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        重型半掛牽引車模擬油耗試驗(yàn)研究

        2019-08-15 16:02:54劉宏亮顧明郭偉侯敬超
        汽車實(shí)用技術(shù) 2019年15期
        關(guān)鍵詞:擋位消耗量油耗

        劉宏亮,顧明,郭偉,侯敬超

        (陜西重型汽車有限公司,陜西 西安 710200)

        前言

        2018 年,商用車產(chǎn)銷量分別完成428 萬輛和437.1 萬輛,同比增長了1.7%和5.1%。半掛牽引車全國銷量35 萬輛,同比增長8.2%??梢姲霋鞝恳囋谖锪餍袠I(yè)的應(yīng)用已成為未來公路貨物運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢,對該類車輛的合理匹配可更好的服務(wù)于物流行業(yè),對于提高運(yùn)輸效率,降低能耗都有很重要的意義。2018 年國家發(fā)布了《GB 30510-2018 重型商用車輛燃料消耗量限值》、交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院發(fā)布了關(guān)于《實(shí)施道路運(yùn)輸車輛燃料消耗量第四階段限值的通知》,國家對車輛的燃油消耗量提出了更高的要求,因此,通過合理匹配汽車動力傳動系統(tǒng)來提高運(yùn)輸效率和降低燃油消耗勢在必行。

        1 汽車模型搭建

        計算軟件見圖1,主要用于研究汽車行駛特性、燃油消耗與廢氣排放的模擬分析。由于采用了模塊化的方法,可以自由的建立任何一種配置的汽車模型,其精密完善的算法程序保證了較快的運(yùn)算速度和精度。它主要用于計算和優(yōu)化汽車的傳動系統(tǒng),動力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的匹配分析和開發(fā)研究。其模塊化結(jié)構(gòu)可以建立各種汽車概念的汽車模型。

        建模過程分為下列步驟:模型前處理→原型車結(jié)構(gòu)分析和子模型模塊選擇→建立物理連接→建立信號連接→輸入模型數(shù)據(jù)。

        圖1 軟件模型圖

        2 模型參數(shù)輸入

        (1)樣車參數(shù)輸入

        輸入樣車(汽車列車)整備質(zhì)量、滿載質(zhì)量、迎風(fēng)面積、鞍座高度等參數(shù)。

        (2)發(fā)動機(jī)參數(shù)輸入

        輸入發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速、萬有特性曲線等參數(shù)。

        (3)變速器相關(guān)參數(shù)輸入

        輸入變速箱擋位、速比、傳動效率等參數(shù)。

        (4)驅(qū)動橋參數(shù)輸入

        輸入驅(qū)動橋速比及傳動效率等參數(shù)。

        3 車輛運(yùn)行工況參數(shù)輸入

        (1)運(yùn)行策略選擇

        計算模型里面有兩個運(yùn)行策略,一個是基于時間的車輛運(yùn)行狀態(tài),另一個是基于距離的車輛運(yùn)行狀態(tài)。在采集實(shí)際路譜中,車速、換擋都是以時間為基準(zhǔn)進(jìn)行采集,所以運(yùn)行策略選擇基于時間的運(yùn)行策略。

        (2)工況處理

        根據(jù)選擇的運(yùn)行策略,需要采集車輛的車速、時間、距離、擋位、換擋時間等信息,目前重型半掛車無擋位傳感器信號,無法采集擋位信號,可以通過公式計算出擋位信息。

        公式中v 為車輛車速(km/h);r 為車輪半徑(m);ig為變速箱傳動比,對應(yīng)的傳動比為擋位信息;i0為主減速器傳動比。

        下表1 為模擬軟件要求的輸入工況參數(shù)。

        除運(yùn)行工況外,環(huán)境溫度、風(fēng)速、海拔都影響油耗結(jié)果,特別是海拔,受采集設(shè)備精度的影響,采集的海拔數(shù)據(jù)梯度較大,即坡度較大。當(dāng)該坡度大于實(shí)際坡度,小于車輛的爬坡能力或最大減速能力,模型計算出來的結(jié)果偏大,當(dāng)該坡度大于車輛的爬坡能力或最大減速能力,模型無法進(jìn)行計算,只能重新修正坡度。

        表1 工況參數(shù)表

        4 模型輸出結(jié)果

        通過模型,可以計算出不同動力總成在該工況下的百公里燃油消耗、瞬時油耗、累計油耗及油耗分布情況,進(jìn)而分析工況對車輛影響的具體范圍。

        5 車輛路試驗(yàn)證

        選取同一樣車,進(jìn)行模型要求的動力總成的道路油耗試驗(yàn),記錄道路路譜,環(huán)境溫度、風(fēng)速等信息。

        通過模擬計算結(jié)果與路試結(jié)果進(jìn)行對比,平原工況燃油消耗量偏差在5%左右,山路工況燃油消耗量偏差在8%左右,證明了該分析方法的可行性。通過計算,可以根據(jù)用戶的需求,給出其合理的動力總成配置,提高產(chǎn)品競爭力。

        6 結(jié)語

        本文以重型半掛牽引車為研究對象,以動力匹配為研究內(nèi)容,通過CRUISE 軟件運(yùn)用現(xiàn)代模擬預(yù)測方法及計算機(jī)技術(shù),以實(shí)際運(yùn)營工況為輸入,通過對車輛動力及傳動系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)對車輛動力性、經(jīng)濟(jì)性的影響,在諸多匹配設(shè)計方案中選擇最佳方案。最后結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)對模擬推薦方案進(jìn)行了驗(yàn)證。在自由駕駛工況中模型計算輸入的換擋轉(zhuǎn)速、換擋時間、行駛路譜都是把實(shí)際路譜進(jìn)行修正而來,無法與實(shí)際工況參數(shù)相同,導(dǎo)致實(shí)際油耗與計算油耗誤差較大,因此只能不斷的進(jìn)行修正,使兩者的輸入靠近而減小誤差。未來幾年隨著工況研究的深入,模擬計算的精度會越來越高,進(jìn)行動力匹配可以更加合理。

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