浅析某重型载货车经济性的优化分析

高艳军，王思琪

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

设计研究

浅析某重型载货车经济性的优化分析

高艳军，王思琪

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要对某重型载货车发动机性能进行优化，通过优化发动机增压器性能，从而使发动机万有特性适合整车在一定工况下的运行区域，并结合CRUISE软件的仿真分析，最终实现提升整车燃油经济性的目的。

燃油经济性；增压器；万有特性；优化

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-01-03

前言

目前国家计重收费实施区域逐步扩大，标载型产品市场份额进一步增长。为了满足日益发展的载货运输行业所需重型车的需要，现针对中国国情开发的某载货车属于标载产品，此重型载货车根据市场需求需要具备优秀的燃油经济性。

汽车的燃油经济性是衡量整车性能和产品竞争力的一项重要指标。而动力匹配和发动机的性能又直接决定了整车的燃油经济性的好坏，所以需要在此车型基础上通过动力系统的合理匹配及发动机的特性改善来降低油耗。为用户提供性能优越、性价比高的新产品。

1、背景

某重型载货车在开发过程中，通过理论计算油耗偏高，本文针对发动机的性能优化和基于cruise的动力性经济性仿真分析，进而确定动力匹配方案和发动机的优化方法，保证动力性的前提下，实现整车燃油经济性的优化。整车基本参数如表1所示：

2、整车动力经济性分析

2.1 基与cruise的动力性经济性模型搭建

针对整车的配置，应用cruise软件建立载货车模型，输入整车相关参数，首先计算应用的发动机和变速箱分别匹配4.44速比和4.875速比后桥的动力性和经济性能。根据计算结果从而选择一种合适的后桥速比配置，初步分析整车动力性和经济性能。计算模型如下图1所示。

2.2 动力性和经济性计算结果分析

根据cruise软件仿真结果分析整车动力性经济性，结果如下表2所示：

表2 整车动力性经济性计算值

此配置结论：

（1）选择4.44速比，动力性满足使用要求，经济性相对较好，适用于平原；

（2）选择4.875速比，动力性较好，但经济性较差，适用于山区。

由于此车主要销售区域平原，注重经济性能，所以确定动力总成配置为选择后桥4.44速比。针对以上初步匹配计算结果对整车经济性进行进一步优化，以达到经济性更优的目的，进一步提高产品市场竞争力。

3、整车经济性能优化设计

针对优化前整车经济性能计算结果，主要对影响燃油经济性能主要的发动机总成进行优化，改善发动机万有特性曲线，来达到降低整车油耗的目的。

3.1 优化方案一

针对发动机使用特点，把发动机增压器由不带放气阀结构改为带放气阀结构，使发动机最大扭矩区域更合理，应用进口喷油嘴雾化性更好特点，降低低速油耗，经济性更优。

优化后带旁通式增压器的增压度受旁通涡轮气流控制，增加低速增压度，普通的增压器不带旁通阀，在低速时增压度较低。普通式与旁通式增压器压力值见下图2。

图2 普通式与增压式旁通阀增压压力对比图

优化增压器后发动机的万有特性数据曲线对比如下图3：

图3 优化前后发动机的万有特性曲线对比图

结论：根据发动机万有特性曲线图对比，虚线为优化前的数据曲线，实线为优化后的发动机数据曲线。可以看出优化后的发动机最大扭矩得到提升，最低燃油消耗曲线覆盖的发动机转速区域和扭矩区域更广。对整车的动力性能和经济性能都有提升。

3.2 方案一计算结果

根据优化方案一结果对整车动力性能和经济性进行计算，计算结果如下表3所示。

表3 方案一动力性经济性优化后计算值

结论：经过此方案优化后发动机经济性能得到提升，但提升不太理想，需要进一步优化。

3.3 优化方案二

由于发动机在高速运转，进气量增大的时候，增压器转速跟不上不仅起不到增压作用反而对进气起到了阻碍作用，所以增压器的响应速度对发动机也是一项很重要的指标，此方案在优化方案一的基础上对发动机进行进一步优化设计，主要方案为采用更小涡轮壳的涡轮增压器，使增压器响应更快，低速时进气量大，起步强劲，动力和经济性好。

通过合理匹配发动机涡轮的直径，改变流量中心半径，从而优化TRIM值和A/R值，使进气量匹配更合理，发动机改为下图4所示更小直径的涡轮，优点是响应快，合理匹配高速和低速的进气量。

图4 优化方案二的增压器

优化二和优化一发动机万有特性曲线对比如下图 5所示：

图5 方案二优化前后发动机万有特性数据对比图

结论：根据优化二和优化一发动机万有特性曲线图对比，虚线为优化一的数据曲线，实线为优化二的发动机数据曲线。可以看出优化二的发动机最低燃油消耗曲线覆盖的发动机转速区域和扭矩区域进一步加宽。对整车的燃油经济性可以有所提升，特性曲线的走向更平稳，使得发动机各种工况下运行更稳定，综合燃油消耗会更低。

3.4 方案二优化计算结果

根据优化方案二结果对整车动力性能和经济性进行计算，和优化方案一进行对比，计算结果如下表4所示。

表4 方案二动力性经济性优化后计算值

结论：经过第二次优化后，整车燃油经济性得到明显降低，达到预期目标。

4、动力匹配优化分析结论

（1）通过优化方案可以看出增压器对发动机是一项很重要的部件，合理的匹配增压器对发动机的扭矩和燃油消耗影响很大，尤其是对油耗的影响。

（2）经过对发动机总成的两次优化，最终方案的动力性经济性完全符合载货车在平原地区的运行工况使用。优化后的载货车在速度（70～90）km/h运行经济性能最优，整车的燃油经济性优化提升达到预期效果。

[1] 王望予. 汽车设计[第4版].北京:机械工业出版社,2006.5.

[2] 余志生.汽车理论.北京:清华大学出版社,2000.

Analysis on the fuel economy optimization of a heavy truck

Gao Yanjun, Wang Siqi
( Anhui Jianghuai Automobile group Co Ltd, Anhui Hefei 230601 )

This paper focuses on the optimization of a heavy truck engine performance. by optimizing the performance of the engine cross sectional characteristics, so that the universal characteristics of the vehicle in a certain operating conditions, and use CRUISE to simulate and analyst. and ultimately achieve the purpose of improving the fuel economy of the vehicle.

fuel economy; booster; cross sectional characteristics; optimization

U462.1

A

1671-7988 (2017)06-01-03

高艳军，男，（1983-），工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.001