sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2024-21-5-736-754CMUWCBsibadi-1888Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTИсследование процесса функционирования системы управления подключаемого полного привода колёсных транспортных средств на стендах с беговыми барабанамиInvestigation of control system operation in plug-in four-wheel drive of wheeled vehicles on roller test bencheshttps://orcid.org/0009-0002-8329-6785ФедотовА. И.FedotovA. I.

Александр Иванович Федотов, д-р техн. наук, проф., заведующий кафедрой

кафедра «Автомобильный транспорт»

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Scopus Author ID: 56341065000, Researcher ID: AAZ-7059-2021

Alexander I. Fedotov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Head of the Department

Department of Automobile Transport

664074; 83 Lermontov str.; Irkutsk

Scopus Author ID: 56341065000, Researcher ID: AAZ-7059-2021

fai.abs@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6709-4820ЯньковО. С.YankovO. S.

Олег Сергеевич Яньков, канд. техн. наук, доц.

кафедра «Автомобильный транспорт»

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Scopus Author ID: 57212165852, Researcher ID: AAG-5898-2022

Oleg S. Yankov, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor

Department of Automobile Transport

664074; 83 Lermontov str.; Irkutsk

Scopus Author ID: 57212165852, Researcher ID: AAG-5898-2022

yos913005@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8467-4804УхватовД. О.UkhvatovD. O.

Дмитрий Олегович Ухватов, аспирант

кафедра «Автомобильный транспорт»

664074; ул. Лермонтова, 83; Иркутск

Dmitrii O. Ukhvatov, postgraduate student

Department of Automobile Transport

664074; 83 Lermontov str.; Irkutsk

dim.ia@mail.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation202405112024215736754Copyright © Федотов А.И., Яньков О.С., Ухватов Д.О., 20242024Федотов А.И., Яньков О.С., Ухватов Д.О.Fedotov A.I., Yankov O.S., Ukhvatov D.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1888   Введение

   Введение. Современные колёсные транспортные средства оснащаются системами управления подключаемым полным приводом, увеличивающими их проходимость, устойчивость и управляемость. Ярким примером является система AWD (All-wheel drive), применение которой позволяет получить наибольшую эффективность подключаемого привода по сравнению с постоянным полным приводом. Для обеспечения и поддержания эффективности и безопасности транспортных средств с системами управления подключаемым полным приводом необходимо проведение исследования процесса функционирования этих систем, причём как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. Наибольшее распространение получили дорожные методы испытаний рассматриваемых систем, которые не всегда реализуемы в условиях предприятий, осуществляющих производство, испытания и экспертизу транспортных средств, а также на станциях технического обслуживания, сервисных центрах и других организациях автомобильной отрасли.

   Материалы и методы

   Материалы и методы. Для выполнения аналитических исследований использовался разработанный комплекс математических моделей, содержащих модели подсистем «Транспортное средство» и «Стенд». Описание моделей выполнено в программном комплексе «Универсальный механизм – 9». Проведение экспериментальных исследований процесса функционирования автомобиля с автоматизированной системой AWD выполнялось на полноопорном мультифункциональном стенде с беговыми барабанами ИРНИТУ. В качестве объекта исследований использовался автомобиль Volvo S60 2.5T AWD с муфтой Haldex II поколения.

   Результаты исследования и их анализ. В ходе аналитических и экспериментальных исследований получены результаты процесса функционирования транспортного средства при имитации его разгона с буксованием ведущих колёс как передней, так и задней оси: силы тяги на ведущих колёсах и скорости колёс.

   Заключение

   Заключение. Полученные результаты аналитических исследований и их соответствие с результатами экспериментов показывают возможность проведения качественных и количественных исследований автомобилей с системами управления подключаемым полным приводом на стендах с беговыми барабанами. Использование комплекса математических моделей позволит в дальнейшем разрабатывать уникальные стендовые методы и реализующее эти методы оборудование для выполнения исследования эксплуатационных свойств современных транспортных средств.

