Acronim: ireal

3.2.Investigări privind influenţa pneurilor asupra dinamicii autovehiculului folosind prototipul virtual al automobilului

3.2.1.Teste de accelerare – frânare folosind diferite setări ale pneului

La acest experiment de prototipare virtuală obiectivul principal a fost determinarea influenţei coeficientului de aderenţă a pneului asupra capacităţile de accelerare şi de frânare ale autovehiculului.

Pentru acest scop a fost conceput un test cu prototipul virtual al autovehiculului la care modelul de pneu a fost parametrizat. Sunt studiate trei cazuri cu diferite setări ale coeficienţilor de aderenţă ale pneurilor: μ = [0.85; 0.65; 0.35].

Fig. 3.14. Poziţia pedalei de acceleraţie pentru testul de accelerare – frânare

La acest experiment, pentru controlul acceleraţiei autovehiculului a fost generat un semnal trapezoidal (fig. 3.2). Acest semnal reprezintă poziţia pedalei de acceleraţie la care 1 înseamnă acceleraţia maximă, pentru care autovehiculul atinge viteza de 17.35 m/s. Simularea a fost rulată pentru un interval de timp de 18 s, pentru care a fost monitorizat distanţa parcursă şi viteza autovehiculului pentru fiecare caz în parte.

Fig. 3.15. Teste de accelerare – frânare: deplasarea autovehiculului ( μ = [0.85; 0.65; 0.35])	Fig. 3.16. Teste de accelerare – frânare: viteza autovehiculului ( μ = [0.85; 0.65; 0.35])

Figura 3.3 prezintă deplasarea autovehiculului în timpul simulării pentru cele trei cazuri ale coeficienţilor de aderenţă μ = [0.85; 0.65; 0.35]. Se poate observa că distanţa parcursă de automobil în timpul simulării scade cu scăderea aderenţei. În figura 3.4 este prezentat viteza autovehiculului. În această figură se poate observa că pentru cazul când pneurile au un coeficient de aderenţă μ = 0.85 automobilul atinge mai repede viteza maximă decât la celelalte cazuri şi revine în repaus mai repede. Cazul cel mai rău este pentru μ = 0.35 la care automobilul nici nu poate să atingă viteza maximă. Aceste rezultate sunt motivate prin faptul că forţele la roată depind de coeficientul de aderenţă, în sensul că pentru un coeficient de aderenţă mărită se pot obţine forţe mai mari la roată şi astfel şi o acceleraţie al autovehiculului şi capacităţi de frânare mai bune.

3.2.2.Teste dinamic de evitarea obstacolului – comparare suspensie supraviratorie cu cel subviratoriu

La acest experiment de prototipare virtuală obiectivul principal a fost determinarea influenţei coeficientului de aderenţă a pneului asupra caracteristicii de virare al automobilului la un test de evitarea obstacolului la o viteză de 16.5 m/s.

Pentru acest scop a fost conceput un test cu prototipul virtual al autovehiculului la care acceleraţia autovehiculului a fost controlat conform unui semnal trapezoidal (fig. 3.5).

Fig. 3.17. Poziţia pedalei de acceleraţie

În acest test este simulat evitarea unui obstacol la o anumită viteză. Controlul poziţiei volanului a fost realizat conform unei semnale triunghiulare (fig. 3.6). Conform acestei semnale, în secunda 10 al simulării, se roteşte volanul spre stânga după care în sensul opus şi volanul este readus în poziţia iniţială de 0 grade. Manevra durează 4 secunde.

Fig. 3.18. Poziţia pedalei de acceleraţie

Sunt studiate două cazuri:

• 
  În primul caz pneurile de pe puntea din spate au un coefficient de aderenţă mai scăzută, simulând cazul când sunt montate pneuri noi în faţă şi pneuri uzate în spate.
  
• 
  În al doilea caz pneurile de pe puntea din faţă au un coefficient de aderenţă mai scăzută, simulând cazul când pneurile noi sunt montate în spate iar cele pneuri uzate în faţă.
  

În timpul simulării este monitorizat viteza şi poziţia automobilului. Rezultatele simulării sunt prezentate în figurile 3.7 şi 3.8.

După cum se poate observa în primul caz autovehiculul are un comportament supraviratoriu. Astfel unghiul de deviere laterală al roţilor din faţă este mai mic decât cel al roţilor spate şi deci, automobilul are o capacitate de viraj excesivă. În acest caz deraparea roţilor din spate începe înaintea celor din faţă.

În cazul al doilea autovehiculul are un comportament subviratoriu, însemnând că unghiul de deviere laterală al roţoilor din faţă este mai mare decât cel al roţilor din spate şi deci, automobilul are o capacitate de viraj insuficientă. În acest caz deraparea roţilor din spate începe după celor din faţă.

Fig. 3.19. Teste de accelerare – frânare: deplasarea autovehiculului ( μ = [0.85; 0.65; 0.35])	Fig. 3.20. Teste de accelerare – frânare: viteza autovehiculului ( μ = [0.85; 0.65; 0.35])

Dacă analizăm figurile 3.7 şi 3.8 putem observa că în primul rând automobilul parcurge o distanţă mai mică după axa OX şi atinge o viteză mai mică în cazul când roţile cu aderenţă scăzută sunt în faţă. Acest lucru se datorează faptei că datorită aderenţei scăzute sunt generate forţe mai mici de pneu şi ca atare şi acceleraţia respectiv frânarea autovehiculului este mai scăzut.

Pe de altă parte observăm că în cazul când roţile cu aderenţă scăzută sunt în faţă devierea automobilului de la traectoria dorită este mai scăzută. În cazul când roţile cu aderenţă scăzută sunt în spate, automobilul are un comportament supraviratoriu. În urmare automobilul virează excesiv, mai mult începe să se învârte incontrolabil.

Din această analiză a influenţei aderenţei pneurilor asupra maneabilităţii autovehiculului rezultă că, pentru obţinerea unei siguranţe de circulaţie corespunzătoare, este nevoie pe cât posibil ca autovehicolul să aibă o capacitate de virare insuficientă, adică un comportament subviratoriu.