某整車動力匹配設計分析研究

張紅梅，李啟良

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某整車動力匹配設計分析研究

張紅梅，李啟良

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

以某輕型載貨車為研究對象，借用CATIA 軟件分析整車三維空間布置可行性，同時利用某軟件建立性能仿真模型并對其傳動系匹配進行計算分析，以及結(jié)合動力總成的成本和重量等因素，綜合分析在產(chǎn)品立項之前如何全面做好動力匹配技術(shù)可行性分析研究工作。

動力總成傳動系匹配仿真模型油耗限值

CLC NO.: U461.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-82-04

前言

汽車的性能不僅取決于發(fā)動機的優(yōu)劣，還與動力總成選型及傳動系統(tǒng)的匹配密切相關(guān)，汽車動力傳動系統(tǒng)是汽車最重要的裝置之一，它的匹配是否合理直接決定了整車動力性和經(jīng)濟性的優(yōu)劣。因此，動力總成的選型及傳動系統(tǒng)的匹配方案在整車研發(fā)過程中尤為重要。

本文結(jié)合公司某輕型載貨汽車實際研發(fā)過程，分析其在產(chǎn)品立項開發(fā)之初如何做好動力總成匹配設計分析研究工作。

1、開發(fā)背景

根據(jù)公司現(xiàn)有發(fā)動機平臺，考慮動力水平的差異化及產(chǎn)品多元化，結(jié)合主銷目標市場的輸入，初步分析2.8L、2.0CTI及2.7CTI 三款柴油機可搭載即將開發(fā)的某輕型載貨汽車，同時根據(jù)公司產(chǎn)品規(guī)劃，變速器只匹配某款6MT。

本文重點從這三款動力總成的布置、性能、成本及重量等方面進行對比，分析如何選擇較合適的動力總成及其傳動系匹配方案。其中，隨著計算機CAE 技術(shù)的逐步成熟，利用計算機仿真實現(xiàn)整車傳動系統(tǒng)的優(yōu)化匹配已經(jīng)成為了一種高效的整車研發(fā)方式。本文即利用了某款仿真軟件對該款整車進行動力性經(jīng)濟性計算分析，以支持技術(shù)可行性分析中的傳動系匹配方案，最終做好該輕型載貨汽車動力匹配設計工作。

2、同級別車

首先，對同級別車型的動力總成匹配狀況進行調(diào)查，收集相關(guān)資料，主要競品信息統(tǒng)計如表1：

從上表以及結(jié)合市場輸入信息得出，同級別車型搭載的發(fā)動機以2.5L和2.8L為主，兼有2.0L、2.2L、2.4L及3.0L等發(fā)動機。其中2.8L為黃金排量，變速箱以手動檔5MT為主，占據(jù)市場份額最大。

表1 車輛基本參數(shù)

同級別車型整備質(zhì)量一般集中在1500-1820kg，同級別車型比扭矩集中在70-100N·m/t，比功率集中在25-40kW/t。標桿車型整備質(zhì)量在同級別車型中處于中等水平，比扭矩處于偏低水平，比功率處于偏低水平。

3、動力匹配

根據(jù)公司產(chǎn)品規(guī)劃，初步可選擇的動力總成有2.8L+ 6MT、2.0CTI+6MT 及2.7CTI+6MT 三款。

表2 動力總成坐標及角度

3.1 動力總成布置

3.1.1 動力總成布置位置

運用CATIA軟件對上述三款動力總成進行空間布置分析，最終三款發(fā)動機曲軸中心線與飛輪擋板交點在整車上的坐標及發(fā)動機曲軸中心線與水平面夾角如表2。

3.1.2 動力總成布置問題

3.1.2.1 2.8L+6MT動力總成布置

此款動力總成布置主要問題有發(fā)動機油底殼與轉(zhuǎn)向器干涉，需要修改油底殼；增壓器出氣管需改為朝前，發(fā)動機進氣歧管需改為朝前。布置問題較少，需要修改的有三處，修改工作量不大。

3.1.2.2 2.0CTI+6MT動力總成布置

此款動力總成布置主要問題有發(fā)動機油底殼與轉(zhuǎn)向器干涉，需要修改油底殼；DPF與車身前圍板干涉，需要修改；風扇與散熱器的最小距離為47mm，距離偏小，需調(diào)整散熱器位置；發(fā)動機右側(cè)張緊輪與風扇護風罩最小距離為4mm，距離太小，需修改張緊輪；變速箱與DPF最小距離為20mm，距離太小, 需修改DPF；進氣接口需修改為朝前，排氣口需修改朝后等。布置問題較多，需要修改的有七處，修改工作量較大。

3.1.2.3 2.7CTI+6MT動力總成布置

此款動力總成布置主要問題有發(fā)動機油底殼與轉(zhuǎn)向器干涉，需要修改油底殼；發(fā)動機風扇與水箱距離近，不滿足設計要求，需要修改發(fā)動機位置，或加長前懸移動水箱位置；發(fā)動機機油濾清器與轉(zhuǎn)向器干涉，需要修改機油濾清器位置；增壓器進氣口需改為朝前，排氣口方向需改為朝后等。布置問題較多，需要修改的有五處，修改工作量較大，且上述第二處問題點因不考慮加長前懸方案而無可行性。

綜合以上，從布置可行性方面分析，搭載2.7CTI+6MT動力總成因前懸無法加長而不可行，其余兩款發(fā)動機布置均可行，相關(guān)布置問題需進一步確認；其中，搭載2.8L+6MT動力總成修改量最小，建議優(yōu)先選擇。

3.2 匹配性能分析

3.2.1 車輛基本參數(shù)

文中的仿真車型為輕型載貨車，其基本參數(shù)如表3所示。

表3 車輛基本參數(shù)

3.2.2 仿真模型建立

根據(jù)車輛傳動系統(tǒng)、總體結(jié)構(gòu)利用某款軟件建立整車仿真模型，如圖9 所示，該模型主要由以下模塊組成：車輛模塊（Vehicle）、發(fā)動機模塊（Engine）、離合器模塊（Clutch）、變速器模塊（GearBox）、主減速器模塊（SingleRatio）等，各模塊之間用機械連接和數(shù)據(jù)總線連接。

3.2.3 滑行目標阻力

經(jīng)分析，擬開發(fā)整車的道路滑行動力性（滿載）和經(jīng)濟性（空載）阻力目標曲線如下：

3.2.4 傳動系匹配根據(jù)仿真模型，設定使用的輪胎型號相同等，計算三款柴油機動力總成匹配不同的后橋主減速比的動力性經(jīng)濟性數(shù)據(jù)，以標桿車型試驗值為基準，將每組動力總成中的較優(yōu)傳動系匹配方案選出，分別從起步換檔加速、直接檔加速、最高檔加速、最高車速、最高檔等速油耗及NEDC 綜合油耗六個方面進行數(shù)據(jù)對比，形成如下對比表：

A vehicle power matching design analysis

Zhang Hongmei, Li Qiliang
(AnHui JiangHuai AutoMobile Co.,Ltd., Anhui HeFei 230601)

In order to carry a light trucks as the research object,to borrow CATIA analysis software vehicle 3 d space decorate feasibility,as well as using software can set up a simulation model and its transmission system matching calculated analysis,and in combination with the power and the cost of assembly factors such as weight,comprehensive analysis item in the product and set it up in an all-round way before how to do a good match power technology feasibility analysis research work.

power assembly transmission system match simulation model linit fuel consumption

U461.2

A

1671-7988(2015)01-82-04

張紅梅，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。