基于AVL Cruise的某載貨車動力匹配優化方案分析

陳曉雯，屈淵波（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限公司，陜西 寶雞 721000）

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基于AVL Cruise的某載貨車動力匹配優化方案分析

陳曉雯，屈淵波
（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限公司，陜西 寶雞 721000）

文章應用AVL Cruise軟件對某商用車進行了整車性能分析，通過動力總成優化匹配分析，在確保整車動力性前提下，選出燃油經濟性最優動力匹配，且與試驗結果進行對比分析，其仿真分析結果與試驗結果基本符合。為以后優化同類車型動力匹配提供了理論依據。

AVL Cruise動力性；燃油經濟性；動力匹配分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.013

CLC NO.: U462.3Document Code: BArticle ID: 1671-7988(2016)08-38-04

引言

汽車整車性能的優劣不僅僅取決于其發動機，還與傳動系統匹配息息相關，傳統的動力傳動匹配方法就是做試驗，所有設計方案都需要通過試驗進行驗證，這樣不但增加了開發費用，還延長了設計周期，AVL Cruise是一款針對汽車動力性和燃油經濟性進行分析的軟件，并在汽車動力性和燃油經濟性研究方面已得到了廣泛應用。

本文以AVL Cruise軟件為工具，進行動力匹配計算，選擇合理的發動機、變速器、后橋，在保證車輛運行工況所需動力性的前提下，達到最佳燃油經濟性。

1、軟件介紹

Cruise 軟件是奧地利 AVL 公司開發的用于研究車輛動力性、燃油經濟性、排放性能與制動性能的高級仿真分析軟件，是快速、便捷、高效的車輛動力學仿真工具。Cruise作為車輛仿真分析軟件，它非常的靈活，能夠對任意結構形式的車輛傳動系統進行建模和仿真，它主要應用于車輛開發過程中的動力系統和傳動系統匹配，整車性能預測和仿真計算。也可進行發動機、變速器、后橋速比、輪胎選型及匹配優化。還可以應用于混合動力汽車、電動汽車動力傳動系統集控制系統的開發和優化[1]。

Cruise 軟件具有以下優點：

（1）模塊化理念可靈活的進行各種車輛和動力總成匹配的分析，并在所提供的模塊的基礎上建立系統模型；

（2）駕駛員模型的智能化，能夠根據人體反應，真實再現車輛行為；

（3）發動機冷啟動模型考慮了高摩擦和熱力學效應；

（4）黑盒子功能能使用戶進行自定義模塊和控制算法；

（5）轉向時，考慮了車輪和車輛受力；

（6）能夠與MATALAB/SIMULINK和流體動力學軟件Flow master、KULI進行對接。

Cruise 軟件采用圖形化的交互環境，用戶只需用鼠標拖動的方法從模型庫中拖出相應元件，便能夠迅速的建立系統框圖，再根據研究的需要添加相應的控制模塊，并正確連接數據總線，即可完成模型的建立。

2、某載貨車動力匹配優化方案分析

2.1基于Cruise軟件的整車仿真模型的建立

根據某載貨車的整車布置建立整車仿真分析模型。對整車及零部件參數進行處理后嵌入模型文件，并對整車進行性能分析。

該模型主要由以下模塊組成：Vehicles、Engine、Clutches、Gear Box、Single Ratio Transmission、Differential、Brake、Wheel、Monitor、Cockpit等。各模塊之間用機械連接和總數據連接。主要模型的數學模型如下：

2.2基本參數

表1　整車基本參數

表2　發動機參數

表3　變速箱各檔速比

表4　后橋主減速器速比及傳遞效率

表5　輪胎基本參數

2.3整車動力匹配方案

同一發動機配三種不同變速箱及同一后橋的兩種速比，具體方案見表6。

表6　具體方案

2.4整車動力燃油經濟性仿真結果分析

應用AVL Cruise軟件對以上6種匹配方案進行仿真計算，并對仿真結果進行分析。6種方案的整車動力性和燃油經濟性見表7。

表7　6種方案的整車動力性和燃油經濟性

根據六種動力匹配方案的車輛性能仿真結果分析，得出方案1和方案4的動力性和燃油經濟性優于其他4個方案，方案1的動力性比方案4的動力性好，但是，方案4在保證車輛良好的動力性前提下，車輛的燃油經濟性是最好的，并且保證了車輛的爬坡性能和加速性能，故方案4是滿足客戶的最優配置方案。

