Impala в Simulink

[ineganov]

Угорел я тут намедни по хардкору, матлабу и симулинку. Ну и решил замоделить Импалу'96.

Собственно, имеется в виду одномерная модель динамики автомобиля, с учетом аэродинамики и скольжения шин. Ну и всяческой механики, естественно: собственно, мотора, коробки и бублика. Интересовал меня, собственно, разгон 0-100 и то, как на него влияет главная пара.

 

Мотор был замоделен вот по этой картинке:

 

 

Это динамометрические данные с реального мотора с импальими головами. Максимальный крутящий момент чуточку ниже заявленного в паспортных данных и это как раз то, что нужно, ибо реализм -- наше всё. Отсечку я поставил на 5700, как и заявлено производителем. Максимальная мощность мотора при этом составила 260 л.с. Крутящий момент от 500 до 1500 я нигде не нашел, но, насколько я понимаю, он сильно ниже максимального, что и было учтено. Мотор раскручивался с 700 об/мин.

 

Общий вид модели:

 

Коробка -- 4L60E, замоделена как 4 простых (не планетарных) передачи, без учета потерь на вязкость и трение. Переключалка -- "ручная". Передачи я переключал по достижению 5700 об/мин. Динамика, собственно, автомобиля считалась из следующих исходных данных:

 

Масса: 2300 кг

Размерность колес: 235/75R15

Коэффициент лобового сопротивления: 0.34 (по данным педивикии. Кстати, ниже, чем у Aston-Martin! )

Площадь лобовой поверхности: 3 м^2

 

Покрышки я моделировал разные, чтобы было с burnout'ом и без него. Собственно, наибольший интерес представляет собой случай хороших покрышек и отсутствия отжига.

 

Главная пара: варьировалась. Я ставил 2.56, 3.08 и 3.42.

 

Собственно, дальше самое интересное: результаты.

Итак, разгон от нуля до 60 миль в час

 

-- с парой 2.56

 

 

-- c парой 3.08:

 

 

-- c парой 3.42

 

 

Ну и для примера, как это выглядит с burnout'ом:

 

 

Ну и уж еще, до кучи, вариант с парой 3.08, максимальная скорость, все передачи:

 

Собственно, 147 миль в час (236 км/ч) стремительная Импала развивает в моём матлабе.

 

 

Результаты расчетов меня несколько удивили. С одной стороны, разгон до 60 миль в час составил примерно 7.4 секунды, что чуть медленнее паспортного -- именно это и ожидалось, т.к. мотор взят не идеальный, а загрузка машины -- почти полная. С другой стороны, главная пара на разгон почти не влияет. Собственно, в первом приближении -- и не должна, так как выигрыш в крутящем моменте компенсируется проигрышем в угловой скорости. Но имеются показания свидетелей, которые утверждают, что замена главной пары на более короткую делает машину более динамичной. В принципе, это вполне возможно за счет эффектов второго порядка, но мне не ясно, каких. Моей модели, судя по всему, тоже не ясно. Ну то есть, есть, конечно, небольшая разница в скорости набора первых 20 миль в час, но на какие-то копейки. Есть еще некоторые сомнения в модели бублика, ибо точных данных по импаловскому булику как-то не обнаружилось. Но, кмк, мой бублик вполне разумен и адекватен. Ну и опять же, эти бубликовые дела влияют только на набор первых 20 миль в час.

 

Собственно, товарищи учёные! Как влияет главная пара на динамику автомобиля IRL и почему? В частности, что я еще мог не учесть?

Отвечайте нам, а то... мы напишем в Спортлото.

[ЛюбительФордов]

Собственно, товарищи учёные! Как влияет главная пара на динамику автомобиля IRL и почему? В частности, что я еще мог не учесть?

Отвечайте нам, а то... мы напишем в Спортлото.

 

потому что тока заменой пары не получить заметного прихода. Да мотор будет лучше и быстрее выкручиваться, но так же вполне можно получить лишний шифтпойнт. Ощутимо получить приход заменой пары можно во первых приличной заменой, типа 2.73 на 4.06 и на трассе с постоянными разгонами-торможениями, ну и желательно с ручной коробкой.

В данном случае приход можно получить изменив шифтпойнт или переключаясь вручную, выкручивая мотор в макс мощность, что в стоке не происходит.

[ineganov]

потому что тока заменой пары не получить заметного прихода. Да мотор будет лучше и быстрее выкручиваться, но так же вполне можно получить лишний шифтпойнт. Ощутимо получить приход заменой пары можно во первых приличной заменой, типа 2.73 на 4.06 и на трассе с постоянными разгонами-торможениями, ну и желательно с ручной коробкой.

