利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算

利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算（一汽无锡柴油机厂陆晓燕陈勤学）摘要：动力性、经济性是评价车辆性能的重要指标，也是产品开发过程中需要重点考虑的内容。本文就某一款轻卡的性能要求，探讨了利用AVL的计算软件CRUISE进行整车动力性、经济性匹配计算，通过建模计算，提出了一种比原车型发动机与传动系匹配更优的方案，整车道路试验也验证了该匹配方案。关键字：CRUISE动力性经济性1前言整车动力性与经济性的优化匹配一直是国内外研究者关注的焦点。国外在动力传动系统优化匹配方面起步较早，基础强大，目前已经拥有成熟的优化匹配流程和方法，研究重心也已集中到提高各大总成的性能上。国内的研究起步较晚，对经济性的研究已从基于设定工况（国家六工况）的研究发展到基于实际运行状态的优化匹配研究，同时也相继出现了以基于用户参数输入的匹配计算软件系统。针对国内外研究的现状和趋势，本文利用AVL的CRUISE计算软件，就某款轻卡建立了整车模型，采用试验分析与理论研究相结合的方法，为降低整车油耗，提出一种更为合适的传动系匹配方案。2整车模型的建立决定汽车基本性能的主要因素是发动机的使用特性和传动系的匹配。较为经济、快捷的方法是着眼于现有的零部件、总成，根据用户的使用情况，通过计算和试验确定满足用户要求的更为合适的传动系匹配方案。本文结合了目前已大量投放市场且较有代表性的某一型号轻卡，对原车进行了动力性、经济性的研究。由于此次研究主要是在原车型现有零部件总成的基础上进行改善，故原则上，降油耗不增加整车成本或尽可能少增加成本，同时应尽可能不降低整车动力性。因此，针对降油耗的目标，在方案选择上只对发动机及驱动桥进行优化匹配而未对变速箱参数进行优化。表一为整车及主要零部件的一些基本参数。表一整车及主要零部件计算用参数整车总×宽×高（mm）：8360×2270×2326整车满载质量（kg）：8000前轴/后轴（kg）：2400/5600（4200/7800）原发动机额定功率（kW/rpm）：100/2700rpm万有特性图见图4轮胎半径（mm）：407；轮胎气压（kpa）：600变速箱（手动、六档）：6.314；3.913；2.262；1.393；1；0.788原后桥主减速比：5.714根据整车状态，CRUISE计算软件中建立如图1所示模型。图1整车计算模型3利用原车校对计算模型模型建立后，利用原车试验数据对模型进行了校对，进一步完善模型参数。图2为校对后的模型其经济性计算结果与实测结果的比较，图3为校对后的模型其动力性计算结果与实测结果比较，由图可见，计算与实测结果较为吻合。我们可以利用此模型对不同后桥不同4发动机与后桥速比发动机进行仿真预测。案是以尽参数进行不变时，发动机性能的改变对整的优化及仿真计算对发动机性能，由于最初确定的降油耗的方量不增加整车成本为原则，因此整车降油耗的手段是主要集中为发动机性能的优化和后桥速比的优化匹配上。发动机性能优化的主要措施为改善油气的混合。经调整，发动机万有特性油耗得到了一定程度的改善。调整前后的发动机万有特性比较如图4所示。在原车计算模型的基础上，分别对两组发动机了三组后桥速比5.714、5.286、4.875的组合运算。图5为两组发动机三组后桥的等速油耗计算比较，图6为动力性计算结果比较。由图5图6可知：后桥车经济性的改善比较小，后桥速比改小后，经济性改善较明显，但动力性损失也较大。因此在改变后桥的同时应在允许条件下相应提高发动机扭矩，能对整车动图2原车等速油耗计算值vs试验值原发动机原后桥－－等速百公里油耗10111213141516171819202120304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测值计算值图3原车动力性计算值v实测动力性比较－最高车速－直接档加速－二档加速0102030405060708090100123实测值计算值最高车速直接档加速时间二档起步加速时间原发动机新发动机图4原发动机vs新发动机万有特性图两组发动机三组后桥经济性比较910111213141516171819202120304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）原机计算5.714新机计算5.714原机计算5.286新机计算5.286原机计算4.875新机计算4.8754档5档6档图5两组发动机三组后桥等速油耗计算值比较两组发动机三组后桥动力性比较020406080100120123456最高车速直接档加速二档加速原机5.714原机5.286原机4.875新机5.714新机5.286新机4.875图6两组发动机三组后桥动力性计算值比较力性的损失有所弥补。折中考虑，最后确定提出采用新发动机及4.875后桥的方案。