Документация Engee
Notebook

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:

In [ ]: 
engee.open("longitudinal_vehicle.engee")
data = engee.run();
image.png
In [ ]: 
include("longitudinal_vehicle_plot.jl")
Out[0]:
No description has been provided for this image

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.