淺析某重型載貨車導(dǎo)流罩對(duì)動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性的影響及優(yōu)化

鄒興輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230061）

淺析某重型載貨車導(dǎo)流罩對(duì)動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性的影響及優(yōu)化

鄒興輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230061）

重卡車輛的駕駛室形狀對(duì)整車空氣阻力影響很大，整車阻力的大小直接影響到車輛的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性。文章針對(duì)某4×2重型載貨車油耗高的問題，從重型車產(chǎn)品開發(fā)的角度出發(fā)，通過合理的匹配優(yōu)化措施，并結(jié)合CRUISE軟件的模擬分析，以及后期的試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)整車的燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)優(yōu)化，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

動(dòng)力性；經(jīng)濟(jì)性；匹配；優(yōu)化

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.042

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-133-03

前言

汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是衡量汽車性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，整車行駛阻力的大小對(duì)車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。隨著國家對(duì)車輛油耗控制的越發(fā)嚴(yán)格，降油耗的措施應(yīng)用也越來越多，整車的駕駛室造型優(yōu)化以及空氣阻力系數(shù)的改善將是車輛油耗改善的一項(xiàng)重要措施。

AVL-Cruise軟件是用于研究汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能和制動(dòng)性能的高級(jí)分析軟件，它可以用來建模、仿真和優(yōu)化任意結(jié)構(gòu)汽車的仿真系統(tǒng)，用于汽車開發(fā)過程中動(dòng)力系統(tǒng)的匹配、汽車性能預(yù)測(cè)和整車仿真計(jì)算，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、輪胎的選型及其與車輛的匹配優(yōu)化。所以cruise軟件的高模塊化、高實(shí)用性、高準(zhǔn)確性在汽車設(shè)計(jì)過程中有十分重要的作用。

1、背景

某重卡載貨車在市場(chǎng)行駛過程中，客戶反饋車輛在行駛過程中油耗偏高。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，該車輛是一款4×2平頂載貨車，最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量16噸，搭載160馬力柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)為直列四缸、渦輪增壓，變速箱為6檔手動(dòng)變速箱，后橋?yàn)閱渭?jí)減速后橋。該用戶駕駛車輛主要是定位于城市間中短途物流運(yùn)輸，路況主要為高速公路以及國道、省道，一般司機(jī)常用車速范圍在50-90km/h，整車基本參數(shù)如表1所示：

2、動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀分析

對(duì)該車進(jìn)行滑行試驗(yàn)，并將該車的滑行阻力試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有4×2載貨車同類型駕駛室滑行數(shù)據(jù)對(duì)比，以對(duì)整車的行駛阻力做一個(gè)初步的比較，如表2所示：

表2 滑行阻力數(shù)據(jù)對(duì)比

通過對(duì)比可以看出，該車的滑行阻力比同類車型的阻力要大，而且隨車速的增加阻力的差距越來越大。

針對(duì)整車的配置，利用CRUISE軟件建立4×2載貨車模型，輸入該車的相關(guān)參數(shù)，模擬整車現(xiàn)有狀態(tài)的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性，對(duì)整車的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀做初步的模擬分析，建立的模型以及計(jì)算結(jié)果如下所示：

圖1 4×2載貨車CRUISE模型

3、原因分析及整改措施

基于該車的滑行阻力數(shù)據(jù)，與該車同類型駕駛室的平均滑行阻力相比較，可以看出，該車型的滑行阻力是偏大的，根據(jù)整車的行駛方程：Ft=Ff+Fi+Fw+Fj;其中Ff為滾動(dòng)阻力，F(xiàn)i為坡道阻力，F(xiàn)w為空氣阻力，F(xiàn)j為加速阻力，Gf+Gi+ CDAua2/21.15+δmdu/dt;由于等速油耗的計(jì)算條件是整車在平直良好的路面上行駛，所以其坡道阻力以及加速阻力的值都為零，因此整車滑行阻力公式可簡(jiǎn)化為Ft=Ff+Fw，且Ff= Gf；G為整車的重量，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，由于整車的總質(zhì)量一定，輪胎的型號(hào)一致的話，其f值也基本一致；所以整車的滑行阻力大小與空氣阻力Fw強(qiáng)相關(guān)，根據(jù)公式：Fw= CDAua2/ 21.15（CD為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積，ua為車輛速度）可以初步判斷出整車的空氣阻力大是該車滑行阻力大的原因，也是導(dǎo)致油耗偏高的主要原因。