 

Ну так-то да -- это и с моделью согласуется. Не особенно согласуется с агентурными данными, которые, по-идее, практика и поэтому "критерий истины". Хотя точность их оставляет желать, т.е. замеров "до" и "после", насколько я знаю, никто не делал. Разве что, американцы.

 

В данном случае приход можно получить изменив шифтпойнт или переключаясь вручную, выкручивая мотор в макс мощность, что в стоке не происходит.

 

Опять да. Точка, в которой происходит переключение, существенно влияет на результат. В принципе, в пределах 2.56 - 3.73 до 60 миль в час только одно переключение. Выходит, что от него и зависит разгон, по большей части. Но мне непонятно, зачем шифтпойнт менять: 4L60E очень хорошо все переключает в режиме "в пол". Во всяком случае, у меня на стоковой коробке переключение происходит выше, чем на 5300 -- точнее просто не смотрел.

[DRB]

А бублик при тапке в пол блокируется на 55 мпх?

[dent2410]

а вот еще помнится был случай, когда вынужденная замена большого моста с 3.08 на маленький с 2.73 на коприсе с 5.7 тби внезапно привела чуть-ли не к улучшению динамических характеристик, но это была субъективная оценка на глаз емнип. Во всяком случае хуже не стало.

[ineganov]

А бублик при тапке в пол блокируется на 55 мпх?

 

Бублик не блокируется. Оно на картинке видно, просто я немного затупил и не подписал графики. Вот на графиках с оборотами верхний и сине-зелёный -- это обороты мотора, чуть ниже, красно-розовый, приблизительно повторяющий его форму -- это обороты после бублика. Самый нижний -- обороты после главной пары. В принципе, можно и блокировать. Кмк, оно должно повлиять только на максимальную скорость, так как не будет рассеивания энергии в бублике.

 

а вот еще помнится был случай, когда вынужденная замена большого моста с 3.08 на маленький с 2.73 на коприсе с 5.7 тби внезапно привела чуть-ли не к улучшению динамических характеристик, но это была субъективная оценка на глаз емнип. Во всяком случае хуже не стало.

 

Дык об чем и спич. Изменения от ГП лежат до 20 миль в час и не особенно значительны. В субъективную оценку они, кстати, наверняка войдут, ибо внимательный водятел чувствует мельчайшие изменения в поведении авто. В случае с ТБИ, кстати, 2.73, на первый взгляд, выглядит логичнее, потому что ТБИшные моторы умирают после 4000 оборотов.

[DRB]

Да ладно, Л03 превратился в аццкого жгуна после замены 2,72 на 3,73. Даже расход уменьшился.

 

Для ЛТ в каприсе, даже 3,43 - адов оверкилл как мне кажеццо, до сотни будет тупо жечь резину. Только если на сликах ездить...

[ineganov]

Да ладно, Л03 превратился в аццкого жгуна после замены 2,72 на 3,73. Даже расход уменьшился.

 

Ну вот мне и интересно, что во что превращается и почему. У меня в модели -- не превращается. У Дениса, вон, как выяснилось, тоже. У меня, правда, не ТБИ, а он, все же, сильно другой. Расход, кстати, это вопрос частичного throttle. Вот может, речь о том, что улучшилось поведение на part-throttle?

 

Для ЛТ в каприсе, даже 3,43 - адов оверкилл как мне кажеццо, до сотни будет тупо жечь резину. Только если на сликах ездить...

 

Вполне возможно, что так. Шины в этом смысле тяжело моделировать: никто же не публикует коэффициенты трения или еще что интересное.

[NV]

Интересно, что будет, если сдвинуть момент переключения на 4500 оборотов - то есть примерно на то, когда момент начинает падать. Ну или 5000. То есть чтобы все время жить на полке момента, кроме овердрайва.

[DRB]

В реальной машине примерно так и есть

[ineganov]

Интересно, что будет, если сдвинуть момент переключения на 4500 оборотов - то есть примерно на то, когда момент начинает падать. Ну или 5000. То есть чтобы все время жить на полке момента, кроме овердрайва.

 

Пробовал. Если делать переключение раньше, чем 5500-5700, то время разгона до сотни растет, т.е. лучше не становится. Тут тоже для меня открылся неочевидный момент: собственно, крутящий момент сам по себе ничего не решает.

 

Проиллюстрировать можно так.

Обороты:

 

Мощность:

 

На графике мощность в киловаттах. Оба графика совмещены по времени (в секундах).

Собственно, мы видим, что в промежутке от 4000 до 5700 мотор выходит на максимальную мощность, а после переключения мощность падает. Т.е., если переключение сделать раньше, то интеграл мощности станет меньше. Еще очень интересный момент есть на графике для 3.08 со всеми переключениями. Максимальная скорость достигается на третьей передаче, а после включения четвертой машина начинает замедляться, несмотря на то, что крутящий момент стал больше!

