Способ определения коэффициента сопротивления качению колес автомобиля

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Тарасик Владимир Петрович Дычкин Иван Михайлович Горбатенко Николай Николаевич Пузанова Ольга Владимировна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(56) Басалаев В.Н. Адаптивный выбор оптимальных моментов переключений гидромеханической трансмиссии автомобиля // Известия Национальной академии наук Беларуси. - 2000. -1. С. 38-43.2011955 1, 1994.1386862 1, 1988.976778 , 1985.(57) Способ определения коэффициента сопротивления качению колес автомобиля, включающий операции измерения, обработки и анализа сигналов, несущих информацию о режимах работы двигателя и гидромеханической передачи автомобиля, а также операции формирования сигналов управления исполнительными механизмами, отличающийся тем, что осуществляют пробег снаряженного автомобиля массой 0 , а также пробег того же автомобиля с полной массойпри полностью нажатой педали подачи топлива и заблокированном гидротрансформаторе на одной и той же -ой передаче на горизонтальном участке дороги в одном и том же направлении при отсутствии помех движению и при достижении одной и той же заданной частоты вращения вала двигателя, рассчитывают и фиксируют в памяти ЭВМ соответственно достигнутое ускорение прямолинейного движения 0 ( ) снаряженного автомобиля массой 0 и приведенной массой 0 пр ( ) и достигнутое ускорение прямолинейного движенияа ( ) автомобиля с полной массойи приведенной массойапр ( ) , а коэффициент сопротивления качениюколес автомобиля вычисляют по формуле 0 пр ( )0 ( )апр ( )а ( ) Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано, в частности, в адаптивных системах автоматического управления тягово-скоростными режимами транспортного средства. 9806 1 2007.10.30 Коэффициентом сопротивления качениюназывается отношение продольной силы ,вызывающей качение колеса, к нормальной реакции дороги на колесо. Коэффициент сопротивления качениюнепосредственно влияет на величину силы сопротивления качению колеса, являющейся одной из составляющих суммарной силы сопротивления движению автомобиля, и поэтому входит в базу данных, позволяющих уточнить и наметить пути решения задачи управления движением автомобиля в соответствии с характером внешних событий или ситуаций. Причины возникновения потерь на качение колеса хорошо исследованы, однако, достаточно точных формул для определения коэффициента сопротивления качению нет. Поэтому в теории автомобиля используют значения этого коэффициента, полученные опытным путем в лабораторных условиях, обычно в ведомом режиме качения колеса 1. Коэффициент сопротивления качениюучитывает собственно трение качения колеса,гистерезисные потери в шине вследствие ее деформации и аэродинамические потери, обусловленные взаимодействием с воздушной средой. Значениезависит от множества факторов типа дорожного покрытия, формы и состояния его поверхности, материала и конструкции шины, ее деформации, давления воздуха в шине, скорости движения автомобиля, продольного и поперечного скольжения шины относительно дороги при движении по прямой и на повороте, колебания колес и шин 1, 3. Кроме того, значение коэффициентазависит от режима работы колеса например, для ведущего колеса оно значительно больше, чем для ведомого 2. Поэтому использование лабораторных результатов определения коэффициента сопротивления качению в системах автоматического управления тягово-скоростными режимами движения автомобиля, предъявляющих повышенные требования к точности информации об объекте управления и параметрах внешней среды, неизбежно приводит к погрешностям при формировании управляющих команд и снижает эффективность автоматизации управления. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента сопротивления качениюколес автомобиля, осуществляемый в процессе движения автомобиля с гидромеханической трансмиссией по реальному маршруту 4. Через определенные интервалы времени производится расчет на бортовой ЭВМ силы тяги ведущих колес автомобиля т, силы сопротивления воздуха , массы автомобиля а, а также параметров,характеризующих режимы работы двигателя и гидротрансформатора. При движении автомобиля с разблокированным гидротрансформатором в качестве исходной информации для расчета силы тяги т и массы автомобиля а служат заложенные в память бортовой ЭВМ характеристики гидротрансформатора, поступающая с датчиков угловой скорости двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора информация и определенные на ее основе для двух следующих с некоторым интервалом точек ускорения автомобиля. Величина коэффициента сопротивления качениювычисляется с использованием полученных значений силы тяги т, силы сопротивления воздухаи массы автомобиля а с учетом угла подъема дорожного полотнана режиме установившегося движения автомобиля по формуле где- ускорение свободного падения. Такому способу определения коэффициента сопротивления качению присуща возможность значительного отклонения полученной в результате расчета величины коэффи 2 9806 1 2007.10.30 циентаот его истинного значения, а также сложность оценки этого отклонения. Это связано, прежде всего, с существенными отклонениями характеристик гидротрансформатора,колеса которого, как правило, получают литьем, от внесенных в память ЭВМ его эталонных характеристик, полученных в лабораторных условиях для иного образца. Ошибка усугубляется неточностями расчета силы сопротивления воздуха, для определения которой также необходимы предварительные лабораторные исследования или дорожные испытания. Без знания ошибки в оценке этих параметров их использование в базе данных бортовой ЭВМ не дает уверенности в точности получаемых результатов. Сложность получения информации об управляющих переменных и снижение