   Introduction

   Introduction. Modern wheeled vehicles are equipped with plug-in all-wheel drive control systems that increase their trafficability, stability and controllability. A good example is the AWD (All-wheel drive) system, which provides the highest efficiency of a plug-in drive compared to a permanent all-wheel drive. In order to ensure and maintain the efficiency and safety of vehicles with plug-in all-wheel drive control systems, it is necessary to investigate their functioning during manufacture and operation stages. Road testing methods are the most widespread methods for testing the systems under consideration. However they are not always feasible in the conditions of enterprises which provide testing and examination of vehicles, as well as in the conditions of service stations, service centers and other organizations of the automotive industry.

   Materials and methods

   Materials and methods. For the purpose of analytical research, a developed set of mathematical models containing the “ Vehicles “ and the “Stand” subsystems models was used. The description of the models is completed with the software package “Universal mechanism-9”. Experimental studies of operation of the vehicle with an automated AWD system were carried out on a full-support multifunctional stand with IRNIT running drums. The Volvo S60 25T AWD automobile with Haldex clutch of II generation was used as a research object.

   Results and discussion. In the course of analytical and experimental studies, the results of investigating vehicle operation were obtained by simulating acceleration with the slipping of the driving wheels of both the front and rear axles: the traction force on the driving wheels and the wheel speed.

   Conclusion

   Conclusion. The results of this analytical research and their correspondence to the results of experimental study show the possibility of conducting qualitative and quantitative testing of automobiles with plug-in all-wheel drive control systems on roller test benches. The use of a complex of mathematical models will further allow for the development of unique bench methods and equipment to carry out research on the operational properties of modern vehicles.

