1.引言
四驱汽车主要分成两大类:PartTime4WD(分时四驱)和FullTime4WD(全时四驱)。
分时四驱的特点是驾驶员操纵拉杆或开关、或利用液压多片离合器等,根据需要进行二轮驱动和四轮驱动的切换操作。可分两种使用状态:一种是两驱,汽车只有两个车轮得到动力,与普通汽车没有区别;另一种则是四驱,此时汽车前后轴都分配动力。目前先进的分时四驱系统已经能够实现差速器锁止结构由电脑控制,即二驱、四驱自动切换。
全时四驱是使汽车四个车轮一直保持动力输出的四驱系统。若要细分全时四驱系统,可分成固定扭矩分配(前后多以50∶50比例分配)和变扭矩分配(前后动力分配比例可变)两大类。全时四驱也有很长地历史,可靠性更大,但其油耗量也较大。全时四驱主要用于电子化程度很高的越野车和轿车。其中较为有名的是奥迪的Quattro四驱系统。
能同时具有分时四驱和常时四驱的优点,而又避免它们的缺点,是最理想的。智能四驱系统就是这样的四驱系统,能够根据汽车的运动状态把发动机的扭矩分配给驱动轮,使汽车的动力性,安全性和燃油经济性达到最佳。并且在良好路况或动力性要求不高的情况下,由四驱转换到二驱,使汽车的燃油经济性进一步提高。
对上述三种四驱系统进行仿真研究并进行仿真结果比较,在透彻理解系统性能方面有如下的优点:周期短、投入少、避免了实车试验所承担的风险和危险,评价出其性能的优劣。
2.整车模型和动力控制系统
在ADAMS/View里创建汽车的整车模型,它包括:汽车底盘模型、双横臂式前独立悬架模型、转向机构模型、斜置臂式后悬架模型、轮胎模型和路面谱。
使用ADAMS/view中提供的ControlToolkit(控制工具箱)进行四驱动力控制系统设计。
根据控制目的,画出控制方案设计图。
3.仿真结果分析
把上面建立的动力控制系统和整车模型联合起来,进行仿真。经过不断调试,得出下面的仿真结果。
其中,整车的主要参数为:
1.整车重量:2010kg,转动惯量(Ixx、Iyy、Izz)为:1.06E+009,2.28E+009,2.18E+009;
2.轴距:2.60m,轮距:1.65m;
3.主销内倾角:10,主销后倾角:2.5,前束角:0.2
4.发动机参数:最大扭矩:377Nm(3800转/分),最大功率178kW(5200转/分)。
5.变速箱设为两档,传动系的传动比分别为:41.84,24.61。
通过建立新的动力控制系统,应用同一个整车模型,在相同的路况条件下,对半时四驱和常时四驱进行了仿真,并对三者的仿真结果作了动力性和经济性方面的比较。
以上控制目标是在汽车启动后,直线加速到某一车速后等速行驶条件下实现的。也就是说,汽车等速行驶是此次控制的另一个目标。
3.1等速行驶的控制
汽车加速后,基本上以等速6m/s(21.6km/h)行驶,达到了控制目的。
3.2动力性比较
常时四驱汽车最先达到目标速度6m/s,而半时四驱最慢,智能四驱居中,说明智能四驱比半时四驱加速性好,虽然与常时四驱相比较差。虽然智能四驱达到目标速度比常时四驱慢,但在此加速过程中,有很长一段时间,速度都比常时四驱、半时四驱都要大。
3.3经济性比较
常时四驱汽车的发动机作功一般是最大的,也就是油耗最多的,而半时四驱最小,即油耗最小,而智能四驱居中。说明,智能四驱相对常时四驱经济性有所改善,虽然相对半时四驱还是较多。
4.小结
经过以上分析得知,智能四驱动力性比半时四驱有所提高,经济性比常时四驱有所改善。对于动力性方面,智能四驱能够根据路况和汽车行驶状态,调节前后轴的动力分配之比,使驱动轮都处于最佳滑转率范围之内,发挥出最大的动力输出,而半时四驱的前后轴动力分配之比固定,不能使汽车的滑转率都处在最佳滑转率范围之内,所以与智能四驱相比较差;对于经济性方面,智能四驱能够吸收半时四驱的优点,在适当的时机由四驱变为二驱,减小部分机械摩擦、运动等带来的能量损失,从而降低油耗。