為了分析空氣阻力的大小，以及駕駛室形狀對(duì)空氣阻力的影響，對(duì)該車駕駛室的模型以及增加導(dǎo)流罩的駕駛室模型做CAE對(duì)比分析，以下是模型對(duì)比的結(jié)果：

圖2 駕駛室模型空氣流場(chǎng)分析

表4 空氣阻力系數(shù)對(duì)比

從分析的結(jié)果來看，帶導(dǎo)流罩的車輛空氣阻力系數(shù)CD明顯比不帶導(dǎo)流罩的小很多，根據(jù)空氣阻力的計(jì)算公式: Fw= CDAua2/21.15,在高速段，CD值的降低對(duì)整車的行駛阻力的降低有很大的幫助。

因此，鑒于分析的理論結(jié)果，我們將該車安裝導(dǎo)流罩，再次進(jìn)行滑行試驗(yàn)，滑行試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比如下：

表4 滑行阻力數(shù)據(jù)對(duì)比

我們將帶導(dǎo)流罩的滑行數(shù)據(jù)輸入CRUISE軟件再次進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)帶導(dǎo)流罩的狀態(tài)與該車原本的狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

表5 CRUISE計(jì)算結(jié)果對(duì)比

通過CRUISE軟件的計(jì)算結(jié)果，可以看出帶導(dǎo)流罩狀態(tài)下，整車的等速油耗都有不同程度的降低，特別是在80km/h-90km/h的高速段，油耗的降幅達(dá)到3L以上，通過CRUISE軟件的計(jì)算結(jié)果也證明了空氣阻力的降低對(duì)油耗作用非常明顯，同時(shí)采用帶導(dǎo)流罩的滑行數(shù)據(jù)，整車的交通部綜合油耗下降了2.5L，有效的降低了整車的油耗。

4、整改后試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

通過CRUISE軟件的計(jì)算分析，初步得出了帶導(dǎo)流罩的優(yōu)化效果，為了進(jìn)一步的驗(yàn)證新狀態(tài)的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化效果，利用轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量該車在不帶導(dǎo)流罩與帶導(dǎo)流罩狀態(tài)下的經(jīng)濟(jì)性，試驗(yàn)結(jié)果如下：

表6 實(shí)測(cè)油耗對(duì)比

從實(shí)測(cè)的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果可以看出，在整車增加導(dǎo)流罩后次高檔以及最高檔的油耗都比原有狀態(tài)有所下降，交通部油耗降低了3.2L/100km。通過增加導(dǎo)流罩有效的降低了整車行駛阻力，同時(shí)也降低了整車的油耗。在將車增加導(dǎo)流罩交付用戶使用后，用戶使用一段時(shí)間后反饋車輛油耗百公里降低了2L左右，用戶對(duì)將油耗的整改非常滿意。

5、總結(jié)

綜上所述，在整車增加導(dǎo)流罩之后，整車的燃油經(jīng)濟(jì)性明顯得到優(yōu)化，整車綜合油耗明顯降低，由此也可以看出空氣阻力系數(shù)CD與駕駛室本身的造型有很大的關(guān)聯(lián)，在整車配置基本確定不變的情況下，通過優(yōu)化整車的駕駛室造型，降低空氣阻力系數(shù)，對(duì)整車在實(shí)際使用過程中的行駛阻力還是有很明顯的作用，對(duì)油耗下降也具有明顯的作用。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[第4版].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.5

[2] 余志生.汽車?yán)碚揫第5版].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.3.

[3] 蘇琴.發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車動(dòng)力性.燃油經(jīng)濟(jì)性匹配的計(jì)算機(jī)模擬[D].天津:河北工業(yè)大學(xué),2000.

Analysis and optimize of heavy truck’s air deflector effect to dynamic and economic

Zou Xinghui

( Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd., Anhui Hefei 230061 )

Abstrcat: Heavy truck’s cab varies from each other, and effects a lot to car resistance. Car resistance directly effect to car’s dynamic and economic. In order to deal with the problem of high fuel consumption and of 4×2 heavy-duty trucks. This article will start from the development of heavy vehicles, and also combine the matching optimization measures. During this process, we use CRUISE to simulate and analyst. AT last, by using test measurement to validate the economical level of the whole car. Through these method to improve the market competitiveness of products.

dynamic; economic; matching; optimization

U463.5

A

1671-7988(2016)07-133-03

鄒興輝，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。