簡談智慧四驅傳動系統論文
簡談智慧四驅傳動系統論文
1、引言
當今世界汽車工業迅猛發展，汽車已成為人們日常生活和工農業生產中不可缺少的重要交通工具。而隨著汽車的普及，人們對汽車效能的要求也越來越高，在獲得良好的動力性和經濟性的同時，還要求具有良好的操縱穩定性和運動性。那些身材魁梧、威猛超群的越野車-全輪驅動的車輛應運而生。的確，全輪驅動的出現就是為了針對惡劣路況，征服那些兩隻車輪無法透過的險峻地形。最初，全輪驅動是純種越野車的專門配備，但隨著汽車工業的發展，以及人們對於汽車文化更加深入的認識，越來越多的車輛採用了全輪驅動系統。全輪驅動在通常意義上可以理解為四輪驅動。在一般人看來，所謂的四輪驅動無非就是讓四隻車輪同時旋轉，驅動車輛。在汽車工業十分發達的今天，想做到這一步並不困難，當今世界上絕大多數汽車生產廠商都製造出了四輪驅動的車輛。雖然有如此之多的車輛能夠實現四輪驅動，雖然都被稱為四輪驅動，但實際上，不同車型之間由於驅動系統的結構差異，最終導致其實際行駛特性大相徑庭。
2、四輪驅動的形式
2.1基於後輪驅動(RWD)的四輪驅動
發動機縱置的佈置形式是基於後輪驅動的四輪驅動，分為：分時四驅、全時四驅、適時四驅。
2.1.1分時四驅
車輛可以透過開關控制在兩驅和四驅系統間切換使用，該系統具有如下特點：
(a)前後傳動軸使用機械方式連線(駕駛者手動選擇駕駛模式，開關控制)
(b)前後傳動軸以相同的角速度轉動
(c)傳動軸扭矩通常是不相等的，視車輛前後軸負載而定
此係統沒有中央差速器，通常短時四驅車常常在前輪裝備輪轂鎖，當四驅模式不工作時，差速鎖被用來分離前輪和前軸差速器、半軸及傳動軸的連線，以減小行駛阻力與磨損，提高燃油經濟性。該系統構造簡單、生產成本低，運動部件較少，因此傳動可靠、堅固耐用。選擇四驅模式後，將在前後輪平均分配動力，整車獲得較高的牽引力。系統車輛未裝中央差速器，無法讓前後輪以不同速度轉動，在轉彎處不能平穩轉向(會產生轉向制動)。
分動箱模式：2-High，4-High，4-Low，Neutral。
2.1.2全時四驅
用固定的前後輪扭矩分配比進行四輪全時驅動，中央差速器始終為前後傳動軸提供扭矩，在公路和越野路面使用稱為全時四驅。軸間差速器的存在使前後軸能以不同的速度轉動，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實現(40/60、50/50等)。
全時四驅系統由機械、液壓和電子件組成，結構複雜，成本較高。對於手動轉換型車輛，需預先判定路況，然後決定是否使用四驅系統;對於自動轉換型車輛，車輪在出現打滑時迅速接入四驅。在正常行駛中，採用兩驅模式更經濟。
2.1.3適時四驅
可變的扭矩分配，通常是一個帶耦合裝置的分動器。後驅動橋為車輛行駛提供動力，當後驅動橋打滑時，動力會被傳遞至前驅動橋。透過電控單元實現扭矩自動分配。
2.2基於前輪驅動(FWD)的四輪驅動
對於前輪驅動的全輪驅動車輛，取力器是用來驅動後橋的裝置，類似於分動器，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，透過半軸向前輪傳遞扭矩，適用於智慧扭矩分配或全時全輪驅動車輛。
大多數的前輪驅動全輪驅動車輛應用的是智慧扭矩分配全輪驅動系統，因空間尺寸限制，PTU是最難佈置的。
3、智慧扭矩管理器
扭矩管理器可以是被動的(速差感應式)或者是主動式(ECU邏輯控制)，被動式直接對輸入和輸出的轉速差響應，主動式的必須由電控單元ECU來控制。