На исходной картинке с диностенда, кстати, этот момент тоже отмечен: у них тоже получилась полка по мощности. Видимо, переключать раньше отсечки имеет смысл только тогда, когда начинает падать мощность. По-идее, кстати, это должно быть так с ТБИшными моторами.

[Andrey_T]

Мои 5 копеек:

каприс 4.3 л99

штатный мост 2.73 разгон до 100 около 13 с

мост от шпалы с 3.08, разгон около 10.

Время по секундомеру, скорость по гпс. Дорога одна и таже.

[ineganov]

Мои 5 копеек:

каприс 4.3 л99

штатный мост 2.73 разгон до 100 около 13 с

мост от шпалы с 3.08, разгон около 10.

Время по секундомеру, скорость по гпс. Дорога одна и таже.

 

О, это уже интересно. Вот бы еще данные с диностенда на L99 раздобыть...

[NV]

Еще очень интересный момент есть на графике для 3.08 со всеми переключениями. Максимальная скорость достигается на третьей передаче, а после включения четвертой машина начинает замедляться, несмотря на то, что крутящий момент стал больше!

 

Ну, на валу-то он стал больше, а на колесах после включения 4-й стал меньше по сравнению с 3-й.

[NoPrO]

с моей парой 4.1 на почти обычном 5.7 ТБИ оно перестает шлифовать при переключении с 1 на 2, потом опять шлифует до 3

ограничителем работает 1) новая резина 2) весь поток в зеркале

 

дадите денег на стенд -покажу полку

[dmm]

Субъективно л03 с 3.42 стартует ощутимо быстрее и легче, чем с 2.56

Предположу, что для получения видимых различий нужно взять либо тот же л03, либо расширить диапазон гп

[ineganov]

Сделал более наглядное сравнение 2.56 и 3.42.

 

 

Синий -- 2.56, красный -- 3.42. Крутящий момент на нижней картинке -- после главной пары, на колёсах (дифференциал условно заварен). Момент, на мой взгляд, выглядит вполне достоверно. "Полки" на разных главных парах приблизительно соотносятся друг с другом, как соотношения пар. В принципе, 3.42 действительно набирает скорость несколько быстрее, но я бы не сказал, что существенно. Разница в три секунды, как у камрада Andrey_T не получается никак.

L99, кстати, я тоже пробовал моделировать, хотя и несколько приблизительно. Так вот, у меня получалось примерно 9.5 секунд до сотни в обоих случаях. В моей модели разница в три секунды появляется только в случае переключений сильно раньше редлайна. Может быть, имеет место что-то подобное? Хотя, опять же, непонятно, почему.

[ЛюбительФордов]

Мои 5 копеек:

каприс 4.3 л99

штатный мост 2.73 разгон до 100 около 13 с

мост от шпалы с 3.08, разгон около 10.

Время по секундомеру, скорость по гпс. Дорога одна и таже.

это фантастика.

 

1) новая резина

каффно, тк зацепа нет.

 

 

2) весь поток в зеркале

а он в курсе, что надо было жэчь?

[Andrey_T]

L99, кстати, я тоже пробовал моделировать, хотя и несколько приблизительно. Так вот, у меня получалось примерно 9.5 секунд до сотни в обоих случаях. В моей модели разница в три секунды появляется только в случае переключений сильно раньше редлайна. Может быть, имеет место что-то подобное?

 

Могло и раньше переключать: тахометра то не было. Но по звуку судя крутилось хорошо.

[LeeZooN]

Коробка -- 4L60E, замоделена как 4 простых (не планетарных) передачи, без учета потерь на вязкость и трение. Переключалка -- "ручная". Передачи я переключал по достижению 5700 об/мин.

Чтоб приблизиться к стоковоым шифт поинтам достаточно построить 4 кривых (по одной на каждую передачу) момента на колёсах от скорости автомобиля. Пересечения этих кривых и есть стоковые шифт поинты, ну разве что 1-2 в стоке немного сдвинута к более высоким скоростям, но на это можно забить.

Можно, конечно, построить одну кривую (момент/обороты) на входном валу (т.е. сразу после бублика) и из неё по передаточным числам коробки и ГП высчитать шифт поинты.

 

 

Да ладно, Л03 превратился в аццкого жгуна после замены 2,72 на 3,73. Даже расход уменьшился.

Дим, на сколько мне известно, там не тока в паре дело было...

