Zur Verbesserung des Fahrdynamik- und Komfortverhaltens von Personenkraftfahrzeugen werden besonders im Bereich der Oberklasse Luftfedersysteme eingesetzt, die im Vergleich zu klassischen Schraubenfedern mehrere Vorteile aufweisen. Da derartige Systeme meist nur in Wechselwirkung mit Gesamtfahrzeugen beurteilt werden können, müssen zum Verständnis und zur Optimierung moderne CAE-Methoden eingesetzt werden. Der Vortrag stellt ein physikalisches Modell für Luftfedern mit angekoppeltem Zusatzvolumen vor, welches in das Mathematiksimulationsprogramm MATLAB sowie in ein Gesamtfahrzeugmodell implementiert wurde. Die Zielsetzung besteht darin, folgende Effekte zu berücksichtigen: Hauptvolumen: - Einfluss der Konturierung des Kolbens auf das Kraft/Weg-Verhalten; - Wärmeaustausch mit der Umgebung; - Masse- und Energieaustausch mit dem Zusatzvolumen; - Verschiebungsabhängigkeit des Volumens und der effektiven Fläche können beliebig sein. Zusatzvolumen: - Wärmeaustausch mit der Umgebung; - Masse- und Energieaustausch mit dem Hauptvolumen; - Konstantes Zusatzvolumen. Kanal: - Kein Wärmeaustausch mit Umgebung; - Dissipative Aufheizung durch Strömungsvorgänge im Kanal. Das Modell beinhaltet den Wärmeaustausch mit der Umgebung, die Strömungsverluste im Verbindungskanal zwischen den Teilvolumina sowie die damit verbundene Aufheizung des Gases. Die Zustandsgrößen sind die Gastemperaturen, Gasmengen und Drücke in den beiden Volumina. Anhand von Parameterstudien wird nachgewiesen, dass das Modell das im Versuch beobachtete Verhalten der dynamischen Steifigkeit wiedergibt. Die Simulation eines Viertelfahrzeugs zeigt, dass der Strömungskanal hinsichtlich seines Durchflussverhaltens optimal ausgelegt werden kann, so dass die Resonanzüberhöhung im Bereich der Aufbaueigenfrequenz minimal wird, was im Einklang mit Messergebnissen aus der Literatur ist. Gesamtfahrzeugsimulationen auf einer unebenen Strasse bestätigen dies.
Dynamik von Luftfedersystemen mit Zusatzvolumen: Modellbildung, Fahrzeugsimulationen und Potenzial
Dynamic behaviour of pneumatic suspension systems with auxiliary volumes: Modelling, vehicle simulations and potential
Fachtagung der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, Reifen, Fahrwerk, Fahrbahn, 9 ; 221-241
VDI-Berichte ; 1791
2003
21 Seiten, 17 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Thermodynamische Analysen von Luftfedersystemen
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