системы управления подключаемым полным приводомAWDстенд с беговыми барабанамиматематическая модельмуфта Haldexисследование эксплуатационных свойств автомобиляcontrol systems for plug-in all-wheel driveAWDstand with running drumsmathematical modelHaldex couplingstudy of the operational properties of vehiclesАвторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах и методахThe authors have no financial interest in the presented materials or methodsReferencesБахмутов С.В., Куликов И.К., Барашков А.А. Исследование динамических характеристик автомобиля с системами активной безопасности посредством виртуальных и дорожных испытаний // Труды НАМИ. 2016. № 265. С. 53–65.Bakhmutov S.V. S.V., Kulikov I.K., Barashkov A.A. Investigation of the dynamic characteristics of a car with active safety systems through virtual and road tests. Trudy NAMI. 2016; 265: 53-65. (in Russ.)Заватский А.М., Харитонов С.А. Имитационное моделирование критических режимов, выявленных при эксплуатации систем автоматически подключаемого полного привода // Труды НАМИ. 2018. № 2 (273). С. 26–34.Zavatskiy A.M., Kharitonov S.A. Simulation of the critical modes of automatically connected fourwheel drive systems detected in operation. Trudy NAMI. 2018; (2): 26–34. (In Russ.)Zavatsky A.M., Keller A.V., Shadrin S.S., Makarova D.A., Furletov Y.M. Development of an Electric All-Wheel-Drive Simulation Model Used to Test Torque Distribution Algorithms. Energies 2023, 16, 7144. doi: 10.3390/en16207144 Ascosta M., Kanarachos S., Blundell M. Road Friction Virtual Sensing A Review of Estimation Techniques with Emphasis on Low Excitation Approaches // Applied Sciences. 2017. Vol. 7(12).Zavatskii A., Zavatskii M., Veduta O. Applying Simulation for the Development of Active All-wheel-drive Systems. International Journal of Applied Exercise Physiology. 2023; Vol. 8 No. 3.1 (in Russ.)Bill Post, Xiaodi Kang and Theodore Klaus, «The Influence of Direct Yaw Control AWD Systems on Vehicle Stability and Response in All Driving Conditions», SAE Technical Paper 2008-01-059, 2008Bill Post, Xiaodi Kang and Theodore Klaus, «The Influence of Direct Yaw Control AWD Systems on Vehicle Stability and Response in All Driving Conditions», SAE Technical Paper 2008-01-059, 2008Ghosh J., Tinoli A., Amati N. A Torque Vectoring Strategy for Improving the Performance of a Rear-Wheel-Drive Electric Vehicle // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). Montreal. 2015.Ghosh J., Tinoli A., Amati N. A Torque Vectoring Strategy for Improving the Performance of a Rear-Wheel-Drive Electric Vehicle. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). Montreal. 2015.Huang, T., Zhao, J., and Li, H., “Research on Stability Control of a Rear Wheel Distributed Drive Electric Formula SAE Vehicle Based on Differential Drive,” SAE Technical Paper 2020-01-5234, 2020.Huang T., Zhao J., and Li H., Research on Stability Control of a Rear Wheel Distributed Drive Electric Formula SAE Vehicle Based on Differential Drive, SAE Technical Paper 2020-01-5234, 2020.Ghosh J., Tinoli A., Amati N. A Torque Vectoring Strategy for Improving the Performance of a Rear-Wheel-Drive Electric Vehicle // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). Montreal. 2015, DOI: 10.1109/VPPC.2015.7352887.Ghosh J., Tinoli A., Amati N. A Torque Vectoring Strategy for Improving the Performance of a Rear-Wheel-Drive Electric Vehicle. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). Montreal. 2015, DOI: 10.1109/VPPC.2015.7352887.Lenssen, D., Bertipaglia, A., Santafe, F., and Shyrokau, B., “Combined Path Following and Vehicle Stability Control using Model Predictive Control,” SAE Technical Paper 2023-01-0645, 2023, DOI: 10.4271/2023-01-0645.Lenssen D., Bertipaglia A., Santafe F., and Shyrokau B. Combined Path Following and Vehicle Stability Control using Model Predictive Control, SAE Technical Paper 2023-01-0645, 2023, DOI: 10.4271/2023-01-0645.Lu Q., Gentile P., Tota A., Sorniotti A., Gruber P., Costamagna F., De Smet J., “Enhancing vehicle cornering limit through sideslip and yaw rate control. Mechanical Systems and Signal Processing. 2016. 75, pp. 455–472.Lu Q., Gentile P., Tota A., Sorniotti A., Gruber P., Costamagna F., De Smet J., Enhancing vehicle cornering limit through sideslip and yaw rate control. Mechanical Systems and Signal Processing. 2016; 75: 455-472.Анкинович Г.Г., Вержбицкий А.Н., Жилейкин М.М. Метод определения параметров движения двухосных колесных машин для обеспечения работы системы динамической стабилизации // Известия ВУЗов. Сер. «Машиностроение». 2017. № 4. С. 11–20.Ankinovich G.G., Verzhbitsky A.N., Zhileikin M.M. A method for determining the motion parameters of biaxial wheeled vehicles to ensure the operation of a dynamic stabilization system. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2017; 4: 11-20. (in Russ.)Guo, J. Integrated Control of Variable Torque Distribution and Electronic Stability Program Based on Slip Angle Phase/ Guo. J. – 2011 International Conference on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology (EMEIT). 2011. P. 133–141, DOI: 10.1109/EMEIT.2011.6023881.Guo J. Integrated Control of Variable Torque Distribution and Electronic Stability Program Based on Slip Angle Phase. 2011 International Conference on Electronic and Mechanical Engineering and Information Technology (EMEIT). 2011: P.133–141, DOI:10.1109/EMEIT.2011.6023881.Ухватов Д.О., Яньков О.С., Федотов А.И. [и др.] Процесс функционирования КТС с автоматизированной системой полного привода на стенде с беговыми барабанами // Грузовик. 2024. № 8. С. 12–16. DOI: 10.36652/1684-1298-2024-8-12-16.Ukhvatov D.O., Yankov O.S., Fedotov A. The process of functioning of a CCC with an automated all–wheel drive system on a stand with running drums. Truck. 2024; No. 8: 12–16. DOI: 10.36652/1684-1298-2024-8-12-16. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.