010 整车经济性仿真及灵敏度分析_吉利研究院_贺娜等.dox
纯电动客车电池低温动力性和经济性仿真及验证

在 能 源危 机 和 环 境 问 题 的双 重 压 力 下 求平衡能源供 给的
有 效途径 ; 节约与开发 清洁能源 , 保 护 和 改 善 环 境, 已成 为 国 际社 会 的 共 同责任 。纯 电动 汽 车在 节能 和环 保 方 面 具有 无 法 比拟 的优 势 , 是 解决 能 源危 机 和 环 境 污染 问题 的最 有效 途 径 , 势 必成 为
变 量 之 间 的逻 辑 控 制 策 略 , 实 现 仿 真 快 速计 算 。
本文将转速 、 扭矩 、 电池剩余 电量 、 电压 、 电流等 l 1
个 数 据作 为输 人 变 量 , 驱 动 负 载信 号 和 各 轮 实 际 制 动力作 为输 出变 量 , 如图2 所示 。
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驶室 、 动 力 电池 、 驱动 电机 、 后桥 、 制动 器 及车 轮等 组成 , 其 中 动力 电池 和 驱 动 电机 是 核 心部 件 。 动 力 总 成 系统 通 过机 械连 接 、 电气 连接 以及 C AN网 络 来保 证 各个 系 统 和部件 之 间 的协调 运行 和信 息
图1 C R U I S E 整 车 动 力 系统 仿 真 模 型
汽车动力性经济性敏感参数分析

汽车的动力性和经济性敏感性参数分析吴雪珍(万向电动汽车公司研发部 杭州,311215)摘 要:本文主要介绍了对汽车的动力性、经济性进行仿真计算时,在整车参数中,哪些参数对其性能影响比较大。
从而为汽车性能的改进提供方向。
关键词:汽车 AVL_CURISE 动力性 燃油经济性 敏感性汽车动力性和燃油经济性的参数敏感度是指各个参数对整车的动力性和燃油经济性的影响灵敏度。
汽车的动力性和燃油经济性是其重要的使用性能之一,直接影响到汽车的行驶效率和使用成本。
采用计算机仿真计算汽车的动力性和经济性能够给汽车设计或改进提供既迅速又经济的方法,使设计开发者在诸多设计方案中选择最佳方案。
本次计算采用的仿真软件是A VL_cruise 。
1.A VL_cruise 仿真计算实例分析Cruise 软件是A VL 公司研制的,用来计算汽车的动力性、经济性、制动性的专用软件。
能够比较准确、快速的仿真计算出汽车的动力性及经济性。
如某一汽车的性能参数如下:表1 整车性能参数 参 数 值 轮胎型号 155/65R13整备质量(kg ) 910 满载质量(kg ) 1285 轴 矩(mm) 2700 迎风面积(m^2)1.8 风阻系数 0.36 变速箱 5档手动发动机的性能曲线如下图:图1外特性曲线图2部分负荷特性曲线通过仿真计算得到的计算结果与试验结果对比表如下:表2 结果对比表结果参数 计算值 试验值0-100加速时间(s) 26.13 27.3 25-100加速时间4th(s) 37.47 36.8 30-100加速时间5th(s) 46.43 49.2 最高车速(km/h) 141.13 141.3 爬坡度(%) 32.5 30 90km/h 等速油L/100km 5.17 6 120km/h 等速油L/100km 7.3 8 ECE-EUDC L/100km8.18.6由此对比表可以看出,仿真计算值与试验结果比较接近。
采用计算机仿真的精度还是比较高。
乘用车车轮销轴声学灵敏度仿真与实验分析

乘用车车轮销轴声学灵敏度仿真与实验分析侯臣元;汪晓虎;王亮;李凤【摘要】To analyze the structural noise of vehicles induced by road-surface excitations, a detailed full vehicle structure model and a fluid cavity model were built with finite element method, and the coupled fluid-structure equations were derived. Based on the models, the acoustic sensitivity of