淺析長頭重卡對整車經(jīng)濟(jì)性的影響

易 彪

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230061）

淺析長頭重卡對整車經(jīng)濟(jì)性的影響

易 彪

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230061）

重卡車輛的駕駛室形狀對整車空氣阻力影響很大，空氣阻力的大小直接影響到車輛的動力性經(jīng)濟(jì)性。文中針對某6×4長頭牽引車工信部第三階段油耗達(dá)標(biāo)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，以及后期的試驗驗證，實現(xiàn)整車第三階段工信部油耗達(dá)標(biāo)，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

長頭牽引車；經(jīng)濟(jì)性；匹配；優(yōu)化

CLC NO.:U461.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-86-03

前言

汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是衡量汽車性能的一項重要指標(biāo)，整車行駛阻力的大小對車輛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。新GB1589允許長頭列車較平頭列車放寬1米，給長頭車帶來了更加公平的法規(guī)環(huán)境和一定的市場契機(jī)。隨著國家對油耗要求的日趨嚴(yán)格，重型商用車配長頭駕駛室將是車輛油耗改善的一項重要措施。

AVL-Cruise軟件是用于研究汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能和制動性能的高級分析軟件，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)過程中動力系統(tǒng)的匹配、汽車性能預(yù)測和整車仿真計算，進(jìn)行發(fā)動機(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、高實用性、高準(zhǔn)確性在汽車設(shè)計過程中有十分重要的作用。

1、背景

重型商用車輛燃料消耗量限值（草案）規(guī)定最大設(shè)計總質(zhì)量為 49T的半掛牽引車工信部第三階段油耗限值為 40L/ 100Km，相比工信部第二階段油耗限值 47L/100Km下降約15%。對于新申請型式批準(zhǔn)車型，自2019年7月1日起實施。對于在生產(chǎn)車型，自2020年7月1日起實施。目前6×4平頭牽引車工信部油耗在46L/100Km左右。新GB1589允許長頭較平頭列車放寬1米，給長頭車帶來了更加公平的法規(guī)環(huán)

境和一定的市場契機(jī)。6×4牽引車通過搭載長頭駕駛室降低工信部油耗將是一種重要措施。目前6×4長頭牽引車最大設(shè)計總質(zhì)量49噸，搭載460馬力發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)為直列六缸、渦輪增壓，變速箱為12檔手動變速箱，后橋為單級減速后橋。該車型市場定位為高端產(chǎn)品，面向大型高端物流運(yùn)輸市場，路況以高速公路為主，一般常用車速范圍在 80-90km/h，整車基本參數(shù)如表1所示：

表1 整車基本參數(shù)

2、動力性經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀分析

工信部油耗測試的阻力可以是實車滑行阻力或者查表滑行阻力?，F(xiàn)在將6×4平頭牽引車的滑行阻力及查表滑行阻力做一個初步比較，如表2所示：

表2 滑行阻力數(shù)據(jù)對比

通過對比可以看出，平頭牽引車實車滑行阻力比查表的滑行阻力要小，而且隨車速的增加阻力的差距越來越大。建議測試工信部油耗采用實車滑行阻力。

針對整車的配置，利用CRUISE軟件建立6×4牽引車模型，輸入長頭車的相關(guān)參數(shù)，模擬長頭車整車狀態(tài)加載 6 ×4平頭牽引車滑行阻力及查表滑行阻力，對長頭車的工信部油耗做初步的模擬分析，建立的模型以及計算結(jié)果如下所示：

