Способ диагностирования тормозных систем транспортных средств

 

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния транспортных средств. Способ диагностирования тормозных систем транспортных средств заключается в торможении раскрученных до заданной скорости вывешенных колес, на которые исключено внешнее воздействие, непрерывном измерении в процессе торможения чисел импульсов опорного генератора эталонной частоты между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса, нахождении по ним времени торможения до полной остановки каждого колеса и промежутков времени, соответствующих повороту колеса на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, вычислении текущих значений угловой, линейной скоростей и замедления каждого вывешенного колеса, получении зависимости замедления каждого колеса по времени, определении по ней времени запаздывания тормозной системы, времени нарастания замедления, общего времени торможения, замедления незаторможенного колеса, установившегося замедления, максимального замедления, тормозного пути за время установившегося торможения, тормозного пути колеса, дополнительном определении моментов инерции колес. Заключение о техническом состоянии тормозов делают на основе сравнения полученных в процессе диагностирования значений указанных параметров тормозного процесса при измеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, полученными для каждого из указанных параметров в зависимости от момента инерции колес при исправной тормозной системе. Техническим результатом является повышение точности определения технического состояния тормозных систем за счет учета влияния на параметры процесса торможения вывешенных колес износа шин. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния транспортных средств, а именно к способам диагностирования тормозных систем, и может быть использовано для контроля и диагностирования тормозных систем колесных транспортных средств в процессе их технического обслуживания, ремонта и изготовления.

Известен способ диагностирования тормозных систем автомобилей, заключающийся в раскручивании вывешенных колес, исключении на них внешнего воздействия, последующем торможении и измерении времени от начала торможения до полной остановки каждого колеса [1].

Известный способ обладает недостаточными функциональными возможностями и невысокой достоверностью диагностирования вследствие измерения только времени торможения колес, являющегося интегральным параметром технического состояния тормозных систем и не позволяющего выявлять характер всего процесса торможения, наиболее полно характеризующий техническое состояние тормозов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ диагностирования тормозных систем транспортных средств, заключающийся в торможении раскрученных до заданной скорости вывешенных колес, на которые исключено внешнее воздействие, непрерывном измерении в процессе торможения чисел импульсов опорного генератора эталонной частоты между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса, нахождении по ним времени торможения до полной остановки каждого колеса и промежутков времени, соответвующих повороту колеса на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, вычислении текущих значений угловой, линейной скоростей и замедления каждого вывешенного колеса, получении зависимости замедления каждого колеса по времени, опредении по ней времени запаздывания тормозной системы, времени нарастания замедления, общего времени торможения, замедления незаторможенного колеса, установившегося замедления, максимального замедления, тормозного пути за время установившегося торможения, тормозного пути колеса и оценке по полученным результатам технического состояния тормозов [2].

Недостатками указанного способа являются невысокие точность и достоверность определения технического состояния тормозных систем вследствие невозможности учета влияния на параметры процесса торможения вывешенных колес износа шин. С увеличением износа шин уменьшается момент инерции колес, что приводит к изменению характера, а следовательно, и параметров процесса торможения вывешенных колес. Так, при износе протектора шины 260-508Р модели И-Н142Б от автомобиля КамАЗ до минимально допустимой величины (1 мм) момент инерции колеса уменьшается на 22,5%. При торможении вывешенного переднего колеса автомобиля КамАЗ-53212 с таким износом протектора с усилием на педали тормоза 441Н (45 кгс) и начальной скоростью торможения 90 км/ч общее время торможения Т, общий тормозной путь S_Т, тормозной путь за время установившегося торможения S_У уменьшаются по сравнению с их значениями, полученными при испытании с новой шиной, соответственно на 7,3; 5,8 и 23,3%, а замедление незаторможенного колеса j_О, среднее значение установившегося замедления j_У и время нарастания замедления t_Н увеличиваются соответственно на 20,0; 9,8 и 10,6%. Таким образом, износ шин оказывает значительное влияние на показатели процесса торможения вывешенных колес и его необходимо учитывать при диагностировании. В противном случае появляется неопределенность в оценке технического состояния тормозов, что приводит к снижению точности и достоверности диагностирования.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности определения технического состояния тормозных систем транспортных средств за счет учета при диагностировании влияния на параметры процесса торможения вывешенных колес износа шин.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе диагностирования тормозных систем транспортных средств, заключающемся в торможении раскрученных до заданной скорости вывешенных колес, на которые исключено внешнее воздействие, непрерывном измерении в процессе торможения чисел импульсов опорного генератора эталонной частоты между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса, нахождении по ним времени торможения до полной остановки каждого колеса и промежутков времени, соответствующих повороту каждого колеса на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, вычислении текущих значений угловой, линейной скоростей и замедления каждого вывешенного колеса, получении зависимости замедления каждого колеса по времени, определении по ней времени запаздывания тормозной системы, времени нарастания замедления, общего времени торможения, замедления незаторможенного колеса, установившегося замедления, максимального замедления, тормозного пути за время установившегося торможения, тормозного пути колеса и оценке по полученным результатам технического состояния тормозов, дополнительно определяют моменты инерции колес, а заключение о техническом состоянии тормозов делают на основе сравнения полученных в процессе диагностирования значений указанных параметров тормозного процесса при замеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, полученными для каждого из указанных параметров в зависимости от момента инерции колес при исправной тормозной системе.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что дополнительно определяют моменты инерции колес, а заключение о техническом состоянии тормозов делают на основе сравнения полученных в процессе диагностирования значений указанных параметров тормозного процесса при замеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, полученными для каждого из указанных параметров в зависимости от момента инерции колес при исправной тормозной системе.