a car to the spindle was simulated by applying an excitation force at the rear-axle spindle. The acoustic sensitivity of the whole vehicle to the rear spindle could be acquired by superposition of the simulation results, which could be used to evaluate and analyze the structure noise from the road-surface excitations. Results of the finite element analysis were verified by the tests under the same boundary conditions. Through modal contribution analysis, the contributions of the vehicle structure, rear suspension etc. to the acoustic sensitivity of the spindles were obtained. Some measures for reducing the structural noise in the frequency band from 0 to 200 Hz were suggested.%为分析路面激励引起的车内结构噪声,建立整车结构有限元模型及流体声腔有限元模型;在车轮销轴处施加激励,仿真计算车内对销轴处的声学灵敏度。
某纯电动汽车动力经济性仿真研究分析

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09_整车仿真分析及改型车性能对比_一汽轿车李胜江等

整车仿真分析及改型车性能对比作者:李胜江 张梓蔚 王丹丹 田蜀东(一汽轿车,长春)摘要:本文讨论了一汽轿车股份有限公司某MT车型的动力性和经济性。
在CRUISE环境下,建立该车型的整车系统模型,并对模型的关键输入参数进行了探讨和设置。
根据所建立的仿真模型,对其进行了最高车速、最大爬坡度、加速性能、等速油耗的仿真计算及结果分析。
通过与其试验数据作对比,仿真结果令人满意。
并以此模型为基础平台车对改型车性能进行对比分析。
关键词:动力性;经济性;建模仿真主要软件:AVL CRUISEAbstract:This article discusses the performance and fuel consumption of a MT vehicle in Faw Car Co.,Ltd.In the CRUISE environment,we establish the vehicle system model,set and discusse the key parameters of the model. According to the simulation model established,carry out the maximal speed, the climbing performance, acceleration, constant speed fuel consumption and analysis these results. Compare with the test data of this model, simulation results are satisfactory. Use this model as a platform,we established modified vehicle model,and make comparative analysis for their performance.1 前言汽车动力性、经济性是汽车的两个最基本最关键性能,如果汽车的这两个性能不好,将直接影响整车的质量,降低其市场竞争性,更严重者可能有安全隐患或通不过国家法规。
纯电动汽车动力性与经济性仿真研究

