縱向動力學縱向動力學性能分析動力的需求與供給、動力性、燃油經濟性、驅動與附著極限和驅動效率、制動性汽車動力性能最高車速、爬坡能力、加速能力。動力的需求與供給車輛對動力的需求〔行駛阻力〕穩(wěn)態(tài)勻速行駛阻力：車輪滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力瞬態(tài)加速行駛阻力〔加速阻力〕車輛對動力的需求旋轉質量總等效轉動慣量發(fā)動機、離合器；某特定傳動比時的傳動系統(tǒng)；驅動橋、差速器；車輪〔包括制動鼓或制動盤及半軸〕加速阻力分量旋轉質量轉動慣量定義質量換算系數(shù)有代表車輛動力需求的車輛總行駛阻力車輛的動力供給驅動輪轂的轉矩發(fā)動機額定工況下的轉矩損失動力供求平衡式假設車輛出動系統(tǒng)的效率為ηt，那么驅動力為那么動力供求平衡式為汽車驅動力-行駛阻力平衡圖行駛方程式反映了汽車行駛時，驅動力和外界阻力之間的普遍情況。當條件：，便可以分析汽車在附著條件良好路面上的行駛能力。即在油門全開時，汽車可能到達最高車速、加速能力和爬坡能力。動力性驅動力與行駛阻力平衡圖定義為了清晰地描述汽車行駛時受力情況及其平衡關系，通常將平衡方程式用圖解方式進行描述，即將驅動力Ft和常見行駛阻力FD和Ff繪在同一張圖上。1.最大速度和局部負荷時的力平衡以及uamax和局部負荷時的等速；2.加速能力；3.最大爬坡度利用驅動力-行駛阻力平衡圖確定汽車的爬坡能力其前提條件是路面良好，克服Fw+Ff后的全部力都用于克服坡道阻力，即加速能力它用aj,但aj不方便評價。通常用加速時間或加速距離來評價。由驅動力、滾動阻力和空氣阻力，就可按行駛方程式計算加速度及其倒數(shù)，從而求得加速時間或者加速距離。注意：1.手工計算時,一般忽略原地起步過程的離合器打滑過程.即假設在最初時刻，汽車已具備起步換檔所需的最低車速。2.換檔時刻確實定：假設I-II加速度曲線相交，那么規(guī)定在交點處換檔；假設I-II的加速度曲線不相交，那么規(guī)定在發(fā)動機最高轉速處換檔；換檔時間一般忽略不計〔正態(tài)分布)。3.計算加速時間的用途：確定汽車加速能力；傳動系最正確匹配；合理選擇發(fā)動機的排量。傳動系統(tǒng)設計方案的影響1.除行駛阻力和發(fā)動機特性的影響外，傳動系統(tǒng)設計方案和控制策略對車輛的動力性也有顯著影響。2.必須對每個檔位下的加速能力和爬坡能力逐一進行校核。3.由于CVT可以根據(jù)所需的功率任意選擇發(fā)動機的工作點，采用合理的控制策略，可使發(fā)動機始終工作在最大輸出功率的工況下，從而使車輛總可以獲得最正確的爬坡性能和加速性能?？傊苿恿椭苿訚摿僭O制動減速度為，那么所需的制動力Fb為采用電渦流緩速器和發(fā)動機制動的車輛下坡行駛穩(wěn)定性燃油經濟性汽車燃油經濟性：①指汽車以最少的燃油消耗完成單位運輸工作量的能力，它是汽車使用的主要性能之一；②在保證動力性的條件下，以盡量少的燃油消耗量經濟行駛的能力。汽車發(fā)動機的燃油經濟性：通常由有效燃油消耗率be(ge)或有效效率ηe來評價。因其不能反映發(fā)動機在具體汽車上的功率利用情況及行駛條件的影響，所以，它不能直接用于評價整車的燃油經濟性。評價指標①常選取單位行程的燃油消耗量，即L/100km，或單位運輸工作的燃油消耗量，即L/100tkm、L/kpkm。前者用于比擬相同容量的汽車燃油經濟性，也可用于分析不同部件(如發(fā)動機、傳動系等)裝在同一種汽車上對汽車燃油經濟性的影響；后者常用于比擬和評價不同容載量的汽車燃油經濟性。其數(shù)值越大，汽車燃油經濟性越差。②汽車燃油經濟性也可用單位量燃油消耗汽車所行駛的里程，即km/L作為評價指標，稱為汽車經濟性因數(shù)。例如，美國采用每加侖燃油能行駛的英里數(shù)，即MPG或mile/USgal。其數(shù)值越大，汽車燃油經濟性越好。汽車燃油經濟性試驗方法測定汽車燃油經濟性的試驗方法有多種。