重型牵引车动力传动系统优化匹配

赖前中

摘要：随着人们环保意识的增强和对运输利益最大化的需求，人们对汽车的排放和节能降耗提出了更高的要求。而通过对汽车传动系进行合理匹配，可有效地提高汽车燃油经济性，进而达到高速高效、节能降耗的目的，运用AVL_Cruise软件，编制程序对重卡传动系统进行匹配分析，对传动系的动力性能、燃油经济性能进行计算分析，并运用样车试验对理论计算数据进行验证，快速、高效的开发出适应市场需求的经济型新产品。

关键词：节能降耗；AVL_Cruise；传动系统；匹配分析；试验验证

1引言

社会经济的高速发展导致了做为生产工具的中重型卡车保有量的不断攀升，给人们的生活带来了很大的便利，同时也给环境带来了很大的压力。随着人们环保意识的增强和对运输利益最大化的需求，人们对汽车的排放和节能降耗提出了更高的要求。目前我国部分地区已全面国四阶段商用车的排放标准，因此对国四阶段中重卡动力总成系统的科学匹配优化，是中重卡节能减排的重要方法。

而过对汽车传动系进行合理匹配，可有效地提高汽车燃油经济性，进而达到高速高效、节能降耗的目的，本介绍了运用AVL_Cruise软件，编制程序对某款6×4轻量化牵引车的传动系统进行匹配分析，对传动系的动力性能、燃油经济性能进行计算分析，并运用样车试验对理论计算数据进行验证，并与国Ⅲ车型的动力性经济性进行了对比，通过理论分析和试验验证，为后续国Ⅴ产品开发积累宝贵的技术经验。

2.动力性和经济性的评价标准

衡量汽车动力性的主要指标是其最高车速、爬坡性能和加速性能等；衡量燃油经济性的常用的评价指标有等速行驶百公里油耗燃油消耗量和多工况循环行驶工况的百公里燃油消耗量，这些指标除了反映发动机本身的动力性、燃油经济性外，还体现了整车动力总成系统的相互配合及合理优化程度，即使一台发动机具有良好的性能，如果没有与之合理匹配的传动系，也不可能充分发挥其最佳性能。因此合理的匹配汽车的动力传动系统是提升动力、降低油耗的重要措施。

3. 传动系匹配理论分析

下面以某款国IV6×4轻量化牵引车为例，进行传动系匹配分析。首先通过对动力经济性初步分析选定三个匹配方案，然后对其中两个经济性较优的方案进行理论分析和试验对比，并运用AVL_Cruise整车性能分析软件进行仿真计算，采用对比选优的办法，最终确定一种最合适的传动系匹配方案。

具体从以下几个步骤确定传动系配置：

A.根据6×4轻量化牵引车的使用环境及相关政策规定确定发动机；

B.根据高速物流牵引车动力经济性需求确定传动系初步传动系匹配方案；

C.通过理论分析及AVL_Cruise软件进行仿真计算选定最佳传动系匹配方案。

3.1传动系初步匹配方案确定

根据该牵引车的运输路线和使用工况说明，按照以往的整车开发经验，拟选配下列三种方案，对整车传动系进行分析：

4 基于AVL_Cruise软件对传动系匹配方案进行仿真分析

基于CURISE的整车计算理论和计算方法，在汽车建模器模块完成整车模型的建立和原始数据的输入。本文根据牵引车的结构特点和使用特点，进行整车模型建立，主要模型为：发动机模型、发动机附件模型（电磁风扇离合器）、变速箱模型、后桥模型、轮胎模型、挂车模型（挂车为三轴结构）等，鉴于本文探讨的6×4轻量化牵引车主要以高速物流为主，用户对整车经济性要求较高，因此本文在設计时把整车的起步加速、满载爬坡和行驶的经济性作为三个主要的研究对象。

4.1整车模拟计算分析及结果

在cruise中输入相关输入数据，计算模型输入以整车滑行阻力（试验值）定义整车阻力，整车满载总质量为55T，以典型的高速公路路况为主，来进行动力匹配的模拟计算。

整车的经济性计算结果如下：

从上述的分析中可知，方案3充分考虑了国IV发动机的特性，通过匹配直接档变速箱+小速比后桥，可充分提高传动系统的效率，发挥整车的性能，该配置经济性最优，同时动力性完全满足公路运输型轻量化6×4牵引车的实际使用工况。

5试验验证、分析及结论

在定远试验场，环境温度为25°，风速3.5m/s，气压101.4kPa时，试验验证情况如下：

（1）方案1和方案3的试验数据，与运用AVL_Cruise软件计算出的结果对比相符合。

（2）试验证明，方案3的整车动力性满足设计要求，整车经济性最优。

（3）计算值与试验值的对比可以看出，仿真结果与试验值有一定的误差（<5%），这是由建立仿真模型时存在一定的简化及试验时驾驶员的换档规律不一致等原因造成的。如忽视发动机内部的摩擦损失数据、没有考虑热机状态及各种阻力系数误差等。通过实际的试验验证后得出计算结果和试验结果误差在5%范围内，满足设计要求Cruise模型有效。

6结 论

本文主要内容为通过Cruise软件，对某款6×4轻量化牵引车进行了经济性优化匹配，通过系统分析，制定了最优的动力系统匹配方案。计算分析所形成的经验结论，可指导在今后的国V车型研发设计，形成组织记忆力。

参考文献：

[1]余志生主编，汽车理论。第2版。背景：机械工业出版社。2000

[2]刘惟信。汽车设计。北京：清华大学出版社。2001.

[3]宋宝玉。任秉银。汽车传动系参数优化设计系统的研究。哈尔滨工业大学学报。2001，33（2）：179-182