需求 , 查 表 得到 电机 能 够 提供 的制 动 扭矩 , 并请 求 电机提 供该 扭矩 。如果 整 车需 求 的制 动 力 超过 了
电机 的制动 能力 , 则 由机 械制 动 器 提供 剩 余 扭 矩 。
在 电机转 速很 低 的情 况 下 , 制 动 回馈 的效 率 不 高 ,
1 0 0 % 的情 况下 , 根 据 电机 扭 矩 输 出进 行 动 力 学 计
算得 到 的 。经 济 性 指 标 是 用 速 度 控 制 的方 法 , 让
车辆 跟 随 N E D C循 环 工 况 曲线 行 驶 , 最 后 得 出车 辆 的能量 消 耗 。计 算 完 成 后 , 可 以通 过 软 件 的 后 处理模 块 进行 结果 查看 和 分析 ( 见图 5 ) 。
参照 欧洲 和 国 内 的 试 验 标 准 , 选 取 了表 1中 的评
价指标 。
目N / 辑
1 . 0 O
0 . 9 9
0 9 8
0 . 9 7
0 . 9 5 g
O . 9 4 0 . 9 3 O 9 2
0 . 9 1 5 0
表 1 整车性能仿真评价指标
至今 仍 未普及 , 很难 取 得 有价 值 的 实车试 验 数 据 。
借助 仿 真工具 , 在 车 辆 开 发 阶段 对 其 动 力 性 与 经
济 性 做 出评 估 , 从 而 指 导零 件 选 型 、 匹配 和 优 化 , 可 以极 大 地 降 低 开 发 成 本 , 缩 短 开 发 周 期 。本 文 研 究 了借 助 G T — s u i t e 仿 真软 件 建 立纯 电动 汽 车整
纯电动汽车动力性经济性仿真分析和试验
纯电动汽车动力性经济性仿真分析和试验发布时间:2023-01-31T07:40:24.398Z 来源:《中国科技信息》2022年第18期作者:钱涛[导读] 文章结合纯电动汽车的基本情况,对纯电动汽车的基本情况进行分析钱涛安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 231200摘要:文章结合纯电动汽车的基本情况,对纯电动汽车的基本情况进行分析,然后再对纯电动汽车的动力性经济性进行详细分析,通过仿真分析和试验进行研究,保证工作中能够做好纯电动汽车的合理分析,使得纯电动汽车在工作中,能够发挥相应功能和作用的服务能力,所以,需要对纯电动汽车的动力性经济性仿真分析和试验进行研究,主要对纯电动汽车的仿真模型建立和运算进行分析,选择Simulink仿真分析平台,实现对纯电动汽车的动力性经济性仿真分析和试验工作,进而进一步提升纯电动汽车的服务能力,使得纯电动汽车能够更好地为人们提供服务。
满足人们出行的基本需求,进一步推动人们生存品质实现合理的提升。
关键词:纯电动汽车;动力性;经济性;仿真分析;试验纯电动汽车是一种以车载电源为动力的汽车,它不需要对化石能源进行利用,仅需要对电能进行利用,通过电能的合理运用,实现纯电动汽车的稳定运行,确保纯电动汽车的功能和服务作用。
为了满足对纯电动汽车的动力性经济性的分析,需要采取仿真分析和试验的方式,实现纯电动汽车的合理分析,并选择合理的仿真分析和试验方式,促使纯电动汽车的动力性经济性实现合理的分析,进而更好地为人们提供服务。
基于此,文章结合纯电动汽车动力性经济性的仿真分析和试验进行研究,确保经过仿真分析后,能够实现对纯电动汽车的动力性经济性实现合理的分析,选择合理的动力系统,促使纯电动汽在服务过程中,能够发挥相应的功能和服务作用,进一步推动电动汽车的功能和服务作用。
1.纯电动汽车相关研究在资源使用相对过多的今天,资源利用限度逐渐降低,所以,为了满足资源节约的基本需求,可以对纯电动汽车进行合理的运用,发挥纯电动汽车的功能和作用,进一步实现对传统能源的合理节约,使得资源的利用价值实现合理改善,进一步发挥资源的利用率。
利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算
利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算(一汽无锡柴油机厂 陆晓燕 陈勤学)摘要:动力性、经济性是评价车辆性能的重要指标,也是产品开发过程中需要重点考虑的内容。