Дополнительное определение в процессе диагностирования моментов инерции колес и последующее сравнение полученных в процессе диагностирования значений параметров тормозного процесса при замеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, полученными для каждого параметра в зависимости от момента инерции колес при исправной тормозной системе, позволяет учесть влияние на параметры процесса торможения износа шин и за счет этого повысить точность и достоверность определения технического состояния тормозных систем транспортных средств.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графиком, на котором приведена зависимость замедления j вывешенного переднего колеса автомобиля КамАЗ-53212 по времени t в процессе торможения с усилием на педали тормоза 441 Н (45 кгс) и начальной скоростью торможения 90 км/ч (t_с - время запаздывания тормозной системы; t_H - время нарастания замедления; Т - общее время торможения; _o - замедление незаторможенного колеса; j_у - установившееся замедление; j_M - максимальное замедление).

Диагностирование тормозных систем транспортных средств по предлагаемому способу производят следующим образом (на примере автомобиля КамАЗ-53212).

В кабине водителя устанавливают устройство для автоматического нажатия на педаль тормоза, закрепляют на испытуемом колесе (например, переднем) датчик угловой скорости, выдающий несколько импульсов за один оборот через равные угловые интервалы (например, 48), и подключают их к устройству для определения параметров тормозного процесса транспортного средства (например, к устройству по патенту РФ 2038237), позволяющему непрерывно измерять промежутки времени между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса. С помощью задающих элементов устройства устанавливают числа, соответствующие скорости колеса в моменты начала измерения (например, 95 км/ч), начала торможения (например, 90 км/ч) и числу импульсов датчика угловой скорости за один оборот колеса (например, 16), а в устройстве для автоматического нажатия на педаль тормоза - усилие на органе управления тормозами (например, 441 Н).

С помощью подъемного устройства вывешивают переднее колесо и фиксируют его на определенной высоте. Раскручивают колесо до скорости начала измерения (ведущее - от двигателя испытуемого автомобиля, а ведомое - от отдельного приводного устройства, выполненного в виде подкатной тележки). В процессе вращения колеса после подачи запускающего импульса устройство для определения параметров тормозного процесса начинает измерять числа импульсов f_i опорного генератора эталонной частоты между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса и сравнивать их с заданными значениями. В момент достижения колесом заданной скорости начала измерения устраняют внешние воздействия на колесо (исключают контакт шины с приводным устройством, выключают подачу топлива, устанавливают рычаг коробки передач в нейтральное положение) и разгон колеса прекращают. После этого колесо переходит в режим выбега и его скорость уменьшается. Одновременно подачей управляющего импульса устройство для определения параметров тормозного процесса переводят в режим записи. С этого момента результаты измерений начинают записываться в оперативное запоминающее устройство диагностического прибора.

При достижении колесом заданной скорости начала торможения, которая несколько меньше скорости начала измерения, срабатывает устройство для автоматического нажатия на педаль тормоза. С этого момента начинается процесс торможения.

После полной остановки заторможенного колеса и окончания цикла работы устройства в его памяти зафиксируется массив чисел f_i, соответствующих изменению угловой скорости колеса с момента за один оборот до начала торможения и до момента его полной остановки. Результаты измерений выводятся из оперативного запоминающего устройства диагностического прибора для последующего определения параметров тормозного процесса. Далее одним из известных методов (например, методом двойного выбега или бифилярного подвеса) определяют момент инерции колеса.

Аналогичные испытания при тех же значениях скорости начала торможения и усилия на педали тормоза проводят по остальным колесам автомобиля и по каждому из них получают массив чисел f_i, зафиксированных измерительным устройством за время прохождения колесом i-го углового интервала. Определяют также моменты инерции колес, характеризующие износ шин.

По полученным результатам определяют тормозной путь колеса _Т, время запаздывания тормозной системы t_С, время нарастания замедления t_H, установившееся замедление j_У, максимальное замедление j_М, замедление незаторможенного колеса j_O, общее время торможения Т и тормозной путь за время установившегося торможения S_У.

