基于AVL Cruise的某載貨車動力匹配優(yōu)化方案分析

陳曉雯，屈淵波（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限公司，陜西 寶雞 721000）

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基于AVL Cruise的某載貨車動力匹配優(yōu)化方案分析

陳曉雯，屈淵波
（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限公司，陜西 寶雞 721000）

文章應用AVL Cruise軟件對某商用車進行了整車性能分析，通過動力總成優(yōu)化匹配分析，在確保整車動力性前提下，選出燃油經(jīng)濟性最優(yōu)動力匹配，且與試驗結果進行對比分析，其仿真分析結果與試驗結果基本符合。為以后優(yōu)化同類車型動力匹配提供了理論依據(jù)。

AVL Cruise動力性；燃油經(jīng)濟性；動力匹配分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.013

CLC NO.: U462.3Document Code: BArticle ID: 1671-7988(2016)08-38-04

引言

汽車整車性能的優(yōu)劣不僅僅取決于其發(fā)動機，還與傳動系統(tǒng)匹配息息相關，傳統(tǒng)的動力傳動匹配方法就是做試驗，所有設計方案都需要通過試驗進行驗證，這樣不但增加了開發(fā)費用，還延長了設計周期，AVL Cruise是一款針對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性進行分析的軟件，并在汽車動力性和燃油經(jīng)濟性研究方面已得到了廣泛應用。

本文以AVL Cruise軟件為工具，進行動力匹配計算，選擇合理的發(fā)動機、變速器、后橋，在保證車輛運行工況所需動力性的前提下，達到最佳燃油經(jīng)濟性。

1、軟件介紹

Cruise 軟件是奧地利 AVL 公司開發(fā)的用于研究車輛動力性、燃油經(jīng)濟性、排放性能與制動性能的高級仿真分析軟件，是快速、便捷、高效的車輛動力學仿真工具。Cruise作為車輛仿真分析軟件，它非常的靈活，能夠對任意結構形式的車輛傳動系統(tǒng)進行建模和仿真，它主要應用于車輛開發(fā)過程中的動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)匹配，整車性能預測和仿真計算。也可進行發(fā)動機、變速器、后橋速比、輪胎選型及匹配優(yōu)化。還可以應用于混合動力汽車、電動汽車動力傳動系統(tǒng)集控制系統(tǒng)的開發(fā)和優(yōu)化[1]。

Cruise 軟件具有以下優(yōu)點：

（1）模塊化理念可靈活的進行各種車輛和動力總成匹配的分析，并在所提供的模塊的基礎上建立系統(tǒng)模型；

（2）駕駛員模型的智能化，能夠根據(jù)人體反應，真實再現(xiàn)車輛行為；

（3）發(fā)動機冷啟動模型考慮了高摩擦和熱力學效應；

（4）黑盒子功能能使用戶進行自定義模塊和控制算法；

（5）轉向時，考慮了車輪和車輛受力；

（6）能夠與MATALAB/SIMULINK和流體動力學軟件Flow master、KULI進行對接。

Cruise 軟件采用圖形化的交互環(huán)境，用戶只需用鼠標拖動的方法從模型庫中拖出相應元件，便能夠迅速的建立系統(tǒng)框圖，再根據(jù)研究的需要添加相應的控制模塊，并正確連接數(shù)據(jù)總線，即可完成模型的建立。

2、某載貨車動力匹配優(yōu)化方案分析

2.1基于Cruise軟件的整車仿真模型的建立

根據(jù)某載貨車的整車布置建立整車仿真分析模型。對整車及零部件參數(shù)進行處理后嵌入模型文件，并對整車進行性能分析。

該模型主要由以下模塊組成：Vehicles、Engine、Clutches、Gear Box、Single Ratio Transmission、Differential、Brake、Wheel、Monitor、Cockpit等。各模塊之間用機械連接和總數(shù)據(jù)連接。主要模型的數(shù)學模型如下：

2.2基本參數(shù)

表1　整車基本參數(shù)

表2　發(fā)動機參數(shù)

表3　變速箱各檔速比

表4　后橋主減速器速比及傳遞效率

表5　輪胎基本參數(shù)