本文就某一款轻卡的性能要求,探讨了利用AVL的计算软件CRUISE进行整车动力性、经济性匹配计算,通过建模计算,提出了一种比原车型发动机与传动系匹配更优的方案,整车道路试验也验证了该匹配方案。
关键字:CRUISE 动力性 经济性1 前言整车动力性与经济性的优化匹配一直是国内外研究者关注的焦点。
国外在动力传动系统优化匹配方面起步较早,基础强大,目前已经拥有成熟的优化匹配流程和方法,研究重心也已集中到提高各大总成的性能上。
国内的研究起步较晚,对经济性的研究已从基于设定工况(国家六工况)的研究发展到基于实际运行状态的优化匹配研究,同时也相继出现了以基于用户参数输入的匹配计算软件系统。
针对国内外研究的现状和趋势,本文利用AVL的CRUISE计算软件,就某款轻卡建立了整车模型,采用试验分析与理论研究相结合的方法,为降低整车油耗,提出一种更为合适的传动系匹配方案。
2 整车模型的建立决定汽车基本性能的主要因素是发动机的使用特性和传动系的匹配。
较为经济、快捷的方法是着眼于现有的零部件、总成,根据用户的使用情况,通过计算和试验确定满足用户要求的更为合适的传动系匹配方案。
本文结合了目前已大量投放市场且较有代表性的某一型号轻卡,对原车进行了动力性、经济性的研究。
由于此次研究主要是在原车型现有零部件总成的基础上进行改善,故原则上,降油耗不增加整车成本或尽可能少增加成本,同时应尽可能不降低整车动力性。
因此,针对降油耗的目标,在方案选择上只对发动机及驱动桥进行优化匹配而未对变速箱参数进行优化。
表一为整车及主要零部件的一些基本参数。
表一 整车及主要零部件计算用参数整车总×宽×高(mm):8360×2270×2326整车满载质量(kg):8000前轴/后轴(kg):2400/5600(4200/7800)原发动机额定功率(kW/rpm): 100/2700rpm万有特性图见图4轮胎半径(mm):407; 轮胎气压(kpa):600变速箱(手动、六档):6.314;3.913;2.262;1.393;1;0.788原后桥主减速比:5.714根据整车状态,CRUISE计算软件中建立如图1所示模型。
AVL CRUISE整车动力性经济性仿真分析一点技巧
A VL CRUISE整车动力性经济性仿真分析章郁斌长安汽车工程研究院规划所,重庆,401120,zhangyubinde@摘要:本文主要介绍了关键字:CRUISE 动力经济仿真CRUISE软件可以用于车辆的动力性,燃油经济性以及排放性能的仿真,其模块化的建模理念使得用户可以便捷的搭建不同布置结构的车辆模型,其复杂完善的求解器可以确保计算的速度CRUISE的一个典型应用是对车辆传动系统和发动机的开发,它可以计算并优化车辆的燃油经济性,排放性,动力性(原地起步加速能力、超车加速能力)、变速箱速比、制动性能等,也可以为应力计算和传动系的振动生成载荷谱一、简化计算任务通常计算任务会有这样一种情况,选择多种变速器与多种发动机或者主减速器进行搭配计算。
这在CRUISE中其实很好实现的,如下图操作即可然后在计算中心里添加对应的模型即可,如图当你有多个组件进行搭配的时候,可以在DOE plan中进行搭配的选择。
如此一来,可以使计算任务变得非常简单了。
二、简化结果提取在模型里添加一个special model中的ms-export的模块,按下图配置输出的参数在总线里配置好ms-export模块的参数总线连接然后对计算任务的输出进行修改,勾上output of ms-exports然后开始计算,如果你的任务是有很多case(各种组件的组合计算)这样计算的结果会生成相应很多个excel工作簿,然后我们可以编相应的程序或者宏就可以对这些工作簿进行处理,可以把结果生成到一个另外一个工作簿中,如此工作就变得很轻松了,我们可以把更多的精力放在真正的研究上了。
目前我可以用这种方法很方便的提取以下结果:爬坡度的结果如何提取,我还没有找到办法,如果你找到了的话,请告诉我一下,谢谢。
基于灵敏度分析的白车身扭转刚度优化
