底盤設定-底盤動態-輪胎側滑角
October 3, 2022底盤設定-底盤動態-使用Motec分析剎車效率與車輛設定
March 16, 2023
使用Motec/Excel使用數據化的分析,做簡略駕駛行為分析與改善。
現今的乘用車上一般都配有動態穩定系統(ESC : Electronic stability control),因此都會配有加速度感知器(G force Sensor)與方向盤角度感知器(Steering angle sensor),因此車輛的側向加速度與方向盤轉動角度可以用來很簡單的辨別是否過度操駕車輛造成轉向不足。我們不需要像專業車隊一樣透過Motec就能透過CAN資料的下載,並用Excel分析駕駛行為,改善駕駛模式。
一般來說側向加速度(Lateral G force)的大小可以辨別車輛是否能維持最高的彎中速度,會改變這個數值有駕駛行為的輸入主要有三個,【油門位置(Throttle Position)】我們用百分比表示、【剎車位置(Brake Position)】我們同樣用百分比表示,另外還有【方向盤轉向角度(Steering Degrees)】一般都是以角度表示。如果我們今天是用Motec內預設的計算程式且有輸入車輛軸距(Wheelbase)的話,我們可以很快的計算出轉向過度(Oversteer)的數值,但是如果我們只是觀看轉向過度的數值,我們便比較難判斷車輛分別在進出彎時與車手操作的相對應關係,因此建議還是以油門、剎車、方向盤位置與側向加速度的比較來對分析會較恰當。
這次的範例是Radical SR3賽車在Oulton Park的數據,我們這次特別以第一彎Old Hall Corner來做比較,這個彎相當有挑戰性。是標準的帶些微剎車的高速彎,相當考驗車手對進彎前輪胎準備與車輛調整的信心。
我們將需要的數值設定好後,可以用產生【車手輸入與側向加速度比較表(Driver input/Lateral G force Comparison)】。左邊的X軸我們設定為輸入的百分比/角度,表現方式是線條,右邊的X軸我們設定為側向加速度的G值數值,是直線條圖表示。兩組數值我們重疊於Y軸上的時間軸,我們就可以非常快速的對比相對應的關係。綠色是油門、紅色是剎車、黃色是轉向角度,藍色是側向加速度。要特別注意大部分因為底盤結構與懸吊系統吸收了偏擺(Yaw)與滾動(Roll)動能的關係,側向加速度值會較轉向角度有所延遲這是正常現象。
另外一般我們車用的座標系統都是以笛卡兒坐標系來表示(Cartesian coordinate system),因此我們在右彎的時候,側向加速度是往左,數值將會是負的,但為了方便分析我們會把側向加速度做反轉為正值。
Figure 2
Figure 2是Oulton Park第一彎Old Hall Corner的放大圖。我們馬上可以標示出四個入彎階段,但需特別注意這不代表駕駛不好,有可能是車輛無法達到駕駛的需求。
Figure 2 的1號位置我們看到在入彎前駕駛有不斷且微小的向左修正。以Oulton Park第一彎Old Hall Corner的入彎特性來說應該算是正常的現象,代表車手在顛頗(bumpy)的路面上想要找到最佳的入彎點。
2號的位置我們開始看到駕駛的行為輸入對車輛造成的動態影響。首先我們看到駕駛有高速彎標準的入彎帶剎車(Trail Braking)的動作,但是駕駛在入彎的第一個時間點,也是最大剎車力的時候,方向盤角度有做些微的修正,放開後再進去。有可能是駕駛的入彎點還沒找到,或是其他原因,這可以聽聽看車手的回饋。這裡我們也可以看到側向加速度的反應較轉向輸入延後,跟著一樣的曲線型態(Pattern),放開後再進去。
3號的位置我們可以看到車手在彎中的輸入與車輛的動態反應。以這次的案例來說狀況還不錯。車手慢慢的增加轉角且固定在一個點,側向加速度也慢慢的提升且保持在一個峰值。唯一不好的地方是車手的油門操作,反應相當大,可能是車手對車輛的操作還沒有信心或是相對的把握,不過對Radical SR3的動力曲線來說應該還是可以在應付的範圍內。
4號的位置我們可以看到,車手在出彎時的操作。油門快速的打開,方向盤快速的放開,盡可能的讓車輛快速的出彎。但這段需要特別注意的地方有一點,就是我們可以看到在車手在油門全開後,方向盤仍不斷有些微的修正,有可能是後輪正在打滑,想要以動力輔助(Power Slide)的方式協助出彎,不管如何都需要特別注意這會加強輪胎的磨耗。
本【賽車設定快速指南】作為賽車設定的快速參考指南。本賽車設定指南包括詳細的解釋。
希望可以幫助大家做簡單的賽車設定。如果您想要更詳細地了解實際發生的情況,請參閱【Fundamentals of Vehicle Dynamics】等工程相關的車輛設計書。
設定賽車是一個很棒的愛好但不適合所有人。但是如果你有耐心堅持下去,你會發現它非常令人滿意且有成就感。
所有車輛在零件試作與下場前皆需要使用駕駛模擬器(Sim Racing)來特定調整的問題。
也就是說,有時候我會進入一輛我完全不知道的賽車,或者在一條帶有極端/奇怪路面/彎道犀利的賽道上,使用本【賽車設定快速指南】可以了解有哪些調整我們可以運用。
注意:本【賽車設定快速指南】是基於各種資訊與建議,且只是是一個參考工具,因此並非所有項目都適用於所有車輛。
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如何數據化的了解車手輸入如何改變車輛動態