[DeViLDoLL]

А от куда был взят вес 2300? Не так далее был на металлобазе на капризе, взвешивал машину, с полным багажником хлама, 2 сабвуферами, и металлом весом кило в 100, и мной. весы показали 1980

[ineganov]

Чтоб приблизиться к стоковоым шифт поинтам достаточно построить 4 кривых (по одной на каждую передачу) момента на колёсах от скорости автомобиля. Пересечения этих кривых и есть стоковые шифт поинты, ну разве что 1-2 в стоке немного сдвинута к более высоким скоростям, но на это можно забить.

Можно, конечно, построить одну кривую (момент/обороты) на входном валу (т.е. сразу после бублика) и из неё по передаточным числам коробки и ГП высчитать шифт поинты.

 

Умм, не понял суть метода. Имеется в виду то, что как только крутящий момент на колесах совпадает со следующей передачей -- надо переключаться? А если мы уже упёрлись в редлайн (кривые не пересекаются), и при переключении все равно потеряем в моменте?

 

Емнип, на этих машинах переключалка передач зависит всего от двух параметров: обороты выходного вала коробки и положение дроссельной заслонки. Вот интересно, где-нибудь вообще описан её алгоритм? Желательно, количественно.

 

А от куда был взят вес 2300? Не так далее был на металлобазе на капризе, взвешивал машину, с полным багажником хлама, 2 сабвуферами, и металлом весом кило в 100, и мной. весы показали 1980

 

Из наклейки на водительской двери. Во всяком случае, у меня указано именно 2300, даже с распределением по осям. Вполне возможно, что реально машина немного легче, а наклейка несколько пессимистична и предназначена для того, чтобы я своим каприсом какой-нибудь мост не обрушил.

[LeeZooN]

Чтоб приблизиться к стоковоым шифт поинтам достаточно построить 4 кривых (по одной на каждую передачу) момента на колёсах от скорости автомобиля. Пересечения этих кривых и есть стоковые шифт поинты, ну разве что 1-2 в стоке немного сдвинута к более высоким скоростям, но на это можно забить.

Можно, конечно, построить одну кривую (момент/обороты) на входном валу (т.е. сразу после бублика) и из неё по передаточным числам коробки и ГП высчитать шифт поинты.

 

Умм, не понял суть метода. Имеется в виду то, что как только крутящий момент на колесах совпадает со следующей передачей -- надо переключаться? А если мы уже упёрлись в редлайн (кривые не пересекаются), и при переключении все равно потеряем в моменте?

 

Емнип, на этих машинах переключалка передач зависит всего от двух параметров: обороты выходного вала коробки и положение дроссельной заслонки. Вот интересно, где-нибудь вообще описан её алгоритм? Желательно, количественно.

Всё верно, суть именно такая - переключение при равенстве моментов до/после. Если упёрлись в ограничитель - да, ествественно теряем.

 

Штатная переключалка использует три основных параметра - скорость, положнние заслонки и барометрическое давление. Кроме этого совсем чуть-чуть (буквально +- 5mph) влияют температура воздуха и, если присутствует, топливный режим (open loop, closed loop, cruise, acceleration enrichment).

[ineganov]

Всё верно, суть именно такая - переключение при равенстве моментов до/после. Если упёрлись в ограничитель - да, ествественно теряем.

 

Штатная переключалка использует три основных параметра - скорость, положнние заслонки и барометрическое давление. Кроме этого совсем чуть-чуть (буквально +- 5mph) влияют температура воздуха и, если присутствует, топливный режим (open loop, closed loop, cruise, acceleration enrichment).

 

Понял. Даже логику понял.

А почему переключалка не использует разрежение во впускном коллекторе? Онож зависит от нагрузки. Например, в part-throttle переключениями передач можно было поддерживать давление во впуске не выше какого-то наперед заданного. А "наперед-заданное" сделать пропорциональным положению дроссельной заслонки. Нет?

[LeeZooN]

Всё верно, суть именно такая - переключение при равенстве моментов до/после. Если упёрлись в ограничитель - да, ествественно теряем.

 

Штатная переключалка использует три основных параметра - скорость, положнние заслонки и барометрическое давление. Кроме этого совсем чуть-чуть (буквально +- 5mph) влияют температура воздуха и, если присутствует, топливный режим (open loop, closed loop, cruise, acceleration enrichment).

 

Понял. Даже логику понял.

А почему переключалка не использует разрежение во впускном коллекторе? Онож зависит от нагрузки. Например, в part-throttle переключениями передач можно было поддерживать давление во впуске не выше какого-то наперед заданного. А "наперед-заданное" сделать пропорциональным положению дроссельной заслонки. Нет?

По МАПу мало что можно сказать, к тому же оно сильно меняется и это сложно учитывать. На самом деле, если немного утрировать, то положение заслонки полностью определяет вид кривой момент/обороты на маховике, что вполне достаточно для выбора передачи. Несомненно, МАП тоже нужен при управлении коробкой, но в выборе передачи оно не участвует.