Adams FMI联合仿真助力福特汽车优化燃油经济性和NVH性能

面向高性能动力总成开发的控制联合仿生与优化策略：以福特车辆设计为例


引言

在现代车辆设计中，噪声、振动与不平顺（NVH）性能与燃油经济性常常构成一对技术难题，需要工程师权衡。当发动机转速低于特定阈值时，特别是车辆处于高速档位使用时，发动机性能的限制（包括扭矩小、加速度低及拖拽现象）可能显著影响驾乘舒适性与燃油效率。以福特为首的汽车制造商致力于开发更高效且NVH性能优秀的动力总成系统，以适应未来汽车应用的新需求。

提出的解决方案

福特及其合作方采取了创新策略，利用先进的三维传动力学仿真工具Adams与互操作性模型接口（FMI）技术，实现动力传动系统设计中的拖拽控制优化及NVH性能提升。通过Adams与AMEStSim的联合仿真，工程师能够模拟不同液力变矩器设计对车辆动力响应与NVH性能的影响，实现关键参数在设计早期阶段的智能调整与性能优化。

技术方法描述


1. 配置Adams与FMI联合模型：


主模型：采用Adams 3D传动系统与整车模型，捕捉车辆复杂动态行为。




从模型：AMEDSim提供的1D液力变矩器模型，精准模拟滑移控制策略。


2. 模型集成与优化目标：

液力变矩器滑移模式：通过PID控制器调整滑移水平，将优化算法集成至模型中，以适应NVH性能与燃油经济性之间的动态平衡。

3. 仿真结果分析：

福特研发团队通过广泛调整不同滑移转速值，得到的关键结论是：40 rpm的滑移转速，是实现NVH与燃油经济性最优策略的理想值。低于30 rpm或高于40 rpm的滑移值，皆不如预期地改善了NVH性能与燃油效率。

实验验证与进一步研究


1. 简化与复杂化策略：

并行进行的液压系统分析进一步细化了液力变矩器的行为，以提升法向力随时间变化的预测准确性。

2. 实证方法论：


使用物理原型进行测试，对比仿真结果，验证模型的准确性和有效性。


结论与未来展望

通过集成Adams的控制联合仿真与FMI接口的解决方案，福特不仅显著优化了其车辆的动力总成系统，实现了NVH性能与燃油经济性之间的精妙平衡，而且为未来车辆设计提供了一种可适应性和集成性的趋势性途径。随着物理测试与仿真结果的一致验证，这种方法将被作为产品开发周期优化液力变矩器设计的有力工具。在增强车辆动力性能的同时，为减少噪声、振动与提高能源效率提供理论与实际的支持。

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