Сначала определяют текущие значения линейной скорости колеса V_i в пределах каждого углового интервала и время t с момента начала торможения по формулам V_i= ω_ir_K, (1) где ω_i- текущее значение угловой скорости колеса, с^-1; r_К - радиус колеса, м; i - номер углового интервала.

где t_i - длительность углового интервала между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса, с; z - число угловых интервалов датчика за один оборот колеса; n - число угловых интервалов.

где ν - частота импульсов опорного генератора, Гц.

Значение ω_i определяют по формуле
где Δϕ - величина углового интервала между смежными метками датчика угловой скорости колеса, рад, Δϕ = 2π/z.
Текущее замедление колеса определяют по изменению его скорости в пределах двух угловых интервалов, отделенных друг от друга одним оборотом

где V_i, t_i и V_i-z, t_i-z - текущие значения линейной скорости (м/с) и промежутков времени (с) между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса в пределах i-го и (i-z)-гo угловых интервалов, то есть отделенных одним оборотом колеса;
время поворота колеса на целое число угловых интервалов, расположенных между (i-z)-м и i-м угловыми интервалами, с.

Далее получают зависимость замедления колеса j по времени t в процессе торможения (тормозную диаграмму), по которой определяют все параметры тормозного процесса, кроме тормозного пути.

Тормозной путь колеса определяют по числу угловых интервалов N датчика угловой скорости, зафиксированному измерительным устройством за все время торможения

Путь колеса S_У, пройденный за время установившегося торможения, определяют в долях оборота колеса.

Замедление незаторможенного колеса j_О и установившееся замедление j_У определяются средними значениями замедления соответственно на участках запаздывания тормозной системы и установившегося торможения.

Максимальное замедление j_M определяют по максимальной величине замедления, достигнутой в процессе торможения.

Общее время торможения Т определяют по формуле

Значения t_С и t_H определяются моментами начала нарастания замедления и достижения колесом установившегося замедления.

Полученные в процессе испытаний переднего колеса автомобиля КамАЗ-53212 результаты (при ν = 50 кГц и r_к = 0,49 м) приведены в таблице, а зависимость замедления колеса по времени в процессе торможения представлена на чертеже.

Определенные по полученным результатам параметры тормозного процесса вывешенного переднего колеса составляют: t_С=0,23 с; t_Н=0,19 с; Т=0,88 c; j_У= 34,72 м/с²; j_М=37,1 м/с²; j_О=0,3 м/с²; S_Т=15,39 м; S_У=1,75 об.

Момент инерции переднего колеса, определенный методом бифилярного подвеса, составляет 9,5 кгм².

Затем сравнивают полученные в процессе диагностирования значения параметров тормозного процесса при замеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, которые получены для каждого параметра в зависимости от момента инерции колеса при исправной тормозной системе. По результатам такого сравнения делают заключение о техническом состоянии тормозов. Если полученные значения параметров тормозного процесса не выходят за пределы их нормативных значений, то тормозная система находится в исправном состоянии, а несоответствие какого-либо параметра тормозного процесса своему нормативному значению указывает на наличие в ней неисправности. Определение конкретных неисправностей осуществляется по совокупности диагностических параметров на основе анализа их связей с соответствующими неисправностями.

Исходные данные, полученные при торможении вывешенного переднего колеса автомобиля КамАЗ-53212, и результаты их обработки приведены в таблице.

Использование предлагаемого способа позволяет учесть влияние на параметры процесса торможения износа шин и за счет этого повысить точность и достоверность определения технического состояния тормозных систем транспортных средств.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 740570, кл. В 60 Т 17/22, G 01 М 17/00, 1980.

2. Патент РФ 2024413, кл. В 60 Т 17/22, G 01 М 17/00, 1994 (прототип).

Формула изобретения

Способ диагностирования тормозных систем транспортных средств, заключающийся в торможении раскрученных до заданной скорости вывешенных колес, на которые исключено внешнее воздействие, непрерывном измерении в процессе торможения чисел импульсов опорного генератора эталонной частоты между смежными импульсами датчика угловой скорости колеса, нахождении по ним времени торможения до полной остановки каждого колеса и промежутков времени, соответствующих повороту колеса на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, вычислении текущих значений угловой, линейной скоростей и замедления каждого вывешенного колеса, получении зависимости замедления каждого колеса по времени, определении по ней времени запаздывания тормозной системы, времени нарастания замедления, общего времени торможения, замедления незаторможенного колеса, установившегося замедления, максимального замедления, тормозного пути за время установившегося торможения, тормозного пути колеса и оценке по полученным результатам технического состояния тормозов, отличающийся тем, что дополнительно определяют моменты инерции колес, а заключение о техническом состоянии тормозов делают на основе сравнения полученных в процессе диагностирования значений указанных параметров тормозного процесса при измеренных значениях моментов инерции колес с их нормативными значениями, полученными для каждого из указанных параметров в зависимости от момента инерции колес при исправной тормозной системе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4