重型牽引車動力傳動系統優化匹配

賴前中

摘要：隨著人們環保意識的增強和對運輸利益最大化的需求，人們對汽車的排放和節能降耗提出了更高的要求。而通過對汽車傳動系進行合理匹配，可有效地提高汽車燃油經濟性，進而達到高速高效、節能降耗的目的，運用AVL_Cruise軟件，編制程序對重卡傳動系統進行匹配分析，對傳動系的動力性能、燃油經濟性能進行計算分析，并運用樣車試驗對理論計算數據進行驗證，快速、高效的開發出適應市場需求的經濟型新產品。

關鍵詞：節能降耗；AVL_Cruise；傳動系統；匹配分析；試驗驗證

1引言

社會經濟的高速發展導致了做為生產工具的中重型卡車保有量的不斷攀升，給人們的生活帶來了很大的便利，同時也給環境帶來了很大的壓力。隨著人們環保意識的增強和對運輸利益最大化的需求，人們對汽車的排放和節能降耗提出了更高的要求。目前我國部分地區已全面國四階段商用車的排放標準，因此對國四階段中重卡動力總成系統的科學匹配優化，是中重卡節能減排的重要方法。

而過對汽車傳動系進行合理匹配，可有效地提高汽車燃油經濟性，進而達到高速高效、節能降耗的目的，本介紹了運用AVL_Cruise軟件，編制程序對某款6×4輕量化牽引車的傳動系統進行匹配分析，對傳動系的動力性能、燃油經濟性能進行計算分析，并運用樣車試驗對理論計算數據進行驗證，并與國Ⅲ車型的動力性經濟性進行了對比，通過理論分析和試驗驗證，為后續國Ⅴ產品開發積累寶貴的技術經驗。

2.動力性和經濟性的評價標準

衡量汽車動力性的主要指標是其最高車速、爬坡性能和加速性能等；衡量燃油經濟性的常用的評價指標有等速行駛百公里油耗燃油消耗量和多工況循環行駛工況的百公里燃油消耗量，這些指標除了反映發動機本身的動力性、燃油經濟性外，還體現了整車動力總成系統的相互配合及合理優化程度，即使一臺發動機具有良好的性能，如果沒有與之合理匹配的傳動系，也不可能充分發揮其最佳性能。因此合理的匹配汽車的動力傳動系統是提升動力、降低油耗的重要措施。

3. 傳動系匹配理論分析

下面以某款國IV6×4輕量化牽引車為例，進行傳動系匹配分析。首先通過對動力經濟性初步分析選定三個匹配方案，然后對其中兩個經濟性較優的方案進行理論分析和試驗對比，并運用AVL_Cruise整車性能分析軟件進行仿真計算，采用對比選優的辦法，最終確定一種最合適的傳動系匹配方案。

具體從以下幾個步驟確定傳動系配置：

A.根據6×4輕量化牽引車的使用環境及相關政策規定確定發動機；

B.根據高速物流牽引車動力經濟性需求確定傳動系初步傳動系匹配方案；

C.通過理論分析及AVL_Cruise軟件進行仿真計算選定最佳傳動系匹配方案。

3.1傳動系初步匹配方案確定

根據該牽引車的運輸路線和使用工況說明，按照以往的整車開發經驗，擬選配下列三種方案，對整車傳動系進行分析：

4 基于AVL_Cruise軟件對傳動系匹配方案進行仿真分析

基于CURISE的整車計算理論和計算方法，在汽車建模器模塊完成整車模型的建立和原始數據的輸入。本文根據牽引車的結構特點和使用特點，進行整車模型建立，主要模型為：發動機模型、發動機附件模型（電磁風扇離合器）、變速箱模型、后橋模型、輪胎模型、掛車模型（掛車為三軸結構）等，鑒于本文探討的6×4輕量化牽引車主要以高速物流為主，用戶對整車經濟性要求較高，因此本文在設計時把整車的起步加速、滿載爬坡和行駛的經濟性作為三個主要的研究對象。

4.1整車模擬計算分析及結果

在cruise中輸入相關輸入數據，計算模型輸入以整車滑行阻力（試驗值）定義整車阻力，整車滿載總質量為55T，以典型的高速公路路況為主，來進行動力匹配的模擬計算。

整車的經濟性計算結果如下：

從上述的分析中可知，方案3充分考慮了國IV發動機的特性，通過匹配直接檔變速箱+小速比后橋，可充分提高傳動系統的效率，發揮整車的性能，該配置經濟性最優，同時動力性完全滿足公路運輸型輕量化6×4牽引車的實際使用工況。

5試驗驗證、分析及結論

在定遠試驗場，環境溫度為25°，風速3.5m/s，氣壓101.4kPa時，試驗驗證情況如下：

（1）方案1和方案3的試驗數據，與運用AVL_Cruise軟件計算出的結果對比相符合。

（2）試驗證明，方案3的整車動力性滿足設計要求，整車經濟性最優。

（3）計算值與試驗值的對比可以看出，仿真結果與試驗值有一定的誤差（<5%），這是由建立仿真模型時存在一定的簡化及試驗時駕駛員的換檔規律不一致等原因造成的。如忽視發動機內部的摩擦損失數據、沒有考慮熱機狀態及各種阻力系數誤差等。通過實際的試驗驗證后得出計算結果和試驗結果誤差在5%范圍內，滿足設計要求Cruise模型有效。

6結 論

本文主要內容為通過Cruise軟件，對某款6×4輕量化牽引車進行了經濟性優化匹配，通過系統分析，制定了最優的動力系統匹配方案。計算分析所形成的經驗結論，可指導在今后的國V車型研發設計，形成組織記憶力。

參考文獻：

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