重型半掛牽引車模擬油耗試驗研究

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%。可見半掛牽引車在物流行業的應用已成為未來公路貨物運輸的發展趨勢，對該類車輛的合理匹配可更好的服務于物流行業，對于提高運輸效率，降低能耗都有很重要的意義。2018 年國家發布了《GB 30510-2018 重型商用車輛燃料消耗量限值》、交通運輸部公路科學研究院發布了關于《實施道路運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來提高運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算速度和精度。它主要用于計算和優化汽車的傳動系統，動力系統及控制系統的匹配分析和開發研究。其模塊化結構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→原型車結構分析和子模型模塊選擇→建立物理連接→建立信號連接→輸入模型數據。

圖1 軟件模型圖

2 模型參數輸入

（1）樣車參數輸入

輸入樣車（汽車列車）整備質量、滿載質量、迎風面積、鞍座高度等參數。

（2）發動機參數輸入

輸入發動機怠速轉速、額定轉速、萬有特性曲線等參數。

（3）變速器相關參數輸入

輸入變速箱擋位、速比、傳動效率等參數。

（4）驅動橋參數輸入

輸入驅動橋速比及傳動效率等參數。

3 車輛運行工況參數輸入

（1）運行策略選擇

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

（2）工況處理

根據選擇的運行策略，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。

除運行工況外，環境溫度、風速、海拔都影響油耗結果，特別是海拔，受采集設備精度的影響，采集的海拔數據梯度較大，即坡度較大。當該坡度大于實際坡度，小于車輛的爬坡能力或最大減速能力，模型計算出來的結果偏大，當該坡度大于車輛的爬坡能力或最大減速能力，模型無法進行計算，只能重新修正坡度。

表1 工況參數表

4 模型輸出結果

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，進而分析工況對車輛影響的具體范圍。

5 車輛路試驗證

選取同一樣車，進行模型要求的動力總成的道路油耗試驗，記錄道路路譜，環境溫度、風速等信息。

通過模擬計算結果與路試結果進行對比,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，可以根據用戶的需求，給出其合理的動力總成配置，提高產品競爭力。

6 結語

本文以重型半掛牽引車為研究對象，以動力匹配為研究內容，通過CRUISE 軟件運用現代模擬預測方法及計算機技術，以實際運營工況為輸入，通過對車輛動力及傳動系統的主要技術參數對車輛動力性、經濟性的影響，在諸多匹配設計方案中選擇最佳方案。最后結合實際試驗對模擬推薦方案進行了驗證。在自由駕駛工況中模型計算輸入的換擋轉速、換擋時間、行駛路譜都是把實際路譜進行修正而來，無法與實際工況參數相同，導致實際油耗與計算油耗誤差較大，因此只能不斷的進行修正，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，進行動力匹配可以更加合理。