载货汽车的整车性能匹配分析

流星雨

本文借助Cruise软件对某款中型货车进行了整车性能分析，并通过整车动力传动系统的优化匹配分析，为以后同类车型的改进和升级提供了依据。

随着排放法规的日益严格，燃油资源的紧缺，对于汽车的排放和经济性的要求也更加严格。

通常汽车的动力性、经济性和排放性能的评价是在汽车研制过程中由实车进行道路试验和台架试验后得出的。汽车的动力性和经济性在很大程度上取决于发动机和整车传动系统的匹配是否合理，发动机与传动系统的匹配方案可能有很多种，如果每款方案都经过实车试验，会增加开发费用、延长设计周期，所以，我们有必要在产品开发设计阶段即没有试验样车的情况下，做好整车动力传动系统的匹配分析工作。

动力性和经济性评价指标

汽车的动力性常用评价指标为最高车速、加速时间（包括直接档加速时间和原地起步连续换档至某一车速的加速时间）和最大爬坡度等；燃油经济性常用的评价指标有等速行驶百公里燃油消耗量和多工况循环行驶工况的百公里燃油消耗量。

整车性能分析

下面以某款中型货车为例进行整车性能匹配分析。该载货汽车是在已开发的某系列载货车型基础换装发动机及相关配置（离合器、变速箱）后，通过优化设计而成。借助Cruise软件对该车型进行燃油经济性、动力性分析和评估。

根据载货汽车的整车布置明细建立整车仿真分析模型。对设计部门提供的整车及部件参数进行完善处理后嵌入整车模型文件展开整车性能分析。本项目仿真分析车辆载重情况为满载。整车仿真分析模型如图1所示，基本参数如下：整车外形尺寸（长×宽×高）为8655mm×2482mm×2760mm，轴距4700mm，整备质量5400kg，满载质量12005kg，空气阻力系数0.75，车辆迎风面积5.4m2，发动机排量4.257L，标定功率 105kW，标定转速2800r/min，怠速转速750r/min，变速箱各档速比分别为6.515、3.917、2.347、1.429、1.00、0.814、R6.061，主减速器速比为6.33。


根据汽车试验和性能分析要求，此仿真计算任务选择了循环行驶工况、爬坡性能、稳态行驶性能、全负荷加速性能、最大牵引力和滑行性能分析，分析过程中使用了Heavy Truck 6Cycle循环工况。Heavy Truck 6Cycle路况即我国制定的货车路上行驶循环工况，路况如图2所示。


1、汽车基本性能仿真分析结果

该车的各档爬坡性能、加速性能及最高档百公里油耗曲线如图3、图4、图5和图6所示。整车基本性能分析结果如表1所示。




通过仿真分析，该车型整车性能符合50km/h初速度滑行距离、最高车速和最大爬坡度的技术要求。

2、仿真分析结果与试验结果对比

整车基本性能动力性与经济性仿真分析结果与试验结果对比如表1所示。该车性能仿真分析直接档加速曲线和起步连续换档加速曲线与试验结果对比如图7和8所示。

从对比曲线可以看出，直接档加速曲线与试验结果相近，误差较小；起步连续换档加速曲线仿真分析结果在低速段与试验结果误差较大，可能与试验员驾驶过程中换档时间有关，降低换档时间可以减少加速时间，提高汽车的加速性能。

整车稳态行驶工况下的等速百公里油耗曲线仿真分析结果与试验结果对比如图9所示。


最高档等速百公里油耗仿真分析结果与试验结果对比，除30km/h时的百公里油耗值误差较大外，其余各点的百公里油耗值误差较小。

通过与试验结果对比分析，该车的仿真分析结果与试验结果基本吻合。

动力传动系统匹配分析

汽车发动机和传动系统匹配的好坏直接关系到汽车动力性能的发挥和燃料经济性的好坏。在汽车设计中,一般是根据已知条件对市场上现有发动机和传动系参数进行选择。现对两款发动机/两种主减速器速比进行匹配分析，匹配方案如表2所示。


其中：

发动机A的发动机排量为4.257L，标定功率105kW，标定转速2800r/min，怠速转速为750r/min。

发动机B的发动机排量4.0L，标定功率105kW，标定转速2600r/min，怠速转速750r/min。

4种动力传动系统匹配方案下的车辆性能及性能评价如表3、表4所示。





根据4种动力传动系统匹配方案的车辆性能仿真分析结果，得出方案1的动力性能较好，但经济性与其它3种方案对比，结果最差；方案2和方案3动力性能较差；方案4在保证车辆良好的动力性前提下，车辆的等速工况和循环工况的燃油经济性最好，同时保持了车辆良好的爬坡能力和加速性能，方案4是比较好的配置方案。

结论

本文应用Cruise软件对某款中型货车进行了整车性能分析，并经过与试验结果对比，仿真分析结果与试验结果基本吻合。通过整车动力传动系统的优化匹配分析，能在保证车辆良好的动力性前提下，提高整车的经济性，为日后改进车型提供了理论依据。

lijianhua18

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sizhiyuan

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binglang00

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Drownedfish

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zhangqingfen

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