用CRUISE软件进行模拟计算,可以选择最优化的变速箱速比和主减速比,从而为整车的改型工作提供很好的理论依据,同时大大降低开发成本和周期。我国新的汽车消费税政策中,大排量车型的消费税有所上调,加上能源日趋紧张等问题,汽车制造厂家争相在汽车燃油经济性和动力匹配方面投入了新的研究。
为增强市场竞争力,满足消费者的使用经济性需求,我公司研究了是否可以在某一现有车型上匹配另一款性能较好、排量较小的发动机以取得更经济的综合性能。通过CRUISE软件进行模拟计算后,我们选择了最优化的变速箱速比和主减速比,并预测了整车的动力性和经济性,为新车型的优化匹配提供了很有价值的参考。
建立整车模型
此次匹配模拟是基于原车型的匹配,因此整车的基本参数大部分来源于原车型。该车型的整车参数为:整车基本尺寸4705mm×1780mm×1650mm,整车整备质量1665 kg,满载质量2220 kg,轴距2776 mm。该车型为前置前驱车,基于整车结构,我们建立了如图1所示的CRUISE模型。
变速箱速比和终减速比的模拟计算
汽车的动力性和燃油经济性与发动机和传动系的参数选择匹配密切相关。理论上,各参数可以连续任意变化,以获得最优的匹配效果,但对于汽车制造厂来说,新零件的开发既增加成本又延长了整车的开发周期,因此,为了加快整车的匹配过程,我们常常选择市场上已经存在的变速器和主减速器。表中所示为目前市场上性能比较好的三种变速器速比及三种主减速比,他们共有九种速比组合。
对于整车来说,最高车速、爬坡性、加速性是整车动力性能的重要指标,工况油耗和百公里等速油耗则是经济性的重要指标,利用CRUISE进行模拟计算,可以得出很多有价值的相关参考数据和趋势性结论。九组速比组合的最高车速见图2,起始档最大爬坡性能见图3,原地起步连续换档加速到100km/h的加速时间见图4,4档从20km/h加速到100km/h的加速时间见图5,NEDC工况油耗见图6,5档百公里等速油耗(车速分别为90km/h和120km/h)见图7。
数据分析在评判车辆性能时,经济性和动力性常被认为是互相制约的两个因素。该车型匹配的新发动机排量降低,燃油消耗量自然降低,但该车型的匹配是基于已批量生产车型上的改型,若一味追求经济性,而选择动力性较差的速比组合,势必会破坏消费者对原车型动力性能的良好印象,影响市场竞争力,因此,综合对动力性和经济性的影响,我们选择了第四组的速比组合作为最终车型的速比。
图8~11为原车(匹配前)与第四组计算数据(匹配后)经济性和动力性能对比。从对比图表可以看出,新的匹配燃油经济性有了很大的改善,动力性虽稍有下降,但在可接受范围之内。整体上会为消费者带来更优的经济性和综合性能。
结论
在整车匹配的初期,由于一部分零部件的状态没有完全确定,用CRUISE软件计算的理论结果与实际测试的结果有一定误差,但对于在同等条件下做速比的优化却仍然有着很好的指导意义,设计者通过模拟计算就可得出最优化速比,从而可以大大降低整车的开发成本并缩短开发周期,同时也为新车型的燃油经济性和动力性等性能提供了很有价值的参考。
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