王亮亮，王香廷，郁煥敬

（江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

前言

為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和不斷嚴(yán)格的政策法規(guī)，節(jié)能減排已經(jīng)成為全球汽車企業(yè)的集體課題。目前載貨卡車主要通過提高動(dòng)力系統(tǒng)工作效率，和降低行駛阻力兩方面來實(shí)現(xiàn)降低整車油耗目的。其中行駛阻力主要由輪胎與地面的摩擦阻力、車輛加速阻力和空氣阻力組成。而本文主要從空氣阻力方面，對(duì)某型卡車行駛阻力進(jìn)行研究和分析，并制定相關(guān)風(fēng)阻優(yōu)化方案和進(jìn)行分析驗(yàn)證，最后針對(duì)驗(yàn)證結(jié)果提出相關(guān)結(jié)論。

1 現(xiàn)有車輛結(jié)構(gòu)介紹

如圖1所示，為目前我國(guó)載貨車的基本結(jié)構(gòu)，其駕駛室基本以平頭造型為主，貨廂為矩形盒體結(jié)構(gòu)。從整體結(jié)構(gòu)上就決定整車在行駛時(shí)會(huì)受到較大阻力，而目前的主要解決措施是，通過在駕駛室頂部加裝導(dǎo)流罩，實(shí)現(xiàn)車輛前部風(fēng)阻的優(yōu)化。

圖1 車輛結(jié)構(gòu)示意圖

2 基于有限元分析的風(fēng)阻優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過有限元分析，了解車輛行駛狀態(tài)下所受風(fēng)阻情況，找出風(fēng)阻影響關(guān)鍵點(diǎn)，有針對(duì)性的制定優(yōu)化方案，并進(jìn)行驗(yàn)證分析。并根據(jù)各優(yōu)化方案實(shí)施效果，最終確定有效優(yōu)化方案。

2.1 基礎(chǔ)車型分析

如圖2所示，通過對(duì)基礎(chǔ)車型分析發(fā)現(xiàn)，在行駛過程中低壓區(qū)域主要分布在，駕駛室與貨廂中間區(qū)域、車輛底部區(qū)域和車輛后部區(qū)域。因此可以得出這些區(qū)域是造成風(fēng)阻的關(guān)鍵位置，是風(fēng)阻優(yōu)化方案制定的重點(diǎn)方向。

圖2 基礎(chǔ)車型風(fēng)阻分析

2.2 風(fēng)阻優(yōu)化方案

如圖3所示，為了對(duì)車輛風(fēng)阻進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)有限元分析結(jié)果制定了以下優(yōu)化方案：

a.駕駛室與貨廂中間區(qū)域：通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化使空氣可以直接流動(dòng)通過該區(qū)域，避免低壓區(qū)域形成。具體措施一是對(duì)將導(dǎo)流罩向后延伸，減小導(dǎo)流罩與貨廂間隙；二是在駕駛室側(cè)圍后部增加擾流板，減小駕駛室與貨廂間間隙。

b.車輛底部區(qū)域：通過增加側(cè)裙板和將前保險(xiǎn)杠向下延伸，阻止車輛兩側(cè)空氣進(jìn)入車輛底部。

c.車輛后部區(qū)域：通過在貨廂后部上側(cè)增加尾翼，改善車輛后部空氣流動(dòng)情況。

d.其他：為了改善貨廂表面空氣流動(dòng)情況，將貨廂表面由瓦楞狀調(diào)整為光順面，同時(shí)對(duì)貨廂四周圓角進(jìn)行加大。

圖3 風(fēng)阻優(yōu)化方案

2.3 方案效果驗(yàn)證

圖4 風(fēng)阻優(yōu)化方案有限元分析

圖5 各方案優(yōu)化效果

為了驗(yàn)證優(yōu)化方案效果，對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了有限元分析（如圖4所示），通過分析發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化方案的實(shí)施，相對(duì)于基礎(chǔ)車型整體風(fēng)阻情況得到了有效改善。 同時(shí)為準(zhǔn)確了解各優(yōu)化方案效果，分別對(duì)各優(yōu)化方案相對(duì)基礎(chǔ)車型進(jìn)行了分析對(duì)比（如圖5所示），通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)化方案中導(dǎo)流罩優(yōu)化、擾流板、側(cè)裙板和尾翼可以有效實(shí)現(xiàn)的降低風(fēng)阻的效果。

3 實(shí)物驗(yàn)證分析

為了有效驗(yàn)證風(fēng)阻優(yōu)化方案實(shí)際應(yīng)用效果，根據(jù)上述有限元分析確定驗(yàn)證方案，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試制樣件制造，并進(jìn)行了實(shí)車裝配驗(yàn)證。同時(shí)為了有效驗(yàn)證和對(duì)比方案實(shí)施效果，對(duì)試驗(yàn)車分別在無風(fēng)阻優(yōu)化、傳統(tǒng)風(fēng)阻優(yōu)化、風(fēng)阻優(yōu)化實(shí)施等三種狀態(tài)（如圖6所示），分別在70km/h、80km/h、90km/h、100km/h四種工況下百公里油耗進(jìn)行了測(cè)量（測(cè)量環(huán)境：風(fēng)速1.1-1.7m/s，溫度35℃，路況高環(huán)）。

圖6 實(shí)物驗(yàn)證方案

通過對(duì)各狀態(tài)在不同工況下測(cè)量數(shù)據(jù)（試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析（如圖7所示），在實(shí)車狀態(tài)下風(fēng)阻優(yōu)化方案可以實(shí)現(xiàn)明顯的油耗降低，較目前傳統(tǒng)風(fēng)阻優(yōu)化狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)油耗降低10%以上，而且降低效果與車輛速度成正比。對(duì)于進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸尤其是以高速為主的車輛，具有顯著的節(jié)能效果。

圖7 實(shí)物驗(yàn)證效果

4 結(jié)論

本文以某款卡車為例，從空氣阻力方面對(duì)卡車節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了研究。通過風(fēng)阻優(yōu)化方案制定、分析與驗(yàn)證，得出通過風(fēng)阻優(yōu)化可以顯著減低車輛油耗，對(duì)整車節(jié)能減排具有重要意義。雖然目前國(guó)內(nèi)卡車節(jié)能研究還是主要集中在車輛輕量化、發(fā)動(dòng)機(jī)能效、傳動(dòng)效率等方面，但隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排要求的不斷提高，風(fēng)阻優(yōu)化技術(shù)將會(huì)得到越來越多的關(guān)注，并成為車輛開發(fā)中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。