3、整車性能仿真結果與試驗結果分析

3.1整車性能仿真

根據汽車試驗和整車性能分析要求，針對方案4進行仿真分析，在此次仿真計算任務過程中，選擇了等速行駛工況、C-WTVC循環行駛工況、爬坡性能、加速性能，分析過程中使用了C-WTVC循環工況，C-WTVC循環工況是評價汽車燃料經濟性的一個實用方法。路況圖如圖2所示。

該車的各檔最大爬坡性能、各檔加速性能、各檔等速燃油經濟性、自定義工況發動機工作點分布、自定義工況油耗分布、加速時間曲線和最高檔百公里油耗曲線如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示。

3.2仿真分析結果與試驗結果對比

整車的動力性和燃油經濟性的仿真分析結果與試驗結果如表8所示。

表8　整車的動力性和燃油經濟性的仿真分析結果與試驗結果對比

從整車的動力性和燃油經濟性的仿真分析結果與試驗結果對比表中可以看出，最高車速和爬坡度誤差比較小，且滿足設計要求。

從圖9直接檔加速性能仿真結果與試驗結果對比曲線中可以看出，在直接檔時，40km/h ～80km/h加速時間的仿真結果與試驗結果比較相近，且誤差小；從圖10起步連續換擋加速性能仿真結果與試驗結果對比曲線中可以看出，在高速段仿真結果與試驗結果誤差比較大，可能與駕駛員換擋操作時間有關，減少換擋時間，可提高汽車加速性能。

整車等速行駛工況下，汽車等速百公里油耗仿真結果與試驗結果對比如圖11所示。

從圖11中可以看出，汽車在車速50～80km/h時，最高檔等速百公里油耗仿真結果與試驗結果誤差比較大，在經濟車速85～100 km/h時，最高檔等速百公里油耗仿真結果與試驗結果比較接近，其誤差越來越小，幾乎趨近于0。

通過對該車的仿真結果與試驗結果對比分析，其仿真結果與試驗結果誤差比較小，整體趨勢相同，且與試驗結果基本吻合。

4、結論

本文應用AVL Cruise軟件對某商用車進行了整車性能分析，通過動力總成優化匹配分析，在確保整車動力性前提下，選出燃油經濟性最優動力匹配，且與試驗結果進行對比分析，其仿真分析結果與試驗結果基本符合。為以后優化同類車型動力匹配提供了理論依據。

[1]劉振軍，趙海峰，秦大同.基于 CRUISE的動力傳動系統建模與仿真分析[J],重慶大學，2005.

[2]余志生.汽車理論[M]，北京：機械工業出版社，2012.

[3]葛安林,林明芳,吳錦秋.汽車動力傳動系統參數的最佳匹配[J],汽車工程,1991,(1).

[4]廖祥兵,戴啟清,胡小平等.汽車在不同行駛條件下的經濟性模擬計算[J].內燃機機學報,2003(1).

A truck power matching optimization scheme based on AVL Cruise analysis

Chen Xiaowen,Qu Yuanbo
(Shaanxi Automobile Group Baoji Huashan engineering vehicles Co Ltd,Shaanxi Baoji 721000)

The application of AVL Cruise software for vehicle performance analysis of a commercial vehicle,through the optimization of powertrain matching analysis,in order to ensure the vehicle power under the premise of selected fuel optimal power matching,and the results were compared with experimental results,the simulation results and experimental results are basically consistent with.It provides a theoretical basis for the optimization of the dynamic matching of similar models in the future.

AVL Cruise; power performance; fuel economy; power matching analysis

U462.3

B

1671-7988（2016）08-38-04

陳曉雯（1986-），女，助理工程師，就職于陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，主要從事：整車設計及動力匹配。