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簡(jiǎn)談智能四驅傳動(dòng)系統論文
1、引言
當今世界汽車(chē)工業(yè)迅猛發(fā)展，汽車(chē)已成為人們日常生活和工農業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要交通工具。而隨著(zhù)汽車(chē)的普及，人們對汽車(chē)性能的要求也越來(lái)越高，在獲得良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟性的同時(shí)，還要求具有良好的操縱穩定性和運動(dòng)性。那些身材魁梧、威猛超群的越野車(chē)-全輪驅動(dòng)的車(chē)輛應運而生。的確，全輪驅動(dòng)的出現就是為了針對惡劣路況，征服那些兩只車(chē)輪無(wú)法通過(guò)的險峻地形。最初，全輪驅動(dòng)是純種越野車(chē)的專(zhuān)門(mén)配備，但隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，以及人們對于汽車(chē)文化更加深入的認識，越來(lái)越多的車(chē)輛采用了全輪驅動(dòng)系統。全輪驅動(dòng)在通常意義上可以理解為四輪驅動(dòng)。在一般人看來(lái)，所謂的四輪驅動(dòng)無(wú)非就是讓四只車(chē)輪同時(shí)旋轉，驅動(dòng)車(chē)輛。在汽車(chē)工業(yè)十分發(fā)達的今天，想做到這一步并不困難，當今世界上絕大多數汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商都制造出了四輪驅動(dòng)的車(chē)輛。雖然有如此之多的車(chē)輛能夠實(shí)現四輪驅動(dòng)，雖然都被稱(chēng)為四輪驅動(dòng)，但實(shí)際上，不同車(chē)型之間由于驅動(dòng)系統的結構差異，最終導致其實(shí)際行駛特性大相徑庭。
2、四輪驅動(dòng)的形式
2.1基于后輪驅動(dòng)(RWD)的四輪驅動(dòng)
發(fā)動(dòng)機縱置的布置形式是基于后輪驅動(dòng)的四輪驅動(dòng)，分為：分時(shí)四驅、全時(shí)四驅、適時(shí)四驅。
2.1.1分時(shí)四驅
車(chē)輛可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制在兩驅和四驅系統間切換使用，該系統具有如下特點(diǎn)：
(a)前后傳動(dòng)軸使用機械方式連接(駕駛者手動(dòng)選擇駕駛模式，開(kāi)關(guān)控制)
(b)前后傳動(dòng)軸以相同的角速度轉動(dòng)
(c)傳動(dòng)軸扭矩通常是不相等的，視車(chē)輛前后軸負載而定
此系統沒(méi)有中央差速器，通常短時(shí)四驅車(chē)常常在前輪裝備輪轂鎖，當四驅模式不工作時(shí)，差速鎖被用來(lái)分離前輪和前軸差速器、半軸及傳動(dòng)軸的連接，以減小行駛阻力與磨損，提高燃油經(jīng)濟性。該系統構造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，運動(dòng)部件較少，因此傳動(dòng)可靠、堅固耐用。選擇四驅模式后，將在前后輪平均分配動(dòng)力，整車(chē)獲得較高的牽引力。系統車(chē)輛未裝中央差速器，無(wú)法讓前后輪以不同速度轉動(dòng)，在轉彎處不能平穩轉向(會(huì )產(chǎn)生轉向制動(dòng))。
分動(dòng)箱模式：2-High，4-High，4-Low，Neutral。
2.1.2全時(shí)四驅
用固定的前后輪扭矩分配比進(jìn)行四輪全時(shí)驅動(dòng)，中央差速器始終為前后傳動(dòng)軸提供扭矩，在公路和越野路面使用稱(chēng)為全時(shí)四驅。軸間差速器的存在使前后軸能以不同的速度轉動(dòng)，有固定的扭矩分配比，通常由行星差速器或者錐齒差速器來(lái)實(shí)現(40/60、50/50等)。
全時(shí)四驅系統由機械、液壓和電子件組成，結構復雜，成本較高。對于手動(dòng)轉換型車(chē)輛，需預先判定路況，然后決定是否使用四驅系統;對于自動(dòng)轉換型車(chē)輛，車(chē)輪在出現打滑時(shí)迅速接入四驅。在正常行駛中，采用兩驅模式更經(jīng)濟。
2.1.3適時(shí)四驅
可變的扭矩分配，通常是一個(gè)帶耦合裝置的分動(dòng)器。后驅動(dòng)橋為車(chē)輛行駛提供動(dòng)力，當后驅動(dòng)橋打滑時(shí)，動(dòng)力會(huì )被傳遞至前驅動(dòng)橋。通過(guò)電控單元實(shí)現扭矩自動(dòng)分配。
2.2基于前輪驅動(dòng)(FWD)的四輪驅動(dòng)
對于前輪驅動(dòng)的全輪驅動(dòng)車(chē)輛，取力器是用來(lái)驅動(dòng)后橋的裝置，類(lèi)似于分動(dòng)器，除了輸出的方向旋轉了90。取力器使用螺旋斜齒或準雙曲面齒輪機構，通過(guò)半軸向前輪傳遞扭矩，適用于智能扭矩分配或全時(shí)全輪驅動(dòng)車(chē)輛。
