基于ADVISOR的汽車動(dòng)力性仿真研究

姜銀煥

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011）

0 引言

ADVISOR又稱高級(jí)車輛仿真模擬軟件（Advanced vehicle simulatorOR），該軟件是由德國(guó)汽車性能研究實(shí)驗(yàn)室KHBVF開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，其主要是用于對(duì)汽車各種性能仿真測(cè)試，ADVISOR可以針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車輪軸承、減速器等多個(gè)部件建立相應(yīng)的仿真模塊，能精準(zhǔn)的對(duì)汽車整車性能參數(shù)進(jìn)行仿真模擬，具有精度高、建模快、參數(shù)計(jì)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車開(kāi)發(fā)仿真中[1]。近年來(lái)，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，對(duì)汽車的各種性能也有了更高的要求，比如節(jié)能性能、動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、操控穩(wěn)定性能等，其中最關(guān)鍵的就是汽車的動(dòng)力性能，因?yàn)閯?dòng)力性能可以提高汽車用戶的駕駛體驗(yàn)感，也是汽車開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的性能指標(biāo)，為此提出基于ADVISOR的汽車動(dòng)力性仿真研究，對(duì)提高汽車動(dòng)力性能具有重要意義。

1 基于ADVISOR建立汽車仿真模型

在對(duì)汽車動(dòng)力性仿真之前，首先需要根據(jù)汽車的各種參數(shù)，利用ADVISOR建立一個(gè)汽車仿真模型，參數(shù)包括汽車行駛、汽車驅(qū)動(dòng)力、行駛阻力、傳動(dòng)比、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率等[2]。在ADVISOR仿真軟件中設(shè)定汽車行駛方程式如下：

公式（1）中，Gt為汽車驅(qū)動(dòng)力；表示作用在汽車驅(qū)動(dòng)軸承上的轉(zhuǎn)矩；r表示汽車車輪的半徑[3]。汽車在行駛過(guò)程中會(huì)受到多種阻力，其計(jì)算公式為：

公式（4）中，α為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率；l為汽車傳動(dòng)系效率；bg為汽車總重量；g為汽車重力加速度；f為汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)；Gs為汽車阻力系數(shù)；A為汽車最高車速[5]。

基于ADVISOR的汽車爬坡性能分析，以汽車滿載狀態(tài)下，行駛在正常路面上，不計(jì)加速阻力時(shí)，最大爬坡度為：

f表示最大坡度，F(xiàn)為一定檔位下的汽車驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)I表示汽車行駛狀態(tài)下所受的滾動(dòng)阻力，F(xiàn)W表示汽車行駛狀態(tài)下所受的空氣阻力。

汽車的動(dòng)力性能還包括加速性能，加速時(shí)間又可細(xì)化為起步時(shí)的加速時(shí)間和超車狀態(tài)下的加速時(shí)間，公式如下：

公式（6）中，ut表示加速度，δ表示汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，表示車輛行駛時(shí)的加速度，單位為m/s2。

利用上述公式計(jì)算出汽車的實(shí)際參數(shù)，并將其輸入到ADVISOR模擬軟件相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定欄中，建立汽車仿真模型，下表1為ADVISOR汽車整車參數(shù)輸入表。

表1 ADVISOR汽車整車參數(shù)輸入表

根據(jù)上表輸入到ADVISOR仿真軟件中，即可建立一個(gè)完整的汽車仿真模型，然后根據(jù)模擬汽車的市場(chǎng)定位，設(shè)定一個(gè)汽車動(dòng)力性能目標(biāo)，此次針對(duì)汽車的動(dòng)力性仿真需求，重點(diǎn)對(duì)汽車的加速性能和爬坡性能進(jìn)行分析，所以汽車動(dòng)力性能目標(biāo)為汽車最大爬坡度和最大加速速度。

2 汽車動(dòng)力性仿真與結(jié)果分析

ADVISOR軟件內(nèi)設(shè)置有整車模型等關(guān)于汽車的各種模型，并可以進(jìn)行相關(guān)計(jì)算與數(shù)據(jù)整理，只需要將汽車內(nèi)各零部件的參數(shù)輸入ADVISOR軟件，即可獲得汽車的模型，并根據(jù)需要選擇道路運(yùn)行路況，在一段時(shí)間的模擬后，獲取汽車的動(dòng)力性能數(shù)據(jù)，得到仿真結(jié)果。

2.1 汽車動(dòng)力性仿真

此次根據(jù)《國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)汽車動(dòng)力性工況》，設(shè)定汽車仿真模型步長(zhǎng)為1s，循環(huán)次數(shù)為3次，并利用ADVISOR模擬出汽車行駛道路環(huán)境，將風(fēng)阻系數(shù)設(shè)定為0.55，汽車行駛環(huán)境溫度設(shè)定為15℃，汽車的換擋時(shí)間為0.85s，對(duì)仿真汽車模型進(jìn)行測(cè)試，分別測(cè)試10-70min汽車加速成績(jī)[6]。測(cè)試前，需對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，明確汽車的整體性能。

圖1 汽車仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

在對(duì)汽車仿真模型進(jìn)行循環(huán)工況下測(cè)試后，ADVISOR會(huì)自動(dòng)記錄汽車的速度數(shù)據(jù)，并根據(jù)汽車速度數(shù)據(jù)智能繪制出汽車速度變化曲線，根據(jù)汽車的速度變化情況即可得到汽車的最高車速以及汽車的爬坡度，將其與事先設(shè)定的汽車動(dòng)力性目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而得到汽車的動(dòng)力性能，以此完成基于ADVISOR的汽車動(dòng)力性仿真。

2.2 汽車動(dòng)力性能分析

通過(guò)汽車動(dòng)力性能仿真發(fā)現(xiàn)，汽車仿真測(cè)試中，實(shí)際最高車速為147km/h，預(yù)計(jì)目標(biāo)為120km/h，仿真結(jié)果達(dá)到了預(yù)計(jì)目標(biāo)，最大爬坡度為25.3%，預(yù)計(jì)最大爬坡度為25%，測(cè)試值沒(méi)有達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，續(xù)駛里程為112km，預(yù)期目標(biāo)為110km，在該性能上，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。通過(guò)汽車動(dòng)力性能仿真研究，明確汽車的真實(shí)動(dòng)力性能，為汽車性能優(yōu)化做基礎(chǔ)。如表2所示。

表2 汽車動(dòng)力性能測(cè)試數(shù)據(jù)

3 結(jié)語(yǔ)

此次結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用ADVISOR對(duì)汽車動(dòng)力性進(jìn)行了仿真研究，有利于汽車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)后期動(dòng)力性能參數(shù)優(yōu)化，提高汽車動(dòng)力性能，對(duì)研究基于ADVISOR的汽車動(dòng)力性仿真具有重要的借鑒價(jià)值，同時(shí)此次研究也具有良好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于此次研究時(shí)間有限，雖然取得了一定的研究成果，但此次僅對(duì)汽車動(dòng)力性能進(jìn)行了仿真研究，在研究?jī)?nèi)容上還存在一些不足之處，今后會(huì)對(duì)汽車經(jīng)濟(jì)性能以及節(jié)能性能進(jìn)行研究，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。