根據(jù)對各種使用因素的控制程度，試驗方法可分為以下幾類：不加控制的道路試驗；控制的道路試驗；道路循環(huán)試驗(包括等速油耗、加速油耗、制動油耗、怠速油耗等)；在室內實驗，如汽車底盤測功機(即轉鼓試驗臺)上的循環(huán)試驗。燃油消耗量計算〔1〕繪制發(fā)動機萬有特性圖〔2〕車輛在水平路面相對于風速uw以速度u勻速行駛，所需的驅動力〔3〕假設考慮轉矩損失，那么所需發(fā)動機轉矩為〔4〕所需的發(fā)動機缸內平均有效壓力pme〔5〕由車輛行駛速度u求得發(fā)動機轉速ne為〔6〕根據(jù)發(fā)動機萬有特性圖即可確定發(fā)動機相應的工況，得到該工況下的燃油消耗率，根據(jù)所需的功率及燃油密度，得到瞬時燃油消耗量里程燃油消耗量減少油耗的途徑可以從以下幾方面找出減少油耗的途徑〔1〕交通管理因素〔2〕車輛行駛阻力因素〔3〕盡可能地降低附屬設備〔空調、動力轉向等〕的消耗〔4〕提高傳動效率驅動與附著極限和驅動效率車輛所受的垂向力靜載、動載、坡道分量、空氣動力學分量車輛所受的垂向力車輛所受的縱向力前后軸的附著力由路面附著限制的加速或爬坡能力驅動效率制動性汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力，稱為汽車的制動性。制動性是汽車主動平安性的重要評價指標。制動性的評價指標包括：制動效能—制動距離與制動減速度；制動效能恒定性；制動時方向穩(wěn)定性。制動效能即制動距離和制動減速度。影響制動距離的因素：路面條件、載荷條件、制動初速度。制動效能的恒定性即抗熱衰退性能。制動時汽車的方向穩(wěn)定性：制動時汽車按給定路徑行駛的能力。即在制動中不發(fā)生跑偏、側滑或失去轉向能力的性能。制動強度附著率制動效率直線制動動力學分析理想制動力分配制動穩(wěn)定性分析前輪和后輪先報死時的運動車輛情況〔如上圖〕1〕制動過程中，如果只有前輪抱死或前輪先抱死拖滑，汽車根本上沿直線向前行駛，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)，但喪失轉向能力；2〕假設后輪比前輪提前一定時間先抱死拖滑，且車速超過某一數(shù)值，汽車在輕微的側向力作用下就會發(fā)生側滑，路面越滑、制動距離和制動時間越長，后軸側滑越劇烈。轉彎制動動力學分析制動力控制系統(tǒng)固定的制動力分配系統(tǒng)制動力調節(jié)系統(tǒng)制動過程的三種可能1〕前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；穩(wěn)定工況，但喪失轉向能力，附著條件沒有充分利用。2〕后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑；后軸可能出現(xiàn)側滑，不穩(wěn)定工況，附著利用率低。3〕前、后輪同時抱死拖滑；可以防止后軸側滑，附著條件利用較好。前、后制動器制動力的分配比例，將影響制動時前后輪的抱死順序，從而影響汽車制動時的方向穩(wěn)定性和附著條件利用程度。理想的前后制動器制動力分配曲線“理想”的條件是：前后車輪同時抱死。I曲線：在各種附著系數(shù)的路面上制動時，要使前、后車輪同時抱死，前、后輪制動器制動力應滿足的關系曲線。1.解析法確定I曲線由理想的條件可得消去變量作圖法確定I曲線1〕按照作圖，得到一組等間隔的45?平行線。線上任何一點都有以下特點：這組線稱為“等制動減速度線組”。2〕按作射線束具有固定比值的前、后制動器制動力與同步附著系數(shù)1.β線制動器制動力分配系數(shù)β：前、后制動器制動力之比為固定值時，前輪制動器制動力與汽車總制動器制動力之比。β線：實際前、后制動器制動力分配線。具有變化值的前、后制動器制動力的分配特性通過使用比例閥或載荷比例閥等制動力調節(jié)裝置，根據(jù)制動強度、載荷等因素，改變前、后制動器制動力的比值，使之接近于理想制動力分配曲線，滿足制動法規(guī)的要求。制動力分配曲線的設計兼顧制動穩(wěn)定性和最短制動距離但優(yōu)先穩(wěn)定性的原那么。