09_基于Cruise软件的重卡动力总成系统匹配优化_潍柴动力控股有限公司王峰

基于Cruise软件的重卡动力总成系统匹配优化（潍柴动力控股有限公司王峰）摘要：本文以实际应用中的某款重型卡车为实例，针对使用过程中出现的动力不足及油耗高问题，采用Cruise软件对整车使用状况进行了分析，确定了问题所在，并在整车上进行了验证，取得了良好效果，昀后用Cruise软件对改进后的整车运行状况进行了模拟，结果与实际情况一致。关键词：动力传动系统，动力性，经济性1.前言汽车动力传动系统是汽车昀重要的装置之一，主要包括汽车发动机和传动系。发动机为汽车提供动力，它的性能直接影响了汽车的整车性能，汽车发动机与驱动车轮之间的动力传递装置成为传动系，它保证了汽车在各种行驶条件下所必需的牵引力和车速。汽车发动机性能直接决定了汽车整车的动力性、燃油经济性和排放性能，但整车性能还与传动系的主减速器和变速器有密切关系，只有通过合理匹配，实现动力性与燃油经济型的相互协调，才能昀大程度的满足使用要求。本文采用Cruise软件对传动系参数进行了合理调整，实现了动力装置与整车的优化匹配，节省了大量试验费用和时间。2.建立整车模型奥地利AVLList公司开发的Cruise软件是用来研究汽车动力性，燃油经济性、排放性能及制动性能的模拟分析软件，通过对整车动力传动系统的结构和功能进行分析，简化物理模型，选择合理的子系统模型，搭建仿真模型，并对各部件和总成进行参数话处理，建立整车模型。整车结构分析和子系统模块选择该车配备潍柴WP10系列247KW柴油发动机，12档机械变速箱，总重48吨，驱动形式是发动机前置，后轮驱动（6×4）。整车模块选用整车模块（Vehicle）、驾驶室模块（Cookpit）、发动机模块（Engine）、机械式摩擦离合器模块（FrictionClutch）、机械式手动变速箱（GearBox）、单级减速器模块（SingleRatio）、车轮（Wheel）和制动器（Brake），耗能元件采用风扇（MechanicalConsumer）代替，车辆模型如图1所示。图1整车模型仿真任务的定制根据性能分析要求，定制了3中计算任务，分别是循环测试（CycleRun），爬坡性能测试（ClimingPerformance），等速行驶性能测试（ConstantDrive），全负荷加速测试（FullLoadAcceleration），分别对循环工况、爬坡性能、等速油耗和加速性能进行仿真。3.仿真及试验结果分析该车在运行中整车综合油耗达到55L/100km，道路略带坡度，我们采集了运行工况如图2所示，由于同样配置的整车很少出现动力性不足的现象，我们怀疑是道路坡度导致整车动力不足，因此在仿真计算时，采用了MAP图，对负荷率进行控制，以便实时查看发动机负荷率，见图3所示，仿真结果如图4-7所示。图2整车运行工况图3负荷率控制MAP数据输入图4循环工况工作点分布由图4可知，发动机工作点主要集中在大扭矩点处，由图5可知，在大扭矩点处，发动机工作时间超过70%。由图6可知，在昀大扭矩点处，油耗量超过20%）图5循环工况下发动机工作点时间百分比分布图6循环工况下发动机油耗分布图7循环工况下发动机输出扭矩分布由图4-图7所示分析可知，发动机大部分时间工作在高负荷区，输出扭矩基本是昀大扭矩，发动机已经没有后备功率，因此出现动力性不足的现象，车速较正常情况低。按照等速燃油消耗量计算公式guPbQasρ02.1=，同样的功率和燃油消耗率下，车速越低，油耗越高，反映到整车上出现了油耗高的问题。针对上述现象，我们对后桥进行了优化，将后桥速比提高了10%，然后在整车上进行了试验。优化后整车动力性有较大改善，直接档50-80km/h超车加速时间由77S减少为68S，并且综合油耗由55L/100km，降低为43L/100km，取得了满意的效果，仿真结果如图8-9所示，由图可以看出，发动机工作区域有了明显改善，负荷率控制在70%~80%，与平直路面上的行驶工况存在一定差异。4.结论通过Cruise软件不仅可以进行动力总成系统的系统匹配，而且对负荷率的控制可以更逼真的模拟车辆的实际运行状况，对于运行过程中的爬坡，加速，减速等工况进行实时追踪，真实再现车辆的运行工况，为优化动力系统匹配提供了更真实的依据。Cruise软件不仅对整车前期开发阶段中的动力系统选型优化具有知道意义，而且对于实车运行中动力系统的重新匹配，也可以起到重要的指导作用。图8循环工况工作点分布图9循环工况下发动机工作点时间百分比分布