大多數的前輪驅動(dòng)全輪驅動(dòng)車(chē)輛應用的是智能扭矩分配全輪驅動(dòng)系統，因空間尺寸限制，PTU是最難布置的。
3、智能扭矩管理器
扭矩管理器可以是被動(dòng)的(速差感應式)或者是主動(dòng)式(ECU邏輯控制)，被動(dòng)式直接對輸入和輸出的轉速差響應，主動(dòng)式的必須由電控單元ECU來(lái)控制。
3.1被動(dòng)式(速差感應式)扭矩管理器
速度感應式的扭矩管理器，根據輸入輸出速度差，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)固定比例的扭矩輸出，主驅動(dòng)橋開(kāi)始失去牽引力，驅動(dòng)輪附著(zhù)力下降，此時(shí)產(chǎn)生的結果速度差，會(huì )使扭矩管理器向次驅動(dòng)橋傳遞扭矩。速度感應的扭矩管理器最常見(jiàn)的一種：粘滯耦合器。
技術(shù)特點(diǎn)：流體摩擦可以使結合平順，并減少NVH;結構緊湊;全密封系統，免維護。
整車(chē)表現：自激勵(無(wú)電控);改善整車(chē)操縱性和牽引性;降低扭轉NVH;一般不能與基于制動(dòng)實(shí)現穩定性的系統相兼容;固定的扭矩表現必須考慮到夏天及冬天的駕駛情況。
3.2主動(dòng)式(電控式)扭矩管理器
車(chē)載電子系統監控整車(chē)參數，比如油門(mén)位置、輪速、方向盤(pán)轉角和側向加速度等。通過(guò)CAN得到這些信號輸入后，電控單元(ECU)根據本身的控制策略，決定向扭矩管理器輸出一定的電流。這種不同大小電流觸發(fā)扭矩輸出裝置，促使多片摩擦裝置結合來(lái)獲得想要的扭矩。
(a)電子液壓式;
(b)電磁激勵式;
(c)電控馬達直接作用式。
被動(dòng)式(速差感應式)即黏性耦合器的結合時(shí)間最長(cháng)，且一般無(wú)法對結合特性進(jìn)行控制。主動(dòng)式(電控式)扭矩管理器響應快，且可以通過(guò)ECU進(jìn)行控制，而液壓與鋼球凸輪式機構的結合曲線(xiàn)也不同，液壓的可以有一個(gè)可調區間，且結合平穩，NVH性能優(yōu)于鋼球凸輪式。
4、智能四驅控制策略
4.1AUTO模式
即扭矩管理器會(huì )通過(guò)采集車(chē)輛的一系列輸入信息，自動(dòng)識別當前的行駛狀況，并控制車(chē)輛的驅動(dòng)方式。
AUTO模式：兩驅轉成四驅
起步或者超車(chē)時(shí)急加速過(guò)程：
(1)濕滑、越野、冰雪路面;
(2)轉彎操作;
(3)爬坡。
4.2LOCK模式
車(chē)輛在除特定條件下，均以四驅的方式行駛的驅動(dòng)方式。
LOCK模式：四驅轉成兩驅。
(1)停車(chē)場(chǎng)停車(chē)過(guò)程;
(2)高速行駛;
(3)剎車(chē)但ABS不工作。Lock模式下，剎車(chē)但ABS不工作時(shí)，扭矩管理器會(huì )保持與剎車(chē)前相同的狀態(tài)。
(4)ABS工作;
(5)ESP作用。
5、智能四驅系統的標定內容
智能四驅系統的標定除了兩驅車(chē)必須做的標定工作外，還有如下路面狀況及工況的標定工作需要完成。
(1)停車(chē)場(chǎng)機動(dòng)：要求近似于兩驅車(chē)的良好操控，沒(méi)有從電控離合器傳出的明顯抖動(dòng);
(2)一般公路駕駛;
(3)車(chē)輛轉彎機動(dòng)：要求良好的車(chē)輛穩定性，沒(méi)有明顯的抖動(dòng);
(4)低附著(zhù)系數冰雪路面：要求牽引性能良好，只允許有微量的車(chē)輪滑動(dòng)，良好的操控性能;
(5)分離路面過(guò)渡工況：要求沒(méi)有可感覺(jué)到的傳動(dòng)系統抖動(dòng)，過(guò)渡到普通路面沒(méi)有前后輪傳動(dòng)的粘滯自鎖;
(6)低摩擦系數路面：要求沒(méi)有可感覺(jué)到的傳動(dòng)系統抖動(dòng)，沒(méi)有不可控的過(guò)度和不足轉向;
(7)越野砂石路面：要求沒(méi)有可感覺(jué)到的傳動(dòng)系統抖動(dòng)，沒(méi)有過(guò)度的車(chē)輪滑動(dòng);
(8)備胎：全尺寸備胎(要求對NVH沒(méi)有不利影響)。非全尺寸備胎(要求對NVH影響盡量小，且能夠應對輪胎直徑最大小10%的備胎)。
6、結論
開(kāi)發(fā)智能四驅傳動(dòng)系統的車(chē)型具有很大的市場(chǎng)潛力，本文在吉利某車(chē)智能四驅傳動(dòng)系統的基礎上，結合市場(chǎng)上流行的四驅傳動(dòng)系統，簡(jiǎn)要闡述了四驅傳動(dòng)系統的結構、控制策略、標定內容等，并據此對該傳動(dòng)系統的開(kāi)發(fā)進(jìn)行指導、評估。通過(guò)對各種扭矩管理器關(guān)鍵點(diǎn)的比較，控制策略的對比分析，為吉利后期其它四驅平臺的開(kāi)發(fā)積累了經(jīng)驗，優(yōu)異的四驅傳動(dòng)系統對提高車(chē)輛的動(dòng)力性和操縱性起著(zhù)舉足輕重的作用。
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