基于灵敏度分析的白车身扭转刚度优化作者:郑孟李阳郝海舟张健来源:《计算机辅助工程》2014年第04期摘要:为提高某量产车型白车身(Body in White,BIW)扭转刚度,提出一种基于灵敏度分析的BIW刚度优化方法.深入阐述灵敏度分析原理和车身刚度优化策略,分析该车型车身开发中的37个低成本横向构件的料厚变化对BIW扭转刚度的影响.通过对BIW有限元模型的计算和分析,验证优化策略并对比优化前后的BIW扭转刚度性能.结果表明该方法以较低成本就可达到车身扭转刚度的较大提高.关键词:汽车;白车身;扭转刚度;灵敏度优化;模态; 1阶扭转中图分类号: U461.7;U461.91文献标志码: BAbstract: To improve the torsion stiffness of the Body in White(BIW) for a mass production automobile, a BIW stiffness optimization method is proposed on the basis of sensitivity analysis. The theory of sensitivity analysis and the automotive body stiffness optimization strategy are elaborated. By changing the thicknesses of 37 low cost cross members during the automotive body development, the effect of the change on BIW torsion stiffness is analyzed. The calculation and analysis on the BIW finite element model verify the optimization strategy and the performance of BIW torsion stiffness are compared before and after optimization. The result shows that the method can greatly improve the automobile body torsion stiffness in lower cost.Key words: automobile; body in white; torsion stiffness; sensitivity optimization;mode; firstorder torsion0引言现代轿车普遍采用承载式车身设计,车身直接承受路面载荷和多工况载荷输入.白车身(Body in White,BIW)扭转刚度是承载式车身的重要力学性能指标[1],同时也是衡量车身轻量化水平的重要指标.在节约成本的约束下,如何提高BIW整车扭转刚度并兼顾车身轻量化要求,需要选择最佳优化对象和优化策略.车身轻量化设计不仅是单纯的车身质量减轻,而是车身质量与车身力学性能之间的平衡和取舍,其目标是以较小的质量代价获得较大程度的车身力学性能提升.随着有限元分析技术的发展和提高,各种计算机辅助分析软件为汽车仿真提供更好的平台.[25]本文利用HyperWorks软件的灵敏度分析方法,提出一种基于灵敏度分析的车身扭转刚度优化策略.对以刚度为约束条件的BIW优化分析,通常以减小或增加板件的厚度来实现.[6]以某量产车型为基础车型,结合该车型车身开发中的37个横向构件(相对小成本件),对其料厚变化引起的车身扭转刚度影响进行分析和研究,以不牺牲其碰撞安全性和低变更设计成本为约束,提升车身扭转刚度并实现车身轻量化因数优化,最后通过BIW有限元模型对优化结果予以验证.1结构灵敏度分析方法在结构优化设计中,灵敏度分析越来越受重视.通过结构灵敏度分析可以准确计算各设计变量的扰动对系统响应的影响,进而在产品设计和制造中严格控制对结构响应影响较大的组件或变量.承载式车身多为冲压件焊接而成.某量产三厢轿车车型的BIW主要由300多个冲压件焊接而成,其整体扭转刚度与每个零部件的材料、料厚、断面形式、焊点分布、搭接形式和加强筋布置等有紧密联系.灵敏度分析技术可以反映结构设计变量或参数对目标或约束函数影响的变化梯度,即明确多个指定零部件对车身设定性能目标的相对灵敏度.优化模型以BIW的扭转刚度为约束条件,以BIW质量最小为优化目标,对选定的各个零部件的料厚进行优化.