重型商用車性能仿真與參數敏感度分析

陳太榮 尤國貴

摘 要：利用Cruise軟件創建半掛牽引車整車仿真計算模型。根據仿真結果，分析參數變化對整車動力性與燃油經濟性的影響程度。并進行了實車性能試驗，將仿真結果與原始試驗數據進行比較，得出對動力性與燃油經濟性影響程度最大的參數，在后期可有針對性地對整車的某些參數進行優化，以達到改善整車動力性與經濟性的目的。整車參數的敏感度信息對車輛動力總成匹配工作具有一定的指導意義。

關鍵詞：動力性與燃油經濟性;敏感度;試驗

中圖分類號：U464.11+3? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-116-04

Abstract： Creating simulation calculation model of semi-trailer truck by Cruise software.According to the simulation results， the influence degree of parameters change on vehicle power performance and fuel economy is analyzed. Real vehicle performance test is carried out， and the test result is compared with simulation result to get the parameters that have the greatest influence on power performance and fuel economy. At a later stage， some parameters of the vehicle can be optimized to improve the power performance and fuel economy of the vehicle .The sensitivity information of vehicle parameters has certain guiding significance for vehicle powertrain matching.

Keywords： Power performance and fuel economy; Sensitivity; Test

CLC NO.： U464.11+3? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-116-04

引言

汽車動力性與燃油經濟性敏感度是指整車某個參數的變化對動力性與燃油經濟性的影響程度。敏感度在數學意義上是反映函數對某些自變量X的變化梯度，其數值可以反映整車參數變量對動力性與經濟性的影響程度。汽車的動力性性能指標主要包括：（1）最高車速;（2）最大爬坡度;（3）加速時間等。燃油經濟性的性能指標主要有：（1）循環工況燃油消耗量;（2）等速工況燃油消耗量等[1]。

整車參數對汽車的動力性與燃油經濟性能影響的敏感度分析，是汽車性能優化設計重要的環節。敏感度分析能夠發現參數對性能的影響規律，可對參數的改進方向進行指導，影響汽車的動力性和燃油經濟性的因素很多，主要包括整車的質量、風阻系數、迎風面積、滾動阻力、傳動系統的傳遞效率等。整車參數發生改變，汽車的動力性能和燃油經濟性會受到不同程度的影響[2]。

1 參數敏感性

參數敏感性反應了某個參數變量對車輛性能指標影響程度的大小，敏感度較高的參數要給予更多的關注。

變量相對于性能指標參數敏感度S可表示為[3]：

2 整車的動力性與經濟性計算

整車的動力性與燃油經濟性是相互制約的兩種性能，如何實現動力性與經濟性性能之間的平衡對于整車性能的開發至關重要。通過對不同配置參數的整車進行動力性與經濟性仿真計算，得出對性能影響最為顯著的參數，進行有針對性的優化。

將整車總質量、滾動阻力系數、空氣阻力系數、傳動系機械效率、輪胎的滾動半徑作為設計變量[4]，性能指標作為因變量。整車的原始參數如下表所示：

2.1 原車試驗驗證

為驗證仿真結果的有效性，對原車進行起步連續換檔加速道路試驗以及C-WTVC臺架試驗。VBOX系統可以高精度地測量速度，距離，加速度，制動距離，航向角，側偏角等參數。其主機可與一系列的輸入和輸出模塊結合使用，使其可以成為一個強大和靈活的數據采集系統[5]。

2.2 整車總質量對性能指標的影響

性能指標變化要包括動力性中的最大爬坡度、最高車速，經濟性指標中C-WTVC循環工況的綜合油耗值。對CRUISE的計算結果進行分析。在不同的整車質量下，性能指標的變化的大小，即是設計參數對性能的影響程度[7]。

在合理的數據范圍內改變整車的總質量，利用Cruise中高級計算模塊矩陣計算，牽引頭的整備質量為8800kg，掛車的滿載質量變化范圍在-10%-10%之間。矩陣計算法可表示為[35300;37750;40200;42650;45100]。牽引列車總質量變化對動力性與燃油經濟性的影響如表2所示。

2.3 傳動系統效率對動力性經濟性指標的影響

車輛整車傳動系的傳動效率與發動機轉速、潤滑系統、變速箱各檔位傳動效率，后橋的傳動效率有密切的關系。傳動系的變化范圍在-10%-10%之間。矩陣計算法可表示為[0.79;0.84;0.88;0.92;0.97]。

2.4 風阻系數對性能指標的影響

汽車的空氣阻力的大小對車輛性能有著一定的影響，與車身主體的形狀有較大的關系。風阻系數的變化范圍也是-10%-10%。

回正力矩與輪胎轉動角數據進行線性擬合，并取均值作為扭轉剛度。

4 試驗結果

5 結論

通過對Giti輪胎力學性能的測試，可以看出這款輪胎的總體性能比較好，徑向剛度、側向剛度、縱向剛度、扭轉剛度等力學性能都符合相關性能指標。力學性能試驗之后也能發現一些問題，今后的輪胎性能優化可以參照本次試驗數據進行修正提高。

參考文獻

[1] 馬良清，王琰，孫寧紀，焦會云.我國汽車輪胎行業現狀及發展[J].輪胎工業.2009.29（12）.

[2] 張為公.汽車車輪多維力測量關鍵技術[J].江蘇大學學報，2004.25 （1）.

[3] 邱昌峰.輪胎側偏松弛長度試驗方法研究[J].輪胎工業，2019.10.

[4] 程澤木.基于輪胎六分力測試的PAC2002輪胎模型參數辨識方法研究[J].汽車實用技術，2018（15）.