5.道路试验在CRUISE软件模拟预测的理论指导下，分别进行了后汽车的经济性和动力性是互为矛盾的。追求经济失动力性；追求动力性，必然损失经济性。桥为5.714、5.286及4.875原车型及推荐车型的道路试验。图7、图8为原车型及推荐车型经济性实测结果与计算结果的对比。分析试验数据及计算数据发现：原车型与推荐车型道路试验结果中各档等速百公里油耗误差都在6％之内。按照常规的计算精度要求，该计算模型和相关计算参数精度已经能够满足工程计算要求，计算结果显然具有参考价值。6.结论1．性，则必然损此次原车型改进的指导思想是在不降低整车动力性能的前提下，优化整车经常使用区域的经济性，研究表明，在能源越来越紧张的今天，用户对油耗追求较急切的情况下，可以适当降低后桥速比，并在允许的条件下相应后桥为5.286的原车实测vs计算9.510.511.512.513.514.515.516.517.518.520304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测计算后桥为4.875的原车实测vs计算9.510.511.512.513.514.515.516.520304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测计算图7原发动机三组后桥经济性实测vs计算后桥为5.714的新车实测vs计算10111213141516171819202120304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测计算后桥为5.286的新车实测vs计算9.510.511.512.513.514.515.516.517.518.520304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测计算后桥为4.875的新车实测vs计算9.510.511.512.513.514.515.516.520304050607080车速（km/h）油耗（L/100km）实测计算图8新发动机三组后桥经济性实测vs计算提高发动机扭矩，在动力性能不明显降低的前提下，降低常用区的等速油耗；2．道路试验结果进一步验证了整车模拟计算结果比较足了整车性能，以便避不必要的盲目开发和改进。参考文献：[1].张京明,邹本琴.轻型柴油载货车辆传动系参数优化的评价指标研究.农业工程学报,1998,第3期.SimulationAndCalculationaboutPowertrainAndEconomyoftruckswithCRUISE(FirstAutomobileWuxiDieselEngineWorks,LuxiaoyanChenqinxue)stract:powertrainandeconomyareimportanttargetsforevaluatingtruckperformance,andarealsoindexesnetofsomelighttruck,matisdiscussed.符合实际情况，说明这种利用CRUISE计算来预测整车匹配性能的研究方案是可行有效的。实际上整个工作方案和流程完全可以向其他整车及动力传动系统匹配推广，而且研究结果表明，这种匹配研究工作很有进一步深入开发的前景，可以根据情况在今后的柴油机性能开发及整车性能开发和性能优化过程中广泛的采用；3.本文的计算精度之所以比较高，还得益于精确的柴油机台架试验数据、精确的整车基本参数等，这些重要参数都是通过相关的试验手段获取的，这些的参数单独的偏差对整个模型的结果影响不大，但这些偏差的累计对模型结果影响较大，因此精确参数的获取至关重要。4．发动机和整车是一个大的系统，需要良好的性能匹配。虽然项目启动时最关注的是发动机的性能，希望通过优化发动机性能改善整车性能，但通过整车模拟计算和道路试验说明，往往优化整车参数效果更加明显，因此整车生产企业应该从发动机和整车动力系统匹配的角度，合理地优化整车性能；另外，作为发动机生产企业，通过整车的性能匹配计算，可以更加合理地评估所开发的发动机性能是否合理地满免Abededthinkingaboutwhendevelopingtheproductions.AstheperformancerequiremenchingandcalculatingforthepowertrainandeconomywithAVLCRUISEtoolAccordingtomodelingandcalculating,amatchingprojectbetterthanthatoftheoriginaltruckabouttheenginewithtransmissionsystemisadvanced,whichisvalidatedbythetruckroadtests.Keywords:CRUISEPowertrainEeconomy