2.3整車動力匹配方案

同一發(fā)動機配三種不同變速箱及同一后橋的兩種速比，具體方案見表6。

表6　具體方案

2.4整車動力燃油經(jīng)濟性仿真結果分析

應用AVL Cruise軟件對以上6種匹配方案進行仿真計算，并對仿真結果進行分析。6種方案的整車動力性和燃油經(jīng)濟性見表7。

表7　6種方案的整車動力性和燃油經(jīng)濟性

根據(jù)六種動力匹配方案的車輛性能仿真結果分析，得出方案1和方案4的動力性和燃油經(jīng)濟性優(yōu)于其他4個方案，方案1的動力性比方案4的動力性好，但是，方案4在保證車輛良好的動力性前提下，車輛的燃油經(jīng)濟性是最好的，并且保證了車輛的爬坡性能和加速性能，故方案4是滿足客戶的最優(yōu)配置方案。

3、整車性能仿真結果與試驗結果分析

3.1整車性能仿真

根據(jù)汽車試驗和整車性能分析要求，針對方案4進行仿真分析，在此次仿真計算任務過程中，選擇了等速行駛工況、C-WTVC循環(huán)行駛工況、爬坡性能、加速性能，分析過程中使用了C-WTVC循環(huán)工況，C-WTVC循環(huán)工況是評價汽車燃料經(jīng)濟性的一個實用方法。路況圖如圖2所示。

該車的各檔最大爬坡性能、各檔加速性能、各檔等速燃油經(jīng)濟性、自定義工況發(fā)動機工作點分布、自定義工況油耗分布、加速時間曲線和最高檔百公里油耗曲線如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示。

3.2仿真分析結果與試驗結果對比

整車的動力性和燃油經(jīng)濟性的仿真分析結果與試驗結果如表8所示。

表8　整車的動力性和燃油經(jīng)濟性的仿真分析結果與試驗結果對比

從整車的動力性和燃油經(jīng)濟性的仿真分析結果與試驗結果對比表中可以看出，最高車速和爬坡度誤差比較小，且滿足設計要求。

從圖9直接檔加速性能仿真結果與試驗結果對比曲線中可以看出，在直接檔時，40km/h ～80km/h加速時間的仿真結果與試驗結果比較相近，且誤差小；從圖10起步連續(xù)換擋加速性能仿真結果與試驗結果對比曲線中可以看出，在高速段仿真結果與試驗結果誤差比較大，可能與駕駛員換擋操作時間有關，減少換擋時間，可提高汽車加速性能。

整車等速行駛工況下，汽車等速百公里油耗仿真結果與試驗結果對比如圖11所示。

從圖11中可以看出，汽車在車速50～80km/h時，最高檔等速百公里油耗仿真結果與試驗結果誤差比較大，在經(jīng)濟車速85～100 km/h時，最高檔等速百公里油耗仿真結果與試驗結果比較接近，其誤差越來越小，幾乎趨近于0。

通過對該車的仿真結果與試驗結果對比分析，其仿真結果與試驗結果誤差比較小，整體趨勢相同，且與試驗結果基本吻合。

4、結論

本文應用AVL Cruise軟件對某商用車進行了整車性能分析，通過動力總成優(yōu)化匹配分析，在確保整車動力性前提下，選出燃油經(jīng)濟性最優(yōu)動力匹配，且與試驗結果進行對比分析，其仿真分析結果與試驗結果基本符合。為以后優(yōu)化同類車型動力匹配提供了理論依據(jù)。

[1]劉振軍，趙海峰，秦大同.基于 CRUISE的動力傳動系統(tǒng)建模與仿真分析[J],重慶大學，2005.

[2]余志生.汽車理論[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3]葛安林,林明芳,吳錦秋.汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)的最佳匹配[J],汽車工程,1991,(1).

[4]廖祥兵,戴啟清,胡小平等.汽車在不同行駛條件下的經(jīng)濟性模擬計算[J].內燃機機學報,2003(1).

A truck power matching optimization scheme based on AVL Cruise analysis

Chen Xiaowen,Qu Yuanbo
(Shaanxi Automobile Group Baoji Huashan engineering vehicles Co Ltd,Shaanxi Baoji 721000)

The application of AVL Cruise software for vehicle performance analysis of a commercial vehicle,through the optimization of powertrain matching analysis,in order to ensure the vehicle power under the premise of selected fuel optimal power matching,and the results were compared with experimental results,the simulation results and experimental results are basically consistent with.It provides a theoretical basis for the optimization of the dynamic matching of similar models in the future.

AVL Cruise; power performance; fuel economy; power matching analysis

U462.3

B

1671-7988（2016）08-38-04

陳曉雯（1986-），女，助理工程師，就職于陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，主要從事：整車設計及動力匹配。