利用 Cruise軟件對某車動力性和經(jīng)濟性的仿真分析

王燕云

【摘 要】本文以某款自卸汽車動力匹配為主線，分析該車的動力性能和燃油經(jīng)濟性能，建立這種自卸汽車動力優(yōu)化匹配的框架，為其它自卸汽車的設計和匹配提供一定參考。主要研究內容是，對現(xiàn)有的發(fā)動機選擇合適的變速箱和主傳動比，實現(xiàn)發(fā)動機、傳動系統(tǒng)的最優(yōu)匹配，使汽車整車的動力性能和經(jīng)濟性能達到較為完美合理。

【關鍵詞】自卸汽車；動力性能和經(jīng)濟性能；仿真分析

0 前言

國內外汽車界企業(yè)、機構和學者都十分重視汽車動力系統(tǒng)匹配的研究。在國外，1972年美國通用汽車公司首先開發(fā)出汽車動力性、燃料經(jīng)濟性的通用預測程序 GP-SIM。在測試汽車典型行駛工況基礎上，國外大的汽車公司相繼開發(fā)了各自的汽車模擬程序，如福特公司的 TOFEP，康明斯公司的 VMS，美國交通部的 VEHSIM，日產(chǎn)公司的 CSVFEP，奔馳公司的 TRASCO，等等。這些汽車公司使用這些程序，在汽車產(chǎn)品開發(fā)時，對其動力性和燃料經(jīng)濟性進行模擬，在不同的匹配條件下找到合乎設計要求的匹配參數(shù)。目前，世界科技的進步，帶動了汽車仿真的發(fā)展和提高，陸續(xù)出現(xiàn)了專門從事汽車動力系統(tǒng)性能分析和研究的技術公司，為汽車動力總成設計和制造公司提供咨詢和技術支持，如奧地利的 AVL公司，該公司已經(jīng)在專用軟件應用分析、發(fā)動機設計、變速箱設計等各方面的研究中卓有成效，而且與國內很多汽車公司和汽車零部件公司正在進行提供技術支持的合作，有的已經(jīng)卓有成果。

本文仿真分析的某款自卸汽車的動力性能和經(jīng)濟性能和速度特性，除了與一般的汽車考慮的原理相同，受到車輛發(fā)動機、變速箱、離合器、驅動橋、輪胎、路況、載荷、工況等多維參數(shù)決定外，還有很多特殊的方面，例如特殊的載荷和行駛條件等。

1 整車模型的建立

通過采用AVL Cruise 仿真軟件，針對某款自卸汽車匹配不同的變速箱和主減速比，車輛的動力性能和燃油消耗性能的對比，進行驗證及優(yōu)化。本文不打算對該自卸汽車的各種工況都進行仿真分析，而選擇常用典型工況（滿載狀態(tài)）進行分析，此時車輛滿載，包括動力性、經(jīng)濟性、加速等四種模式。在仿真分析中，首先建立仿真的動力性模型及控制系統(tǒng)模型并對所選的工況進行再現(xiàn)，然后在此基礎上進行主減速比和變速箱速比的優(yōu)化，最后提出一個經(jīng)理論計算改進的車輛動力匹配結果。其他工況可依此進行。

2 各種參數(shù)的設定

在整車建模過程中，除了將各部分進行機械聯(lián)接，還要建立數(shù)據(jù)信號聯(lián)接；建立整車模型后，需要針對車輛各系統(tǒng)設置參數(shù)，這些參數(shù)有的是根據(jù)試驗得到，有的是總成制造者提供的。而對于自卸汽車模型，則要另外建立數(shù)據(jù)庫（圖2）。

將各種參數(shù)輸入到各系統(tǒng)中，然后定義各種工況及各種任務，進行計算（圖3）。

（a）整車重心等相關參數(shù)

（b）發(fā)動機外特性曲線

（c）發(fā)動機萬有特性曲線圖（三維）

（d）變速器參數(shù)

（e）后橋參數(shù)

3 發(fā)動機與變速器、后橋速比的仿真計算及優(yōu)化

3.1 8JS118變速器速比

3.2 457后橋速比

C：6.33 D：6.5

3.3 仿真計算將A、C和B、D分組進行計算對比分析

3.3.1 爬坡度對比

從曲線性能可以看出A、C組爬坡性能比B、D組爬坡性能要好。

3.3.2 經(jīng)濟性對比

3.3.2 加速度對比

3.3.3 對比結果

從上述三個主要參數(shù)綜合反應出，A、C組比B、D組匹配合理、更能滿足不同工況、不同使用環(huán)境、不同用戶群體使用，適用性廣。

4 結論

本文探討了某款自卸汽車動力系統(tǒng)最優(yōu)匹配的方法和思路，提出了全面考慮車輛動力傳動系統(tǒng)，把它們作為一個整體來分析。設定變速箱速比、主減速比、載荷及自卸汽車的國家技術條件和實際使用要求為約束條件，把發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、與自卸汽車實際行駛條件和特點相結合，既反映了自卸汽車本身具有的行駛能力，又反映了用戶的實際使用效果。

采用Cruise仿真軟件，對匹配進行了仿真研究，能夠定量地表達某自卸汽車動力傳動系統(tǒng)匹配的優(yōu)劣程度，表明了該車型實際使用工況與用戶需求差距，能夠提示出該車型動力系統(tǒng)優(yōu)化和改善的途徑和潛力。

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[責任編輯：曹明明]