления гидрозамедлителем, встроенного в ГМП, в процессе служебного тормойения;
приступить к практическим работам по созданию и программному обеспечению центрального микропроцессорного блока автоматики системы "двигатель-трансмиссия";
начать практические работы -по реализации и синтезу программированных режимов движения городского автобуса, в частности процессов разгона и замедления.
Реализация результатов работы. Созданы опытные образцы элект-'ронных систем автоматического управления автобусными ТШ, на основании которых начато промышленное производство ЭСАУ ГШ мод. \ 9.17 и 192.17 (блок 47.3761), автобусы ЛиАЗ 5256 и Икарус, ГШ мод. 22.17 ^ блок 47.3762, автобус ЛиАЗ 677М). Производится доводка промышленных образцов ЭСАУ ГШ , шд. 27.17 (для автопогрузчика 4038, блок 47.3763). Начаты работы по созданной подготовке серийного, производства ЭСАУ микропроцессорного типа для перспективного семейства автобусных -планетарных ГШ /шд. ЗЭ. 17/, позволяющих реализовать адаптивные реиимы управления. Конструкции ЭСАУ ГМП защищены 7 авторскими свидетельствами. Разработанные методы определения оптимальных моментов переключения ГШ и формирования программ управления используются в лаборатории гидропередач НАШ, отделе ГМП Укравто-Оуспрома, ШЦ ВАЗа Пакеты прикладных программ для ЭЦВМ по различным аспектам функционирования ГШ (разработано 15 базовых программ) используются в отделах САПР НАМИ и Укравтобуспрома,' ГСКБ по авто- . погрузчикам, секции автомобильной техники Высшей инженерной школы г.Цвиккау (Германия), кафедры "Автомобили" Львовского политехнического института, ііетоди структурного синтеза и программного обеспечения ЭСАУ используются в ОКБ автомобильной электроники Калужского завода автомотоэлектрооборудованкя (КЗАШ).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях в МАДИ (1979 г.), ЖШ (1974-91 гг.), Горьковском политехническом институте (1986 г.), Белорусском политехническом институте (1985 г.), на Всесоюзной ионференции "Проблемы применения микропроцессорной техники в системах управления автомобилем" (Минск,1988 г.), на научно-технических советах ВКЭЙавтобуспрома (1977,1988 гг.), ГСКВ по автопогрузчикам (1988 г.), заседаниях кафедры ' автомобилей МАЛИ (1978,1988 гг.), кафедры теории автомобилей Высшей инженерной школы г. Цвиккау ГДР (1986 г.), лаборатории гидропередач НАМИ (1978,1988 гг.), при запите выпускных работ на ФПК МАШ (1982.г.), а также семинарах МАДИ-НАМИ-ЗЙЛ по ГШ (Москва, 1976-1988 гг.). научно-практических конференциях "Проблемы и перспективы развития ГМГГ* ВКЭЙавтобуспрома - ЖМ в 1988-1990 гг.. заседаниях кафедры автомобилей ЛПИ (1988 г.), НТС ВКЭЙавтобуспрома.(1989 г.), НТС ГСКБ по автопогрузчикам (1990 г.), . заседании секции НГС НАШ (1990 г.), научном семинаре кафедры "Автомобили" КАДИ (1992 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликована 119 научных работ, в том числе 2 монографии. 10 зарубежных публикаций, 7 авторских свидетельств и 17 отчетов по научно-исследовательской работе. Материалы работы нашли' отражения в 2 учебных пособиях (ЛШ, 1984 г.).
Находится в издательстве "Вида школа" монография автора "Експлуатаційні режими та паливна економічність автомашин" обьемом 10
ПЄЧ.Л.
Структура л объем работы. Диссертация состоит из введения. 9 разделов, основных выводов, списка литературы и приложения; содержит 124 иллюстрации, 45 таблиц,' список литературы, включагаций 432 наименования , из которых 141 на иностранных языках. В приложении содержатся акты внедрения, протокол долевого участия в создании и подготовке производства промыщленного . образца ЭСАУ ГМП (ЕУ 47.3751).