[7]3结束语提出一种基于灵敏度分析的某量产三厢轿车车型BIW扭转刚度优化方法,通过结构灵敏度分析找出对扭转刚度贡献较大的零部件,增加其零件料厚,以提升其扭转刚度;同时,对扭转刚度灵敏度较小且质量基数大的零部件,在不牺牲整车被动安全性能的前提下,降低其零件料厚,以平衡优化带来的白车身质量增加.结果表明,通过变更灵敏度分析方法筛选出关键零部件料厚,用较小的成本实现BIW扭转刚度的较大提升,同时提高BIW的动态刚度,对改善该车型的BIW静态刚度和动态刚度具有重要的现实意义.此优化策略可进一步推广应用到车身设计开发初期,会因为受到的相对较少的限制而带来更好的白车身扭转刚度优化和白车身轻量化效果.参考文献:[1]赵常虎,余海东,郭永进. 影响轿车白车身扭转刚度的关键结构研究[J]. 机械设计,2007, 24(8): 6668.[2]杨英,赵广耀,孟凡亮. 某轿车白车身结构灵敏度分析及优化设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2008, 29(8): 11591163.[3]段月磊,毕传兴. 基于刚度和模态灵敏度分析的轿车车身轻量化研究[J]. 噪声与振动控制, 2010, 30(6): 7982.[4]荣安琪. 重型卡车驾驶室模态灵敏度分析与结构优化[D]. 吉林大学, 2009.[5]陈国定,武力. 轿车白车身结构的相对灵敏度分析[J]. 机械设计, 2007, 24(4):2223.[6]王志亮,刘波,马莎莎,等. 基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析[J]. 机械科学与技术, 2008, 27(8): 10211024.[7]叶辉,胡平,申国泽,等. 基于灵敏度和碰撞仿真的汽车车身轻量化优化设计[J]. 农业机械学报, 2010, 41(10): 1822.[8]ZHOU M, PAGALDIPTI N, THOMAS H L, et al. An integrated approach to topology, sizing and shape optimization[J]. Struct Multidisciplinary Optimization, 2004, 26:308317.[9]罗伟,周定陆.白车身扭转刚度分析与优化[J]. 计算机辅助工程, 2006, 9: 222224.[10]李亦文. 车身结构模型修改的问题研究[D]. 吉林大学, 2008.。
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整车经济性仿真及灵敏度分析贺娜,杨陈,沈源,由毅,赵福全(吉利汽车研究院,杭州萧山)摘要:整车油耗是汽车最重要的性能之一。
为了在整车概念设计阶段快速、准确、有效的预测整车经济性,本文使用A VL-CRUISE软件,通过建立整车仿真模型,以某三款乘用车为例进行经济性仿真,对影响NEDC工况下整车综合油耗的因素及灵敏度进行分析,其分析结果对改善整车燃油经济性提供了参考依据。
关键词:经济性;仿真;灵敏度主要软件:A VL CRUISE1 引言随着能源需求的日益增长、石油供应的日趋紧张以及国家法规的日益严格,良好的汽车的性能尤其是燃油经济性不仅越来越受到整车厂的关注,更成为吸引消费者的一大亮点。
在进行新车设计或旧车改进时,汽车的燃油经济性不仅与发动机的优劣有关,传动系统的匹配、轮胎的配置、整车外形及整备质量等都是影响整车性能的重要因素。
通过A VL-CRUISE软件可以快速、准确、有效的对整车动力性、经济性进行仿真分析,在设计初期即可给出良好的预测结果,既可有效避免传统试验测试中司机、气候以及道路环境等对汽车性能测试的影响,又可大大降低了开发费用,缩短设计周期。
所以使用仿真软件进行整车性能分析在没有试验样车的产品概念设计阶段尤为重要。
A VL-CRUISE仿真软件是一款优秀的整车动力性、经济性、排放性以及制动性能的计算分析软件。
它采用模块化的设计方法,可以对任意结构形式的汽车传动系统进行建模,模拟整车不同状态的运行工况。
在汽车的开发过程中,可以方便灵活的进行发动机、变速器、轮胎的选型、匹配以及整车性能预测等工作。
