高軍，牟鑫，龔佳慧，田雨

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

車輛改裝時，在滿足用戶特殊要求的同時，應(yīng)同時考慮車輛的安全性及對車輛性能的影響。本文根據(jù)用戶的要求，在軍用越野汽車上加裝一個大功率附件——20kW 發(fā)電機供上裝使用。發(fā)電機通過夾心式全功率取力器提供動力。增加取力器后對車輛的安全性基本沒有影響，所以本文主要討論增加取力器后，對汽車動力性和經(jīng)濟性的影響。

動力性和經(jīng)濟性是衡量汽車性能的重要指標，其中動力性評價指標有汽車的最高車速、原地起步加速時間、最大爬坡能力；經(jīng)濟性評價指標主要是燃油消耗率或者是百公里油耗。本文針對用戶增加大功率發(fā)電機，利用AVL Cruise軟件模擬計算加裝前和加裝后整車最高車速、加速時間、最大爬坡度及百公里油耗的變化，分析大功率發(fā)電機對底盤性能的影響。

選擇了兩款不同性能的發(fā)電機（見圖 3，發(fā)電機在不同的轉(zhuǎn)速下輸出額定功率）進行對比計算。將不帶發(fā)電機的作為方案一，帶發(fā)電機一的作為方案二，帶發(fā)電機二的作為方案三。

1 整車主要參數(shù)及配置

底盤主要參數(shù)見表1，發(fā)動機的外特性曲線見圖1。

2 整車模型的建立

利用AVL Cruise仿真軟件，對未加發(fā)電機和加裝發(fā)電機后的車輛建立整車模型，創(chuàng)建爬坡度計算任務(wù)、全負荷加速計算子任務(wù)原地起步連續(xù)換檔加速性能、穩(wěn)態(tài)行駛性能子任務(wù)最高車速和循環(huán)行駛工況工作任務(wù)。

表1 底盤主要參數(shù)

發(fā)電機用在Cruise軟件中PTO的輸出模塊來體現(xiàn)發(fā)電機功率的消耗。發(fā)電機參數(shù)按照廠家提供的轉(zhuǎn)速與功率的關(guān)系設(shè)定兩種性能發(fā)電機曲線（見圖2發(fā)電機一、發(fā)電機二）。

圖1 發(fā)動機外特性曲線圖

圖2 發(fā)電機性能圖

3 計算結(jié)果對比

3.1 爬坡度對比

表2是三種方案的計算結(jié)果，圖3是三種方案結(jié)果的比較圖。

表2 三種方案爬坡度對比

從爬坡度的計算結(jié)果可以看出：

三種方案的最大爬坡度基本相同，說明車輛有足夠的動力，但是地面所能提供的附著力有限，所以圖3中三種方案的1檔的最大爬坡度都是一條直線。2檔-9檔的最大爬坡度有比較大的差別，方案三比方案一的爬坡度略小，明顯的好于方案二的爬坡度。查看方案二和方案三的發(fā)電機性能曲線，發(fā)現(xiàn)方案二的發(fā)電機功率輸出轉(zhuǎn)速在1200r/min-2000r/min之間，方案三的發(fā)電機功率輸出轉(zhuǎn)速在1500r/min-2200r/min之間，而發(fā)動機的最大扭矩點轉(zhuǎn)速范圍是1200r/min-1500r/min之間，所以方案二的發(fā)電機額定功率輸出轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的最大扭矩轉(zhuǎn)速基本重合，當車輛在爬坡時需要輸出最大扭矩時，也是發(fā)電機輸出扭矩的時刻，所以對爬坡度影響較多；方案三的發(fā)電機額定功率輸出轉(zhuǎn)速區(qū)間剛好避開了發(fā)動機的最大扭矩轉(zhuǎn)速區(qū)間，所以對爬坡度的影響較小。同時，同一檔位方案二的發(fā)動機轉(zhuǎn)速明顯的高于方案三和方案一，說明在爬坡時發(fā)動機通過提高轉(zhuǎn)速來滿足爬坡和發(fā)電機需要的功率。

圖3 三種方案爬坡度圖

3.2 原地起步加速時間對比

原地起步加速時間以0-60km/h的加速時間來比較。采用二檔起步，表3是計算結(jié)果。

表3 三種方案原地起步加速時間對比

圖4 車輛最大加速度圖

從結(jié)果中可以看出，帶發(fā)電機后，0-60km/h的加速時間比不帶發(fā)電機的加速時間和距離都增加了。由于發(fā)電機的影響，無論是方案二還是方案三，換檔時機都有所推后，從圖4的車輛各檔位加速度圖中可以看出，方案二的換檔推后主要發(fā)生在前幾個檔位，方案三的換檔時機推后主要發(fā)生在后幾個檔位。換檔時機的推后說明發(fā)電機功率的輸出影響了車輛加速至最大加速度的時間，導(dǎo)致加速時間變長。方案二和方案三發(fā)電機功率輸出在發(fā)動機不同的轉(zhuǎn)速下導(dǎo)致?lián)Q檔時機推后表現(xiàn)在不同的檔位。方案二對扭矩影響較大，換檔時機的推后發(fā)生在扭矩輸出較大的檔位；方案三對扭矩影響較小，換檔時機的推后發(fā)生在后幾個檔位。

3.3 最高車速比較

表4 三種方案最高車速對比

從計算結(jié)果的可以看出，不帶發(fā)電機的理論最高車速比帶發(fā)電機的理論最高車速高出 5km/h，這是發(fā)電機輸出功率對車輛動力性的影響；但是實際的最高車速都是113.18km/h，這說明車輛的后備功率較大，發(fā)電機對車輛有影響，增加了達到最高車速的時間，但沒有影響實際所能達到的最高車速。

3.4 C-WTVC綜合油耗比較

表5 三種方案綜合油耗對比

表5的油耗計算結(jié)果顯示方案二車輛百公里油耗增加了5.86L，方案三車輛百公里油耗增加了3.81L。這是因為增加發(fā)電機后，一部分功率輸出到了發(fā)電機上，發(fā)動機想要達到不帶發(fā)電機時的功率，必須通過提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速來彌補發(fā)電機的功率消耗，增加了車輛的循環(huán)油耗。發(fā)電機功率的輸出使得車輛的油耗增加，方案三的經(jīng)濟性好于方案二的經(jīng)濟性。

4 結(jié)論

（1）軍用越野汽車后備功率大，增加20kW的大功率發(fā)電機后，車輛的最大爬坡度沒有影響；原地起步加速時間略有增加；最高車速沒有變化；綜合油耗增加。

（2）不同性能的發(fā)電機對車輛動力性的影響不同，如果能在發(fā)動機最大扭矩區(qū)間以外輸出附件的功率，這將大大的減小對車輛動力性能的影響。

（3）方案二和方案三百公里油耗相差2.05L，說明性能不同的大功率附件對車輛經(jīng)濟性的影響也不同。所以選擇合適的附件，可以有效的降低車輛燃油消耗量。

（4）每一款發(fā)動機對應(yīng)不同的萬有特性曲線和外特性曲線，在計算針對大功率附件對車輛的影響時應(yīng)具體問題具體對待，選擇對重要參數(shù)影響較小的附件。

參考文獻

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