轉折點的選擇一般低于I曲線。防抱制動裝置在制動過程中防止車輪被制動抱死，提高汽車的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力，縮短制動距離的平安裝置。系統(tǒng)的組成的液壓原理單輪模型為了分析方便，假設1〕車輪抱死過程很快，忽略車速的降低。2〕車輪的載荷是一個常數(shù)，F(xiàn)Z=mg。3〕附著力滑移曲線可以用兩直線段來近似，即4〕制動力矩是時間的線性函數(shù)。設車輪制動器的制動效能為Kef，制動輪缸的壓力=p0t，p0—液壓增長斜率。制動器的制動力矩Fs—輪缸面積；rk—制動器摩擦力的等效作用半徑。4.求解微分方程1〕當2〕當5.制動抱死過程制動滑移率S—制動滑移率；v—車輛行駛速度；vR—車輪圓周速度；r—車輪動力半徑；ω—車輪角速度。制動滑移率與車輪運動狀態(tài)的關系S＝０純滾動０﹤S﹤１邊滾動邊滑動S＝１純滑動結論：滑移率描述了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，說明滑移越嚴重。最正確滑移率范圍車輛的制動性能與輪胎的附著性能密切相關；輪胎的附著性能與輪胎的滑移率密切相關；附著力－滑移率特性曲線與路況、行駛工況密切相關；最正確滑移率范圍：；制動時的最差狀況：輪胎抱死。防抱死制動控制ABS的根本組成和工作原理由傳感器、電子控制元件〔ECU〕和執(zhí)行器三局部組成。ABS的控制技術ABS的布置及通道、ABS控制方式、ABS控制方法、ABS控制過程ABS的布置及通道四通道式、三通道式、雙通道式、單通道式ABS的布置及通道：四通道式ABS的布置及通道：三通道式ABS的布置及通道：二通道式ABS的布置及通道：單通道式ABS控制方式獨立控制、低選擇控制、高選擇控制、修正的獨立控制、智能選擇控制ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有專用通道，一個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。優(yōu)點：每個車輪的附著系數(shù)利用率到達最大值，以獲得最正確制動效果，制動距離短！缺點：對不對稱路面，由于附著系數(shù)不同，左右輪產生的路面制動力不同，導致車輛產生附加的橫擺力矩，使車輛難以控制，操縱性和方向穩(wěn)定性不太好！ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于預先抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較低的一側車輪；優(yōu)點：左右車輪產生的制動力相同，減少或消除了橫擺和轉向力矩；操縱性和方向穩(wěn)定性好！缺點：附著系數(shù)較高的一側車輪的附著系數(shù)得不到充分利用。制動距離加大！ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于后抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較高的一側車輪進行控制；優(yōu)點：附著系數(shù)得到充分利用；制動距離短！缺點：對于附著系數(shù)不對稱的路面，該控制方式會產生附加的橫擺力矩。降低制動時的方向穩(wěn)定性！修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。具體控制方式是，對一個車橋上的左右輪中附著系數(shù)低的一側車輪用獨立控制，附著系數(shù)高的另一側按一定的比例以低于最大附著系數(shù)利用率進行控制，或者使其控制壓力的建立時間推后一段。優(yōu)點：綜合了獨立控制和低選擇控制的優(yōu)點；制動距離較短！方向穩(wěn)定性較好！智能選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。