3.1被動式(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，會產生一個固定比例的扭矩輸出，主驅動橋開始失去牽引力，驅動輪附著力下降，此時產生的結果速度差，會使扭矩管理器向次驅動橋傳遞扭矩。速度感應的扭矩管理器最常見的一種：粘滯耦合器。
技術特點：流體摩擦可以使結合平順，並減少NVH;結構緊湊;全密封系統，免維護。
整車表現：自激勵(無電控);改善整車操縱性和牽引性;降低扭轉NVH;一般不能與基於制動實現穩定性的系統相相容;固定的扭矩表現必須考慮到夏天及冬天的駕駛情況。
3.2主動式(電控式)扭矩管理器
車載電子系統監控整車引數，比如油門位置、輪速、方向盤轉角和側向加速度等。透過CAN得到這些訊號輸入後，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扭矩輸出裝置，促使多片摩擦裝置結合來獲得想要的扭矩。
(a)電子液壓式;
(b)電磁激勵式;
(c)電控馬達直接作用式。
被動式(速差感應式)即黏性耦合器的結合時間最長，且一般無法對結合特性進行控制。主動式(電控式)扭矩管理器響應快，且可以透過ECU進行控制，而液壓與鋼球凸輪式機構的結合曲線也不同，液壓的可以有一個可調區間，且結合平穩，NVH效能優於鋼球凸輪式。
4、智慧四驅控制策略
4.1AUTO模式
即扭矩管理器會透過採集車輛的一系列輸入資訊，自動識別當前的行駛狀況，並控制車輛的驅動方式。
AUTO模式：兩驅轉成四驅
起步或者超車時急加速過程：
(1)溼滑、越野、冰雪路面;
(2)轉彎操作;
(3)爬坡。
4.2LOCK模式
車輛在除特定條件下，均以四驅的方式行駛的驅動方式。
LOCK模式：四驅轉成兩驅。
(1)停車場停車過程;
(2)高速行駛;
(3)剎車但ABS不工作。Lock模式下，剎車但ABS不工作時，扭矩管理器會保持與剎車前相同的狀態。
(4)ABS工作;
(5)ESP作用。
5、智慧四驅系統的標定內容
智慧四驅系統的標定除了兩驅車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)停車場機動：要求近似於兩驅車的良好操控，沒有從電控離合器傳出的明顯抖動;
(2)一般公路駕駛;
(3)車輛轉彎機動：要求良好的車輛穩定性，沒有明顯的抖動;
(4)低附著係數冰雪路面：要求牽引效能良好，只允許有微量的車輪滑動，良好的操控效能;
(5)分離路面過渡工況：要求沒有可感覺到的傳動系統抖動，過渡到普通路面沒有前後輪傳動的粘滯自鎖;
(6)低摩擦係數路面：要求沒有可感覺到的傳動系統抖動，沒有不可控的過度和不足轉向;
(7)越野砂石路面：要求沒有可感覺到的傳動系統抖動，沒有過度的車輪滑動;
(8)備胎：全尺寸備胎(要求對NVH沒有不利影響)。非全尺寸備胎(要求對NVH影響儘量小，且能夠應對輪胎直徑最大小10%的備胎)。
6、結論
開發智慧四驅傳動系統的車型具有很大的市場潛力，本文在吉利某車智慧四驅傳動系統的基礎上，結合市場上流行的四驅傳動系統，簡要闡述了四驅傳動系統的結構、控制策略、標定內容等，並據此對該傳動系統的開發進行指導、評估。透過對各種扭矩管理器關鍵點的比較，控制策略的對比分析，為吉利後期其它四驅平臺的開發積累了經驗，優異的四驅傳動系統對提高車輛的動力性和操縱性起著舉足輕重的作用。