基于的汽车动力经济性影响因素研究

基于Cruise 的汽车动力经济性影响因素研究

张季琴1，王立星2，张东峰1

（1.宁夏大学机械工程学院，宁夏 银川 750021， 2.南京汽车集团有限公司汽车工程研究院，江苏 南京 210000）

摘 要：本论文基于Cruise 仿真软件，研究了汽车质量(m )、空气阻力系数（D C ）以及主减速器传动比（0i ）这三个因素对汽车动力性和燃油经济性的影响，通过正交试验原理进行数据处理，获得了这三个因素对于汽车动力经济性的影响的主次水平表，并获得试验范围内的最优组合。结果表明空气阻力系数对汽车动力性影响较大，而汽车质量对燃油经济性影响较大，符合理论研究结果，对汽车动力经济性的设计以及优化提供一个参考。 关键词：动力性；燃油经济性；正交试验；Cruise ；优化设计

中图分类号：U461.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2014)12-14-04

Reach of Vehicle dynamic performance and fuel economy Influences based on Cruise

Zhang Jiqin 1, Wang Lixing 2, Zhang Dongfeng 1

（1.College of Mechanical Engineering ,Ning Xia University, NingXia YinChuan 750021, 2. Nanjing Automobile Group Co., Ltd. Automotive Engineering Institute, Jiangsu Nanjing 210000）

Abstract: In order to find out the effects of vehicle dynamic performance and fuel economy caused by changing the vehicle parameter which includes vehicle quality (m), air resistance coefficient (CD), and the main reducer gear ratio (i0), the essay conducts a simulation model based on Cruise software, and processes dates according orthogonal experiment principle, finally find out the primary and secondary one, in addition the optimal combination. The result indicates that air resistance coefficient plays a crucial role in improving vehicle dynamic performance while vehicle quality plays a key role on vehicle fuel economy. Which in accordance with the theoretical research results. Therefore a reference is provided in the future reach on design and optimization vehicle dynamic performance and fuel economy.

Key words: dynamic performance; fuel economy; orthogonal experiment; Cruise; optimize design CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2014)12-14-04

引言

近年来随着经济的持续发展，国民生活水平大幅提高，轻型乘用车的应用越来越广泛。动力性是满足汽车行驶要求的最基本的性能，随着石油副产品价格提升，人们对汽车燃油经济性也提出了更高的要求[1]。

汽车的动力性和燃油经济性受到很多因素影响，随着计算机技术的发展，采用建模仿真进行动力性、燃油经济性计算已成为一个重要手段。通过建立仿真模型，能够很好地仿

真系统性能，从而灵活调整设计方案，合理优化参数，降低

研究费用，缩短开发周期[2]。

本文应用汽车领域应用比较广泛的Cruise 软件，基于某轻型乘用车研究了汽车整备质量、空气阻力系数以及主减速器传动比对其动力性、经济性的影响情况，利用正交试验原理进行数据处理，获得了这三种因素对汽车动力性、经济性的影响程度主次水平表，在试验范围内获得了最优组合为汽车的改进提供一个思路。

1、方案设计

根据影响汽车动力性和经济性的因素，在仿真模型中改

作者简介：张季琴，硕士研究生，就职于宁夏大学机械工程学院，主要从事汽车理论教学与研究工作。

汽车实用技术

15 2014年第12期

变有关参数，对其动力性和燃油经济性进行仿真计算，通过正交试验原理处理数据，即可获得各种因素对汽车动力性和燃油经济性的影响因子和重要程度水平表。 1.1 动力经济性影响因素

动力性和燃油经济性是两个难以调和的矛盾，两者相互作用，互相影响[3]，如何保证动力性的同时尽可能降低燃油消耗是近年来各汽车公司研究的重点。对于汽车设计，保证动力性和燃油经济性必须使得汽车满足行驶方程式[4]（式1）及燃油经济性的计算公式（式2），如下所示：

dt

du m Gi u A C Gf r i i T a D T

g d a a h +++

=sin 15.21cos 20tq （1） g

u b

P Q a e r 02.1s =

（2） 式中：e P 、tq T 、s Q —发动机功率、发动机转矩、百公里油耗；

r 、

f 、m 、b —滚动半径、摩擦系数、汽车质

量、燃油消耗率；

0i 、g i —主减速器传动比、变速器传动比； T h 、d —传动效率、旋转质量换算系数；

D C 、A —空气阻力系数、迎风面积；

a u 、i 、dt

du —车速、坡度、加速度；

r 、g —燃油密度、重力加速度。

由式（1）、（2）得，影响车辆动力经济性的因素有发动机本身性能、轮胎滚动半径、摩擦系数、空气阻力系数、迎风面积等，本论文研究汽车质量、空气阻力系数及主减速器传动比对汽车动力经济性的影响。 1.2 正交试验及因素水平表

正交试验是利用“正交表”进行科学的安排和分析多因素实验的方法[5]。由以上分析确定研究因素为汽车质量、空气阻力系数、主减速器传动比，根据正交试验原理，确定试验指标、因素水平表，选定正交表。

本论文选取动力性和燃油经济性的试验指标为最高车速（amax u ）和循环油耗（

(72)正交表[6]

，数据处

理时根据正交表（如表2所示）进行。

表1 因素水平表

因素水平

A 汽车质 量(m/Kg )

B 空气阻 力系数(

C

D )

C 主减速器 传动比(i 0)

1 1930 0.3

2 3.0 2

1830

0.30

2.6

2、仿真计算

CRUISE 是针对汽车整车及部件性能的仿真软件，可以用于车辆的动力性、燃油经济性以及排放性能的仿真，利用

其模块化的建模理念可以直观便捷的搭建不同布置结构的车辆模型。可进行整车动力性、经济性、排放性等3大项包括

最高车速、最大爬坡度、循环油耗等10小项的计算[7]。本论

文对仿真模型的最高车速及综合循环消耗进行仿真。利用计算中心的“component variation ”模块，对试验样本进行仿真。

2.1仿真模型建立

本论文以排量为2.4L 的某前置前

驱轻型乘用车为例，利用Cruise 软件建立仿真模型。该车采用发动机前置前驱，采用手动5挡手动机械变速箱，轴距2550mm 、风阻系数0.32、汽车总重1930Kg 、迎风面积1.88m 2。仿真模型如图1所示：

图1 仿真模型图

2.2 计算任务设置

图2 最高车速计算任务

根据试验方案需要对汽车最高车速以及循环工况进行测

试，根据仿真要求制定计算任务，分别是：循环测试（Cycle Run ）用于测试循环工况下的燃油经济性；恒速驱动（Constant