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。笔者利用CRUISE软件进行整车动力性、经济性匹配计算，通过建模计算中，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。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，本文就某款轻卡建立了整车模型，介绍了我公司利用一款由AVL开发的CRUISE软件，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了一种更优化的传动系匹配方案。

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。整车及主要零部件的一些基本参数如表所示。

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，故原则上降油耗应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。

CRUISE软件提供的各种模块（如发动机、变速箱、离合器、驾驶室、环境等）可以轻松地建立各种汽车模型，甚至连奇异的概念车（如混合动力整车或多发动机整车）也能建模，并能进行快速的模拟运算。用户还可以自行编写“黑匣子”程序，进行二次开发。

我公司根据现有整车状态，在CRUISE软件中建立了如图1所示的模型。考虑到计算与实验的可比性，经济性主要参考国家六工况循环油耗和各档等速百公里油耗，动力性主要参考二档起步连续换档加速和直接档加速。在CRUISE软件中使用CYCLE RUN模拟六工况循环，使用CONSTANT DRIVER 模拟等速百公里油耗，使用CLIMBINGPERFORMANCE 模拟车辆爬坡情况，使用FULL LOADACCELERATION 模拟二档原地起步加速过程（0-70km/h的加速时间及加速距离）及直接档加速过程（30km/h加速至70km/h的加速时间及加速距离）。道路实验也做了相应的国家六工况循环油耗及等速百公里油耗（四档/五档/六档等速油耗）试验，同时做了二挡起步加速试验及直接档加速试验。最后将降油耗目标设定为：整车性能试验项目中，在动力性下降在可接受的范围内（一般在降低10%以内为可接受的范围），以降低国家六工况油耗为主，以降低各档（四档、五档、六档）等速百公里油耗为参考。

模型建立后，我们利用原车试验数据对模型进行了校对，进一步完善了模型参数。图2、图3为修正后的模型经济性、动力性计算结果与实测结果的比较，发现计算与实测结果较为吻合。我们可以利用此模型对不同后桥不同发动机进行仿真预测。

发动机与后桥速比的优化及仿真

由于最初确定的降油耗的方案以尽量不增加整车成本为原则，因此整车降油耗的手段主要集中为发动机性能的优化和后桥速比的优化匹配上。发动机性能优化的主要措施为改善油气的混合，包括油嘴伸出量的调整、喷油提前角的调整、增压器的匹配、最大扭矩的增加、标定转速的调整等等。我们前后进行了六款发动机台架优化试验。

在原车计算模型的基础上，我们利用CRUISE的组件组合运算功能，快速方便地计算了六组发动机参数三组后桥速比5.714、5.286、4.875(市场上已存在的主减速器)的18种组合运算。

通过CRUISE界面可以很方便地分析这18种组合运算的经济性与动力性的仿真值：后桥不变时，发动机性能的改变对整车经济性的改善比较小，后桥速比改小后，经济性改善较明显，但动力性损失也较大。因此在改变后桥的同时应在允许条件下相应提高发动机扭矩，以对整车动力性的损失有所弥补。最后我们决定在改进的五款新的发动机中选了总体性能相对较好的一款，同时采用4.875的后桥并对原发动机及新发动机进行三组后桥的道路试验。

图4、图5为新旧发动机与三组后桥的CRUISE仿真计算结果。道路试验在CRUISE软件模拟预测的理论指导下，我们分别进行了后桥为5.714、5.286及4.875原车型及推荐车型的道路试验。图6-10为原车型及推荐车型经济性实测结果与计算结果的对比。

分析试验数据及计算数据发现：原车型与新车型道路试验结果中，各档等速百公里油耗除各档低速段外其余误差都在6％之内。由于台架试验中所做的油耗点均是扭矩较大的点，计算用的万有特性数据也就缺少精确的低扭矩油耗点，计算中软件自动在油耗MAP中按油耗曲线进行插值，因而导致了各档低速段误差偏大。建议在今后的发动机台架试验中，应将万有特性MAP尽量做密，尽量能做各个转速的低扭矩点的油耗值，以取得更精确的计算值。

但按照常规的计算精度要求，该计算模型和相关计算参数精度已经能够满足工程计算要求，计算结果显然具有参考价值。

图11、图12为原车型及推荐车型动力性实测结果与计算结果的对比。

分析二档起步加速过程发现：受司机操作的影响，如换档点及换档时间长短等，原地起步加速过程误差较大。建议在今后的试验中多与司机沟通。

结论

思想是在不降低整车动力性能的前提下优化整车经常使用区域的经济性。研究表明，在能源越来越紧张的今天，用户对油耗追求较急切的情况下，可以适当降低后桥速比，并在允许的条件下相应提高发动机扭矩，在动力性能不明显降低的前提下降低常用区的等速油耗。

道路试验结果进一步验证了整车模拟计算结果比较符合实际情况，说明这种利用CRUISE软件来预测整车匹配性能的研究方案是可行有效的。实际上，整个工作方案和流程完全可以向其他整车及动力传动系统匹配推广，而且研究结果表明，这种匹配研究工作很有进一步深入开发的前景，可以根据情况在今后的柴油机性能开发及整车性能开发和性能优化过程中广泛的采用。

该项目的计算精度之所以比较高，还得益于精确的柴油机台架试验数据、精确的整车基本参数等，这些重要参数都是通过相关的试验手段获取的，这些参数的单独偏差对整个模型的结果影响不大，但累计偏差对模型结果影响较大，因此精确参数的获取至关重要。

发动机和整车是一个大的系统，需要良好的性能匹配。虽然我们项目启动时最关注的是发动机的性能，希望通过优化发动机性能改善整车性能，但通过整车模拟计算和道路试验，说明优化整车参数往往效果更加明显，因此，整车生产企业应该从发动机和整车动力系统匹配的角度合理地优化整车性能。另外，发动机生产企业也可以通过整车的性能匹配计算更加合理地评估所开发的发动机性能是否合理地满足了整车性能，以便避免不必要的盲目开发和改进。