左右輪附著系數(shù)相同:低選擇控制左右輪附著系數(shù)不同:當附著力低的一側其附著系數(shù)相對較高時，用低選擇控制；而其附著系數(shù)相對較低時，選擇系統(tǒng)趨向于高選擇控制。三通道四傳感器四個輪速傳感器、三個制動壓力調節(jié)器，前輪獨立控制，后輪按低選擇方式控制三通道三傳感器三個輪速傳感器、三個制動壓力調節(jié)器，前輪獨立控制，后輪按低選擇方式控制四通道四傳感器四個輪速傳感器、四個制動壓力調節(jié)器，對各個車輪進行獨立控制。ABS控制方法邏輯門限值控制、PID控制、模糊控制邏輯門限值控制dω/dt<an減壓；dω/dt>ap保壓，上一個是減壓過程；dω/dt<<ap增壓，上一個是保壓過程An-角減速度門限值；Ap-角加速度門限值。驅動防滑轉〔ASR〕系統(tǒng)一、概述1.什么是ASRASR是驅動防滑轉系統(tǒng)〔AccelerationSlipRegulation〕的簡稱，也稱為牽引力控制系統(tǒng)〔TractionControlSystem〕，簡稱為TCS或TRC。2.ASR的功用驅動防滑轉系統(tǒng)能在車輪開始滑轉時，降低發(fā)動機的輸出轉矩，同時控制制動系統(tǒng)，以降低傳遞給驅動車輪的轉矩，使之到達適宜的驅動力，使汽車的起步和加速到達快速而穩(wěn)定的效果。3.滑轉率及其與附著系數(shù)的關系1)滑轉率SA：滑轉成分在車輪縱向運動中所占的比例。SA=(rω-ν)/rω×100%式中：SA—車輪的滑轉率；r—車輪滾動半徑；ω—車輪旋轉角速度；ν—車輪中心的縱向速度。SA=0，純滾動；SA=100%，純滑轉；0<SA<100%，邊滾動邊滑轉。2)與汽車在制動過程中的滑移率相同，在汽車的驅動過程中，車輪與路面間的附著系數(shù)的大小隨著滑轉率的變化而變化?；D率及其與附著系數(shù)的關系二、ASR的控制原理1)發(fā)動機輸出功率〔輸出轉矩〕控制調整供油量：減少或中斷供油；調整點火時間：減小點火提前角或停止點火；調整進氣量：減小節(jié)氣門的開度；2)對驅動輪進行制動控制在發(fā)生打滑的驅動輪上施加制動力矩，使車輪轉速下降，把滑轉率控制在理想的范圍內該調節(jié)控制方式反響時間短，是防止滑轉的最迅速的一種方式。但在車輪速度較高的情況下，制動控制方式會影響汽車行駛的舒適性，穩(wěn)定性在高速的時候，作為發(fā)動機調節(jié)輸出轉矩控制的補充方式3)差速器鎖止控制路面兩側附著系數(shù)差異較大，低附著一側車輪打滑時，一定程度地鎖止差速器，使高附一側驅動輪的驅動力得以充分發(fā)揮。4)離合器、變速器換檔修正發(fā)現(xiàn)車輛驅動輪發(fā)生過度滑轉時，減弱離合器的結合程度，減小傳遞至驅動輪的轉矩通過改變傳動比，改變傳遞至驅動輪的轉矩車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP概述出現(xiàn)背景“麋鹿試驗”：在躲避突然出現(xiàn)在公路上的動物〔如瑞典北部山路上常出現(xiàn)的麋鹿〕或障礙物、路況突變等情形時，這種不制動高速躲避拐彎操作易引起車輛操縱失控。車輛狀態(tài)：ABS、TCS不工作；可能出現(xiàn)側滑、缺乏或過度轉向；可采取措施：主動轉向技術、制動/驅動主動控制技術等。最有效措施：主動制動的橫擺控制ESP。常見稱謂：DSC-DynamicStabilityControl；MazdaESC-ElectronicStabilityControl；HondaESP-ElectronicStabilityProgramme；AudiVDC-VehicleDynamicControl；NissanVSA-VehicleStabilityAssist；HyundaiVSC-VehicleStabilityControl；Toyota事故統(tǒng)計：梅賽德斯.