024 基于CRUISE的某卡车动力总成匹配优化_一汽解放青岛汽车有限公司_刘彬娜

f
力 F 和加速阻力 F ，力平衡方程为
w
j
F F F 0 f w j
其中
（1） （2） （3） （4）
F
f
G (k k * u k * u 2 ) 0 1 2
F 0.5 * * C * A * u 2 w D
F * (G / g ) * (du / dt) j
0
式中 G 为汽车总重（ N ） ； k 为滚阻系数常数项； k 为滚阻系数中的二次项系数；u
1. 前言
汽车动力传动系统设计的首要任务是传动系统各部件之间以及发动机之间的匹配， 以保 证汽车能在不同条件下正常行驶， 并具有良好的动力性和燃料经济性。 动力传动系统优化匹 配与仿真研究是产品开发过程中需要重点考虑的内容， 对于企业提高产品性能具有至关重要 的意义。 本文采用 CRUISE 软件对动力传动系统进行了合理改进，实现了动力总成与整车的优 化匹配，为其他车型开发过程中类似问题提供借鉴。
为确定仿真结果的有效性， 在改进后的整车上进行了等速油耗试验和最高车速试验， 并 将试验结果与仿真结果进行对比，如表 2 所示，验证了仿真结果的准确性。 表 2 改进后方案的仿真与试验结果对比 最高档等速油耗（L/100km） 40km/h 改进后方案试验结果 改进后方案仿真结果 差值 差值所占百分比(%) 12.8 12.16 0.64 5 50km/h 14.3 14.9 -0.6 4.20 60km/h 16.8 17.3 -0.5 2.98 70km/h 最高车速（km/h） 19.65 19.33 0.32 1.63 91 89.4 1.6 1.76
基于 CRUISE 软件的某款卡车动力总成匹配优化
刘彬娜
（一汽解放青岛汽车有限公司，山东省青岛市李沧区娄山路 2 号） 摘要：本文以某款卡车为实例，针对其在使用过程中出现的动力不足、油耗高等问题，通过 整车滑行试验获取参数，采用 CRUISE 软件对整车改进前后的动力性和经济性进行分析， 并通过整车性能试验进行了验证，取得良好效果。 关键词：动力传动系统；动力性；经济性 主要软件：AVL CRUISE
2
为车速（ m / s ）Hale Waihona Puke Baidu；ρ 为空气密度（ Ns m
2 4） 2 ； ；C 为空阻系数；A 为汽车迎风面积（ m ）
D
δ 为汽车旋转质量换算系数。 将公式（2） 、 （3） 、 （4）代入公式（1） ，得
du / dt a b * u c * u 2
a g * k / 0
3.仿真及试验结果分析
根据标定好的模型将改进后的方案进行仿真计算， 计算结果显示整车油耗及动力性均有 较大改善，改进前后该车的仿真结果如表 1 所示。 表 1 改进前后该车的仿真计算结果 最高档等速油耗（L/100km） 40km/h 改进前方案仿真结果 改进后方案仿真结果 13.75 12.16 50km/h 15.5 14.9 60km/h 17.9 17.3 70km/h 最大爬坡度（%） 19.95 19.33 22.42 24.93
1）整车质量（kg） ：12000。 2）轴距（mm） ：5720. 3）发动机排量（L） ：4.752。 4）变速箱速比分别为：6.352、3.656、2.167、1.363、1、0.739。 5）后桥速比：5.286。 6）轮胎型号：8.25-20/14。 上述参数为整车模拟计算所必需的， 但影响计算结果准确度的是滚动阻力系数和空气阻 力系数，因此在整车动力传动系统模型搭建完成后，需确定上述参数。利用滑行试验方法可 以准确快速测定两种阻力系数。 2.2.2 模型标定 汽车在平直良好的路面上滑行时，若忽略摩擦，则行驶阻力只有滚动阻力 F 、空气阻
行曲线和加速曲线与实际滑行试验于加速试验所得曲线进行对比如图 2 和图 3 所示。
图2 滑行曲线验证图
图3 加速曲线验证图
2.3 仿真任务的设置 该车在试验运行中出现动力不足的现象，最高档空车行驶车速达不到 80km/h，由于其 车型的特殊性， 加之国三发动机新匹配， 我们怀疑是相同马力国三发动机无法满足此车型的 动力需求， 因此在改进方案中提高采取发动机马力的方法看是否能满足需求。 根据性能分析 的要求，设置了以下计算任务，分别是爬坡性能测试(Climbing Performance)，等速行驶性能 测试(Constant Drive)以及全负荷加速性能测试(Full Load Acceleration)，分别对爬坡性能、等 速油耗和加速性能进行仿真。
2.模型建立
2.1 整车模型建立 根据某卡车的各总成部件参数建立基于 CRUISE 平台的整车模型。包括：整车模块、 驾驶室模块、 发动机模块、 机械式摩擦离合器模块、 机械式手动变速箱、 单级主减速器模块、 车轮和制动器，车辆模型如图 1 所示。
图1 整车模型
2.2 整车参数及模型标定 2.2.1 整车参数
4. 结语
（1）有效利用 CRUISE 分析，较为精确的模型标定，可以使仿真结果很大程度上的接 近于实车试验结果。 （2） 利用 CRUISE 软件构建整车动力传动系统， 不仅能在产品开发早起预测车辆性能， 对于实车运行中动力系统的重新匹配也可以起到很重要的指导作用。 参考文献
[1] 余志生. 汽车理论[M].北京：机械工业出版社,2006. [2] 文 孝 霞 . 基 于 CRUISE 天 然 气 客 车 动 力 传 动 系 统 优 化 模 拟 研 究 [J]. 重 庆 交 通 大 学 报 , 2008,27(6):1139-1141
（5） （6） （7） （8）
b k * g / 1 c k * g / 0.5 * g * A * * C /( * G) 2 D
根据试验测得数据进行一定处理， 即可求出各未知系数。 数据处理的基本思路围绕滑行 试验的理论基础。 我们做了两种初始车速的滑行试验， 从高速段中选取 85km/h-60km/h 这一 数据段，从低速段中选取 30 km/h -10 km/h 这一数据段进行处理。高速段的选取是基于我们 试验中取得数据的一致性（因为某次试验采样数据段较小） ；低速段的选取是考虑到速度在 30km/h 以下时可以将风阻的影响忽略不计，最低速度选择 10 km/h 而没有选择更低是因为 车速越低对路面要求越高。 为了验证试验数据处理的正确性， 我们利用算得的滚阻系数和空气阻力系数分别做出滑