圖1 6×4長頭牽引車CRUISE模型

圖2 整車在Cruise模型中的運(yùn)行情況

表3 工信部油耗計算值

從Cruise模擬的工信部油耗可知加載平頭牽引車滑行阻力工信部油耗在45 L/100km左右，距離工信部第三階段油耗限值40 L/100km還有一定差距。

3、原因分析及結(jié)論

根據(jù)整車的行駛方程：Ft=Ff+Fi+Fw+Fj（Ft=Gf+Gi+CDAua2/21.15+δmdu/dt）；其中Ff為滾動阻力（Ff= Gf），F(xiàn)i為坡道阻力（Fi= Gi），F(xiàn)w為空氣阻力（Fw= CDAua2/21.15），F(xiàn)j為加速阻力（Fj=δmdu/dt）。由于工信部油耗試驗是在轉(zhuǎn)鼓上加載滑行阻力進(jìn)行測試。滑行阻力測試條件是整車在平直良好的路面上進(jìn)行，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化為Ft=Ff+Fw，且Ff= Gf；G為整車的重量，f為滾動阻力系數(shù)，由于長頭車與平頭車總質(zhì)量相同，輪胎的型號相同，故認(rèn)為滾動阻力Ff也相同；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）可以判斷出長頭車主要通過降低空氣阻力來減小整車的滑行阻力，也是降低油耗主要措施。

為了分析空氣阻力的大小，以及駕駛室形狀對空氣阻力的影響，對長頭車駕駛室的模型以及平頭駕駛室模型做CAE對比分析，以下是模型對比的結(jié)果：

圖3 長頭車與平頭車CFD分析

從分析的結(jié)果來看，長頭車空氣阻力系數(shù) CD明顯比平頭車的小很多，根據(jù)空氣阻力的計算公式: Fw= CDAua2/21.15,在高速段，CD值的降低對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，我們將長頭車進(jìn)行滑行試驗，滑行試驗結(jié)果的對比如下：

表4 滑行阻力數(shù)據(jù)對比

我們將帶長頭車的滑行數(shù)據(jù)輸入CRUISE軟件再次進(jìn)行驗證，對加載長頭車滑行阻力的狀態(tài)與加載平頭車滑行阻力的狀態(tài)進(jìn)行對比，結(jié)果如下：

表5 CRUISE計算結(jié)果對比

通過CRUISE軟件的計算結(jié)果，可以看出長頭車工信部油耗比平頭車下降4.06L/100Km，節(jié)油效果非常明顯，通過CRUISE軟件的計算結(jié)果也證明了空氣阻力的降低對油耗作用非常明顯。

4、長頭車工信部油耗試驗驗證結(jié)果

通過CRUISE軟件的計算分析，初步得出了長頭車對油耗的優(yōu)化效果，為了進(jìn)一步的驗證長頭車對工信部油耗優(yōu)化的效果，利用轉(zhuǎn)轂試驗室實際測量平頭車與長頭車的工信部油耗，試驗結(jié)果如下：

表6 實測油耗對比

從實測的試驗對比結(jié)果可以看出，長頭車工信部油耗較平頭車有很大的降低，基本能夠達(dá)到工信部第三階段40L/100Km的要求。通過搭載長頭駕駛室有效的降低了整車行駛阻力，同時也降低了整車的油耗。

5、總結(jié)

綜上所述，在整車搭載長頭駕駛室后，整車的工信部油耗明顯得到優(yōu)化，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)，在良好的傳動系匹配的條件下，通過搭載長頭駕駛室，降低空氣阻力系數(shù)，對整車降低工信部油耗具有明顯的作用。

[1] 王望予.汽車設(shè)計[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)動機(jī)與汽車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性匹配的計算機(jī)模擬[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2000.

Analysis on the effect of long head heavy truck on vehicle economy

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

The shape of the cab of the heavy truck has a great influence on the air resistance of the whole vehicle, The size of vehicle resistance directly affects the dynamic economy of the vehicle. In this paper, a 6×4 long-head tractor Ministry of Industry and the third phase of fuel consumption standards, From the perspective of heavy vehicle product development, Through reasonable matching optimization measures and simulation analysis of CRUISE software, as well as later test validation, the vehicle fuel economy index optimization, improve the market competitiveness of the product.

long-head tractor; economic; matching; optimization

U461.9

A

1671-7988 (2017)06-86-03

易彪，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.029