Продольная динамика автомобиля
Продольная динамика автомобиля
Модель позволяет рассчитать продольное движение автомобиля: бензиновый двигатель разгоняет кузов через гидротрансформатор и автоматическую коробку передач на планетарной схеме Равиньо, преодолевающий сопротивление качению, аэродинамическое сопротивление, уклон дороги и встречный ветер.
Введение
В верхней части схемы расположен двигатель (Generic Engine) с таблицами момента, мощности, частоты вращения и удельного расхода топлива, заданными в зависимости от оборотов и степени открытия дроссельной заслонки.
Его вал передает момент на колеса через гидротрансформатор (двухрежимный, с коэффициентом емкости 0.83) и планетарный редуктор Равиньо; четыре набора сателлитов и пять фрикционных муфт (A-E) образуют четыре передачи вперед, нейтраль и заднюю передачу.
Отдельный блок Longitudinal Vehicle описывает собственно автомобиль:
- массой 500 кг,
- с площадью лобового сопротивления 2.3 м²,
- коэффициентом сопротивления 0.31,
- сопротивлением качению 0.0136 и
- радиусом колеса 0.3 м,
причем на его входы подаются уклон дороги (ступенька pi/4 на 6-й секунде) и скорость ветра (синусоида амплитудой 50 м/с).
Логику переключения передач реализует релейно-гистерезисный автомат: три реле с порогами 6, 20 и 40 м/с, сумматор, задержка на один шаг, насыщение диапазоном от -1 до 4 и округление формируют номер передачи, а многопортовый переключатель по этому номеру подает вектор включения нужной комбинации муфт.
Подобная модель нужна инженеру, чтобы еще до изготовления узла оценить разгонную и максимальную скорость, расход топлива, качество переключений и проходимость по уклону, а также чтобы вырабатывать и проверять алгоритмы управления двигателем и коробкой, в том числе в контуре HIL-стенда.
Запуск модели
Откроем и запустим эту модель:
engee.open("longitudinal_vehicle.engee")
data = engee.run();
include("longitudinal_vehicle_plot.jl")
Заключение
Рассчитаны динамические характеристики продольного движения: скорость автомобиля и ее изменение при разгоне, фактический номер и передаточное число коробки, частота вращения и мощность двигателя, а также расход топлива в л/100 км - при этом на графики выводятся приложенные возмущения, уклон дороги и скорость ветра.
Благодаря этой же модели можно:
- рассчитать время разгона 0-100 км/ч, а также максимальную скорость и максимальный преодолеваемый подъем,
- построить карты топливной экономичности и шкалы качества переключений в зависимости от режима,
- оптимизировать карту переключений и передаточные числа,
- оценить тепловые нагрузки и износ муфт,
- смоделировать разгон с места и работу гидротрансформатора на скользком покрытии,
а также использовать модель как эталонный объект для настройки и проверки регуляторов двигателя и коробки передач в контуре HIL-стенда.