качества управления процессом из-за неизбежных ошибок, величина которых к тому же не оценена, являются существенными недостатками этого способа. Задачей изобретения является повышение достоверности определения коэффициента сопротивления качениюколес автомобиля при одновременном снижении требований к объему исходной информации и трудоемкости ее получения. Поставленная задача решается тем, что в способе определения коэффициента сопротивления качению колес автомобиля, включающем операции измерения, обработки и анализа сигналов, несущих информацию о режимах работы двигателя и гидромеханической передачи автомобиля, а также операции формирования сигналов управления исполнительными механизмами, согласно изобретению, осуществляют пробег снаряженного автомобиля массой 0, а также пробег того же автомобиля с полной массой а при полностью нажатой педали подачи топлива и заблокированном гидротрансформаторе на одной и той же -ой передаче на горизонтальном участке дороги в одном и том же направлении при отсутствии помех движению и при достижении одной и той же заданной частоты вращения вала двигателя рассчитывают и фиксируют в памяти ЭВМ соответственно достигнутое ускорение прямолинейного движения 0 снаряженного автомобиля массой 0 и приведенной массой 0 пр, и достигнутое ускорение прямолинейного движенияавтомобиля с полной массой а и приведенной массой п, а коэффициент сопротивления качениюколес автомобиля вычисляют по формуле, где- ускорение свободного падения. Пробеги автомобиля при определении коэффициента сопротивления качению могут быть совмещены с пробегами, предназначенными для определения известными способами параметров приведенных масс 0 п и апр и полной массы а автомобиля, или с пробегом,осуществляемым по прямому назначению автомобиля. Повышение достоверности определяемого коэффициента сопротивления качениюколес автомобиля достигается благодаря минимальному числу исходных данных, полученных притом в одинаковых условиях. В каждом из пробегов автомобиля фиксируемые при одном и том же значении частоты вращения вала двигателя, работающего на внешней скоростной характеристике, и при одной и той же -ой включенной передаче трансмиссии ускорения 0 и аа достигаются за счет доли мощности двигателя, остающейся после вычета из развиваемой двигателем мощности затрат на преодоление потерь на трение в трансмиссии, сопротивления качению колес и сопротивления воздуха. Следовательно, при всех прочих равных условиях сила, разгоняющая груженый автомобиль, будет меньше силы, разгоняющей порожний автомобиль, на величинувозросшего сопротивления качению колес автомобиля, обусловленного увеличением его массы(-0). С другой стороны, величинасоответствует разности сил инерции при разгоне снаряженного и груженого автомобиля и определяется с учетом развиваемых ускорений 0 и аа приведенных масс соответственно снаряженного автомобиля 0 и груженого автомобиля апр по формуле 0 пр 0 апр. В результате получаем равенство(0 )0 пр 0 апр, из которого следует Эта формула позволяет ограничиться минимумом исходных данных, получить которые достаточно просто с необходимой точностью, в результате повышается достоверность определения коэффициента сопротивления качениюколес автомобиля. Преимущество данного способа проявляется, в частности, при его использовании в системе автоматического управления трансмиссией автомобиля особо большой грузоподъемности, для которого определение характеристик гидротрансформатора и двигателя связано с определенными трудностями из-за большой их мощности. При разгоне автомобиля на горизонтальном участке дороги при полной подаче топлива и заблокированном гидротрансформаторе на одной из промежуточных передач после достижения двигателем в процессе разгона определенного, наперед заданного и хранимого в базе данных бортовой ЭВМ значения частоты вращения вала двигателя д, осуществляется определение и фиксация в памяти ЭВМ ускорений соответственно снаряженного а 0 и груженогоавтомобиля. Ускорения а 0 ивычисляются через угловое ускорение вала двигателя, получаемое, например, посредством численного дифференцирования сигналов датчика угловой скорости, либо определяются иными известными или возможными способами, например с помощью датчика продольного ускорения автомобиля. Параметры 0, , 0 пр, апр определяются, как правило, предварительно и заносятся в базу данных бортовой ЭВМ. Массы снаряженного 0 и груженого а автомобиля определяются либо взвешиванием, либо любым из известных или возможных способов. Приведенные массы снаряженного 0 пр и груженого пр автомобиля определяются либо расчетным путем на основе технической документации на автомобиль, либо экспериментально посредством известных или возможных способов. Таким образом, все исходные данные определяются с высокой точностью, что позволяет при использовании предлагаемого способа получить достоверные значения коэффициента сопротивления качениюколес автомобиля. Предлагаемый способ определения коэффициента сопротивления качению можно также использовать для автомобиля с механической трансмиссией, поскольку при заблокированном гидротрансформаторе гидромеханическая трансмиссия эквивалентна механической. 9806 1 2007.10.30 Источники информации 1. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств / А.С. Литвинов, Я.Е. Фаробин. . Машиностроение, 1989. - С. 23-35. 2. Чудаков Е.А. Избранные труды. Том . Теория автомобиля. - . Издательство Академии наук СССР, 1961. - С. 37-40. 3. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. - Мн. Вышэйшая школа, 1986. - С. 35-37. 4. Басалаев В Адаптивный выбор оптимальных моментов переключений гидромеханической трансмиссии автомобиля // ВесцБеларус. Сер. фз. тэхн. навук. - 2000.1. - С. 38-44. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5