奔馳公司：ESP被作為奔馳乘用車標準配置后，2000/2001年度奔馳乘用車的事故率比1999/2000年度下降15%；瑞典國家公路管理局的ClaesTingvall研究了2000~2002年瑞典的交通事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：在濕滑路面上，ESP使汽車交通事故率降低了23.4%~31.5%；在冰雪路面上，ESP使汽車交通事故率降低了26.1%~38.2%；2003年日本MasamiAga和AkioOkada：通過研究日本交通事故綜合分析中心的三款Toyota轎車五年事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：ESP能夠降低汽車35%的單車事故率、30%的正面碰撞事故及15%的致命事故；美國高速公路平安管理署〔NHTSA〕在分析美國七個州1997年到2004年的交通事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：ESP可以減少34%乘用車單車事故以及59%的SUV單車事故；安裝ESP后轎車單車致命事故下降30～50%、SUV類事故降低50～70%！裝配情況2007年歐洲新乘用車ESP裝備率約50%、日本為33%、韓國為11%、美國為56%、中國為3%；在美國，根據(jù)NHSTA的要求：2009年9月~2010年8月ESP裝車率到達75%；2010年9月到2011年8月ESP裝車率要到達95%；福特汽車公司宣布該公司將在2009年底前在所有新車上安裝電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)；通用汽車公司宣布方案在2010年之前將電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)作為所有車型的標準配置；歐盟提議2012年所有新車型及2014年所有車都將強制安裝ESP；ESP開展歷史1992年BMW公司和Bosch公司合作，在ABS/ASR的根底上開發(fā)了汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)〔DSC〕，應用于BMW850Ci轎車上。1995年，ESP批量裝備于奔馳S600上以及S-Class上。1996年BMW公司和Bosch公司合作推出了第三代DSC，1999年奔馳將ESP作為其轎車的標準配置；2002年博世開發(fā)出ESP8系列〔重量、控制器內存56kB〕；2005年開始生產升級版〔ESPplus，重量、控制器內存768kB〕；2006年開發(fā)出至尊般〔ESPpremium〕；方案2011年開發(fā)出ESP9系統(tǒng)〔重量減少15%、控制器內存達2MB〕。國外：博世、德國大陸〔ContinentalTeves〕、日本電裝、ADVICS、韓國萬都、美國德爾福；國內：吉林大學、清華大學、同濟大學等的理論及試驗研究。根本組成：1.帶有ECU液壓調節(jié)器；2.輪速傳感器；3.方向盤轉角傳感器；4.側向加速度傳感器5.橫擺角速度傳感器；6.發(fā)動機管理系統(tǒng)。液壓調節(jié)器是ESP控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行機構，為了提高響應速度，比ABS/TCS液壓調節(jié)器多了預壓泵〔PrechargePump〕和壓力生成器〔PressureGenerator〕。根本原理：通過外圍的傳感器收集方向盤的轉角、側向加速度、橫擺角速度、節(jié)氣門開度等信息，ECU根據(jù)這些信息，通過計算后判斷汽車要正常平安行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，然后由ECU發(fā)出指令，調整發(fā)動機的轉速和車輪上的制動力，修正汽車的過度轉向或缺乏轉向，從而保證汽車的行駛平安。缺乏轉向：當控制系統(tǒng)認為出現(xiàn)缺乏轉向時，對位于彎道內側的后輪實施瞬時制動，于是也產生一個與橫擺方向相同的橫擺力矩。此外還獲得了兩個附帶的減少缺乏轉向傾向的因素：制動引起的車速降低；由于差速器的作用，對