2 整车仿真模型2.1 整车仿真模型建立本文利用A VL-CRUISE软件建立整车动力总成模型,以某三款乘用车为例进行经济性仿真分析,为后续改善整车燃油经济性提供一定理论依据。
整车动力总成模型主要包括:车辆模块、发动机模块、离合器模块、变速器模块、主减速器模块、轮胎模块以及驾驶员模块等,各模块之间使用机械连接和信号总线连接[1]。
本文基于CRUISE软件搭建的整车仿真模型如图1所示。
图1 整车仿真模型在进行整车开发或改型时,经常因为各影响因素的变化而需对整车动力性、经济性做多次仿真。
研究各影响因素的灵敏度,可以帮助设计人员判定由这些影响因素引起的经济性的变化趋势和大致范围,从而在后续车型的开发过程中缩短开发时间。
本文选取3款目前市场上的主流车型作为基础车型进行分析,这三款车采用的发动机均为汽油机。
其基本参数如表1所示。
表1 整车基本参数2.2 燃油经济性能指标的选取汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量来衡量。
汽车的经济性指标主要包括等速油耗和循环工况油耗,本次分析选取的关键经济性指标NEDC[New Europe Drive Cycle]循环综合油耗。
该循环工况主要包括4个市区循环工况和一个市郊循环工况,时长1180秒,当量行驶11km,如图2所示,NEDC循环工况是目前轻型车通常采用的循环工况。
图2 NEDC循环工况示意图2.3 计算模型标定根据基础车型实际情况建立计算模型,针对性能指标创建分析任务,其中行驶阻力采用滑行阻力试验数据进行计算。
将影响整车油耗的各因素作为变量,运行仿真模型得到计算结果。
通过与试验结果进行对比,进一步完善原计算模型,即对整车仿真模型进行标定。
表2为3款车型NEDC循环综合油耗仿真结果与试验结果对比,其误差在允许范围内,模型标定完成。
表2 整车仿真结果与道路试验结果3 影响因素及灵敏度分析汽车经济性影响因素灵敏度是指某影响因素对整车经济性的影响程度,即单位参数变化率引起的汽车经济性能指标的变化率。
整车经济性的主要因素有发动机、传动系统(变速器及主减速器)、整车整备质量、整车外形(迎风面积及风阻系数)以及轮胎的匹配等。
本文主要讨论发动机万有特性、整车整备质量、整车风阻系数以及传动系统传动系数等影响因素对经济性的影响,计算时假定车辆附着良好。
3.1 发动机万有特性对NEDC油耗的影响发动机作为汽车的心脏,其原始油耗特性在一定程度上决定了整车油耗水平。
其外特性曲线的走向对整车的动力性影响非常大,整车经济性则主要取决于万有特性的经济区的分布。
本文以发动机万有特性中各点燃油消耗率同时降低或增大,观察其对NEDC循环综合油耗的影响。
图3 万有特性灵敏度曲线如图3所示,NEDC油耗优化率随发动机万有特性各点燃油消耗率优化量的增大而增大,其变化量成线性关系,即发动机各点燃油消耗率降低的越多,NEDC循环油耗越低。
拟合图中曲线得到方程式:y=0.003x (1)式中y表示NEDC油耗变化率,x表示发动机万有特性各点燃油消耗率优化量,即发动机万有特性各点燃油消耗率每增大或减少5g/kwh,NEDC综合油耗随之增大或减少1.5%。
3.2整备质量变化对NEDC油耗的影响车重也是影响整车油耗的一个重要原因。
小而轻的微型轿车与又大又重的豪华型轿车相比油耗大幅降低的一个重要原因就是因为整车质量的减小。
由于整车质量的减小可以在汽车图4 NEDC油耗-整备质量曲线图5 整车整备质量灵敏度曲线图4给出了三款车型各个整备质量对应的NEDC油耗,图5横坐标为计算整备质量相对基础质量的变化率,纵坐标为NEDC油耗计算质量相对基础质量的变化率。
由图5可见NEDC油耗的变化率同质量的变化率基本成线性关系,并且随着整备质量的增加,NEDC油耗的变化率梯度变小,分别拟合图5中3条曲线得到:{y a=0.287xy b=0.3635xy c=0.447x(2)式中y a、y b、y c分别表示A,B,C三款车型的NEDC油耗变化率,x表示整备质量变化率,不同车型的变化率虽然不同但是变化趋势一致,可见,同一配置的车型,其整备质量减少10%,则NEDC综合油耗可随之节油3%~4%。
3.3 传动效率对NEDC油耗的影响传动系统主要由变速器总成、驱动轴、轮毂轴承等传动零部件组成。
