Análise do comportamento dinâmico de um veículo leve 4x4 com sistema de controle de tração

Abstract

Com o objetivo de projetar veículos seguros, eficientes e que otimizam o consumo de combustível, diversos sistemas foram desenvolvidos, tais como os freios ABS, os sistemas de controle de tração (TCS) e a transmissão continuamente variável, entre outros. O TCS permite a aceleração do veículo sem que haja deslizamento excessivo dos pneus em relação ao solo, melhorando a dirigibilidade, o desempenho e a segurança. Já a CVT altera continuamente a relação de transmissão da caixa de mudanças, permitindo que o motor trabalhe, na medida do possível, próximo à hipérbole de potência máxima. Nesse contexto, o presente trabalho tem por finalidade apresentar a análise de um sistema de controle de tração e seus efeitos sobre as dinâmicas longitudinal e vertical de um veículo 4x4. Um sistema de inferência nebulosa é utilizado no projeto do controlador. Em todo o trabalho, é empregada a abordagem de fluxo de potência, que possibilita explorar a modularidade, dividindo o sistema em subsistemas de menor complexidade. A modelagem computacional envolve o motor, todo o sistema de transmissão, rodas e pneus. Toda a modelagem é realizada no ambiente SIMULINK®, do MATLAB®. O sistema de transmissão é composto por caixa de mudanças, diferencial central epicicloidal e diferenciais abertos. São comparadas as caixas de mudanças sequencial e CVT. Além disso, é modelado um sistema de transmissão de veículo 4x4 com diferencial epicicloidal. A dinâmica de uma CVT mecânica é estudada segundo a abordagem de fluxo de potência e o modelo é avaliado por meio de simulações do seu funcionamento individual. O sistema de transmissão foi também modelado utilizando a biblioteca SIMDRIVELINE®, que utiliza sinais físicos, com informações de torque e velocidade angular, e que apresentam uma interface mais próxima à realidade. Para a análise da dinâmica vertical, um modelo simplificado, com parâmetros equivalentes para a suspensão e 3 graus de liberdade (arfagem, movimento vertical e inclinação lateral do chassi) é empregado, já que o foco do estudo são os efeitos sobre o centro de gravidade do chassi, e consequentemente nos ocupantes do veículo. Verifica-se ao final a adequação da lógica nebulosa no projeto de um TCS, o melhor desempenho de veículos que o utilizam e os efeitos, embora pequenos, desse controle sobre os movimentos do chassi.