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計算機模擬在汽車設計、測試中重要性日益增加，讓工程師能夠花費更少的時間對汽車組件進行優化和完善。 事實上，梅賽德斯-奔馳已經全新的奔馳CLA上采用了計算機模擬的方法優化該車空氣動力學性能，克萊斯勒利用最先進的模型來設計出更好的制造工廠，而福特則通過計算機模擬分析C-MAXEnergi這款車中的燃效數據。 如此看來，汽車制造業已經離不開計算機模擬。讓我們來看一下計算機模擬究竟是何物。 
我們正在踏入物聯網時代，越來越多的設備都將實現互聯，更多的數據將會幫助汽車制造商更高效地制造汽車。目前計算機已經可以用來跟蹤庫存信息，不過，克萊斯勒已經開發出一種新的模型，能夠跟蹤指定零件在工廠內的位置以及工人安裝該零件需要的動作。 克萊斯勒負責動力總成生產的副總裁BrianHarlow表示，克萊斯勒目前采用的是世界一流的生產流程。在裝配動力總成和發動機時的安全性、安裝過程和風險分析都可通過三維建模得以實現。“我們希望工人利用最少的時間將零件裝配在正確的位置。”Harlow說。 那變速箱總裝過程舉例。在裝配過程中，需要一根長15英寸，直徑8英寸的圓柱型元件。克萊斯勒創建一種計算機模擬方案，能夠展示該元件在工廠中的精確位置并提示優化安裝的方法。工人們能夠看到精確的零件安裝說明，包括安裝位置和安裝手法。 Harlow說，這僅僅是一個開始。在將來，克萊斯勒還將創建其它的計算機模型，展示獲取零件并將其運輸到工廠的途徑。甚至通過模型能夠預測零件安裝后的情況，并基于此優化零件并延長其使用壽命，其中包括零件使用的材料。 有趣的是，雖然這項“業界領先的制造技術”是針對工廠制造而設計的，不過其目標確實優化人工裝配過程，而不是針對機器人。
奔馳利用計算機建模優化CLA空氣動力學性能 奔馳CLA車身空氣動力學改進項目負責人NorbertFecker介紹：“要增強一輛車的空氣動力性能并減少其風阻系數需要在各個細節上做出改善，甚至每個細節部位僅改進千分之一，那么其合力也是非常可觀的。” 減少車輛風阻系數靠單一的解決方案遠遠不夠，它需要不斷地在各部件上進行持續的改進，例如后箱蓋調高一點，發動機蓋條紋改變一些，等等。 工程師們利用風洞對車輛進行測試，對從車輪拱到后擾流板的任何可改善空氣動力學的部件進行分別試驗。 奔馳CLA雖是奔馳A級掀背車的最新款車型，其平臺與動力總成與奔馳A級也相同，但車身部件方面除了全景天窗以及發動機蓋與A柱的傾角相同之外，沒有一處與該系列其它車型相同，這也就意味著工程師需要對每個部件進行重新的分析與測試。風洞采用直徑9米的風扇，最高氣流流速為265千米/時，能夠模擬汽車在現實路況中行駛的情景。 在風洞試驗中，工程師將散熱器葉片、后車燈透鏡弧度進行改變，提高車尾部形成類似卡姆式車尾翼，后保險杠下方安裝一個擴散器，車底部分包括后軸中間部分都采用密封處理。此外消聲器也經過了空氣動力學處理。
Fecker解釋道：“轎跑風格的車架是最佳的空氣動力學形態，它使車輛的后軀部分在視覺上更為顯著。另外在A級掀背車的基礎上，CLA將車后長度增加了30厘米也同樣對減小風阻系數起到了一定作用。”Fecker團隊的研究表明，降低CLA的風阻系數0.04個Cd能減少該車以130公里/時速度巡航時0.5升/百公里的油耗，二氧化碳排放量減少了13克/公里。使用其他方法同樣能夠減少二氧化碳排量，達到同等效果則需減少底盤35千克的重量。 福特利用建模優化C-MAXEnergi燃效 利用電腦建模確定油耗的做法在近幾年正逐步興起。過去可能有各種模型，燃燒系統模型、變速器模型、電池模型和相關組件的模型，然后，可能還有另一個模型用于分析氣候控制設置和空氣動力。每個模型都獨立工作，例如：發動機模型就是為了盡量提高燃燒效率。 計算能力的發展，提高了精確度。雖然還沒有利用單個模型來預測總體效果，但各模型都關聯了起來，如今已經能夠用于評定油耗。 福特動力總成電氣化總工程師MazenHammoud博士稱，福特嘗試針對習慣不同速度的一般用戶進行預測。該模型通過一個收集插電式混合動力車用戶的充電習慣——充電頻率和使用時長。有的用戶每天僅在充電站充電，有的用戶僅在每晚充電，福特分別為這兩種用戶進行建模和比較。
另一個可變因素，與汽車的熱機過程有關。這是模型最復雜的部分：有的用戶可能一天跑好幾個短途，而有的用戶發動一次汽車，開車去上班，然后晚上再開車回家。熱機過程涉及活動部件的潤滑、變速器、發動機和空調系統等。除了驅動汽車的直接動力外，所有這些部件都需要能量。 “所有這些能量都來自燃油或電力，”他說。“甚至包括加熱座椅或調節座椅。我們嘗試著重新生成能量，但總體而言，所有能量都來自這兩個來源。每使用一點能量，續航里程數都會減少一點。” 福特C-MAXEnergi在高速公路上的額定油耗是41英里/加侖，但在使用油電混合動力時可以達到100英里/加侖。滿電的發動機時速高達85英里，純電力模式下可以跑21英里。當然用戶可以選擇“保持模式”來保存電量，等需要時再啟用——例如，當你在市區低速行駛時，就可以充分利用電動優勢。 “我們的大部分數據都來自實驗室，”他說。“實驗室營造了最理想的環境，風、汽車熱機等干擾因素沒有被納入模型中。隨著我們對插電式混合動力及其使用方法的深入理解，我們正在開發更多的模型，但目前還沒有完成。我們將把這些成果與實際駕駛和實驗數據相關聯，因為只有關聯起來，才能派上用場。” 最終模型將監測汽車內的所有數值——從加熱座椅，到變速器溫度——并生成數據。目前，基于用以驗證實驗成果的真實測試，用該數據預測平均值。(汽車電子網) |