传动效率的提高,意味着传动损失的降低,任何运动副均存在能量损耗,例如变速器齿轮传动、驱动轴万向节传动、轴承内外圈传动等,可通过改善润滑条件、优化运动副结构、提高加工精度等方法,减少传动系统的能量损耗。
图6 NEDC油耗-传动效率曲线图7 传动效率灵敏度曲线由图6可看出,随着传动效率的增大,NEDC综合油耗逐渐减小。
NEDC油耗变化率与传动效率变化率成线性关系,拟合图7中曲线可得到:y=0.6562x(3)式中y表示NEDC油耗变化率,x表示传递效率变化率。
可见,随着传动效率每提升10%,综合油耗降低约6.5%。
3.4 风阻系数对NEDC油耗的影响汽车风阻系数,即C D值是影响整车油耗的一个重要因素,不同车身形状具有不同的C D 值,随着车速的升高,C D值对整车油耗的影响将越明显。
图8 NEDC油耗-风阻系数曲线图9 风阻系数灵敏度曲线由图8可看出,优化风阻系数是节约燃油的一个有效途径。
NEDC综合油耗变化率随风阻系数变化率成线性关系,拟合图9中曲线可得到y=0.2028x(4)式中y表示NEDC油耗变化率,x表示风阻系数变化率,即随着风阻系数每优化10 %,综合油耗降低约2%。
根据CRUISE对A车型仿真结果,当整车风阻系数由0.4降到0.3时,其NEDC百公里燃油消耗可降低约7%。
3.5轮胎滚动半径对NEDC油耗的影响轮胎滚动半径对NEDC循环油耗的影响如图10所示。
图10轮胎滚动半径灵敏度曲线由图10可看出,轮胎滚动半径对NEDC油耗的影响较小,NEDC综合油耗变化率随轮胎滚动半径变化率基本成反比关系,拟合图10中曲线可得到y=−0.0927x+0.0006(5)式中y表示NEDC油耗变化率,x表示轮胎滚动半径变化率。
3.6主减速比对NEDC油耗的影响在主减速比及变速器各挡传动比中,主减速比的敏感度最高,因为它直接决定了发动机的使用工况[4]。
通过减小主减速比,可使发动机运行工况趋于高转速、低扭矩区域,在发动机万有特性图中,运行工况处于比油耗较低的区域,NEDC油耗减小。
图11主减速比灵敏度曲线拟合图11中曲线可得到y=0.2134x+0.0029(6)式中,y表示NEDC油耗变化率;x表示主减速比变化率。
主减速比每减小10%,则NEDC油耗节省约2.1%。
4结论从上面分析可以看出,对于NEDC循环工况,通过优化发动机万有特性、降低整车整备质量、提高动力总成传递效率、降低风阻系数、优化主减速比等可以降低NEDC循环百公里油耗。
根据灵敏度对这些影响因素进行排序,如下表3所示。
使NEDC循环油耗降低3%,则发动机万有特性各点燃油消耗率需减小约10g/kwh,整车整备质量需降低约6.7%~10.5%,动力总成传递效率需优化4.57%,风阻系数需优化14.8%,主减速比需减小12.7%,轮胎滚动半径需增大31.7%。
通过对比可知,轮胎滚动半径、风阻系数及发动机万有特性各点燃油耗率的优化量比较大,而传递效率的提高比较有限,主减速比的选取除了考虑整车经济性外,动力性也是需要考虑的主要因素,综上减轻整车整备质量是比较可行且有效的方法。
表3不同影响因素对NEDC油耗灵敏度排序5 总结随着计算机技术的飞速发展,模拟仿真技术越来越成熟,在整车开发概念设计阶段或改型阶段,使用仿真软件对整车进行动力性经济性模型分析发挥了越来越重要的作用。
本文通过使用CRUISE整车仿真软件,建立整车动力总成模型,以某公司三款乘用车作为实例进行了仿真,并与该车试验结果进行对比,基本吻合,说明该仿真软件可以很好的对汽车的经济性进行预测。
同时,通过对汽车经济性影响因素及其灵敏度进行分析,得出各影响因素相关灵敏度,进而在后期可以有针对性的对某些参数进行优化,以达到改善汽车经济性的目的。
参考文献[1] 颜伏伍,胡峰.汽车动力性仿真与灵敏度分析.[J].汽车工程师[2] 张翔.汽车仿真软件CRUISE的分析与应用.[3] 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社,2002.[4] 倪计民等.汽车动力总成结构参数敏感性研究.汽车技术,2008,01:22~25[5] 向巍. 利用CRUISE分析质量变化对整车动力性经济性的影响.AVL先进模拟技术中国用户大会论文,2009[6] AVL-CRUISE manuals.。