基于某款車型綜合油耗敏感度分析

潘文章，孔傳寶

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基于某款車型綜合油耗敏感度分析

潘文章，孔傳寶

文章基于某款正在開(kāi)發(fā)的車型，利用AVL Cruise軟件對(duì)其進(jìn)行建模，仿真此款車型在NEDC工況下的綜合油耗。同時(shí)利用該模型，計(jì)算了此款車型在不同的整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力以及風(fēng)阻系數(shù)參數(shù)下綜合油耗的變化量，從而分析綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力以及風(fēng)阻系數(shù)的敏感度。

AVL CRUIE；綜合油耗；整備質(zhì)量；滑動(dòng)阻力；風(fēng)阻系數(shù)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們消費(fèi)水平的提高，汽車的銷售量與持有量都處于一個(gè)快速增長(zhǎng)的階段，隨之而來(lái)的結(jié)果就是對(duì)于能源的大量消耗，導(dǎo)致國(guó)家對(duì)于汽車油耗的控制也是越來(lái)越嚴(yán)格。因此在開(kāi)發(fā)一款新車型的時(shí)候，就必須使其在保證其它性能的條件下?lián)碛幸粋€(gè)最低的油耗。本文就是利用AVL Cruise軟件對(duì)于某款正在開(kāi)發(fā)的車型進(jìn)行建模與仿真，通過(guò)分析綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力以及風(fēng)阻系數(shù)的敏感度，從而使開(kāi)發(fā)者在車型的開(kāi)發(fā)階段能夠制定最合適的開(kāi)發(fā)方案，擁有最低的綜合油耗。

1 利用AVL Cruise對(duì)某款正在開(kāi)發(fā)的車型建模過(guò)程簡(jiǎn)介

該試驗(yàn)將利用AVL Cruise軟件，并基于某款正在開(kāi)發(fā)的車型，建立所需模型。該模型主要參數(shù)如下表所示：

表1 所建模型基本參數(shù)

下面將對(duì)模型創(chuàng)建過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

（1）建立基本模型，先將需要的模塊拖入到界面，主要為整車、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、主減、輪胎等模塊；

（2）將所建的模塊用信號(hào)線連接；

（3）為每個(gè)模塊輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)創(chuàng)建信號(hào)連接；

（4）檢測(cè)所建模型無(wú)誤；

（5）建立綜合油耗仿真環(huán)境，開(kāi)始仿真。

所建模型如下圖所示：

圖1 某款車型CRUISE模型

2 模型仿真及油耗敏感度分析

2.1 模型仿真及誤差計(jì)算

對(duì)所建模型進(jìn)行綜合油耗仿真，在NEDC工況下仿真結(jié)果為7.09L/100km。同時(shí)，對(duì)測(cè)得該基本參數(shù)的實(shí)體試驗(yàn)車進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)（NEDC工況），測(cè)得實(shí)際綜合油耗為6.93L/100km，故：

仿真誤差=(7.09-6.93)/6.93*100%=2.31%

仿真誤差2.31%＜5%，說(shuō)明該模型的仿真結(jié)果在合理的偏差范圍內(nèi)，從而可利用該模型的仿真結(jié)果來(lái)分析綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力以及風(fēng)阻系數(shù)的敏感度。

2.2 整備質(zhì)量

在汽車開(kāi)發(fā)之初，定義一個(gè)合理的整備質(zhì)量對(duì)于車型的定義、法規(guī)的要求和油耗都有很重要的意義。因此基于上述所建模型，通過(guò)修改模型中整備質(zhì)量參數(shù)，進(jìn)行多次仿真，得到不同整備質(zhì)量參數(shù)下的綜合油耗，從而來(lái)研究綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量變化的敏感度，能夠給予輕量化以及各模塊在設(shè)計(jì)時(shí)一點(diǎn)借鑒。計(jì)算結(jié)果如表2和圖2所示。

表2 綜合油耗隨整備質(zhì)量變化表

由上表3和圖3數(shù)據(jù)可知：當(dāng)整備質(zhì)量減少50kg時(shí)，綜合油耗平均變化-0.08 L/100km，平均變化率為-1.13%。

2.3 滑動(dòng)阻力

汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣即滑動(dòng)阻力的大小對(duì)汽車的運(yùn)行狀況和能量利用率有著顯著影響[1]。因此在上述模型的基礎(chǔ)上，將通過(guò)調(diào)整滑行阻力的大小即調(diào)整該模型的滑行曲線，得到不同滑行阻力下的綜合油耗，從而分析綜合油耗對(duì)于滑行阻力變化的敏感度，為傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)校提供一些參考。計(jì)算結(jié)果如表3和圖3所示。

表3 綜合油耗隨滑動(dòng)阻力變化表

由上表3和圖3數(shù)據(jù)分析可知：每當(dāng)整車的滑行阻力降低10N時(shí)，綜合油耗平均變化-0.07L/100km（最后一組數(shù)據(jù)偏差過(guò)大舍棄），平均變化率為-0.814%。

2.4 風(fēng)阻系數(shù)

表4 綜合油耗隨風(fēng)阻系數(shù)變化表

世界汽車造型的發(fā)展基本與降低風(fēng)阻系數(shù)的技術(shù)研究同步，從箱型、流線型、船型到魚型和契型，每一次造型風(fēng)格的變化都帶來(lái)了風(fēng)阻系數(shù)的大幅降低[2]。風(fēng)阻系數(shù)的降低對(duì)于汽車的油耗以及動(dòng)力性都有很大的改善。因此在上述模型的基礎(chǔ)上，計(jì)算不同風(fēng)阻系數(shù)下整車的綜合油耗，從而分析綜合油耗對(duì)于風(fēng)阻系數(shù)的敏感度，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段制定合理的風(fēng)阻系數(shù)目標(biāo)提供思考方向。計(jì)算結(jié)果如上。

由上表4和圖4數(shù)據(jù)可知：每當(dāng)風(fēng)阻系數(shù)降低0.005時(shí)，綜合油耗平均變化-0.01 L/100km，平均變化率為-0.38%。

3 計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)表2-表4以及油耗仿真結(jié)果的分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）依據(jù)此款車型建立的該模型具有較高的精確度。利用該模型仿真得到的仿真油耗結(jié)果7.09L/100km與實(shí)車試驗(yàn)得到的實(shí)際油耗結(jié)果6.93L/100km誤差為2.31%，在正常誤差范圍內(nèi)，故該模型的仿真具有一定的研究?jī)r(jià)值；

（2）通過(guò)該模型分析得到綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力和風(fēng)阻系數(shù)變化的敏感度，見(jiàn)下表所示：

表5 綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力和風(fēng)阻系數(shù)變化的敏感度分析

4 結(jié)論

通過(guò)利用CRUISE軟件建立某款車型的整車模型，利用該模型分析了在整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力、風(fēng)阻系數(shù)改變的情況下，綜合油耗的變化量。在新車型開(kāi)發(fā)時(shí)，給予開(kāi)發(fā)者一點(diǎn)參考，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)降低油耗的目的。

主要工作如下：

（1）基于某款正在開(kāi)發(fā)的車型，利用CRUISE軟件建立整車模型；

（2）基于實(shí)車數(shù)據(jù)，調(diào)整模型結(jié)構(gòu)，使仿真結(jié)果在合理誤差范圍內(nèi)；

（3）利用建立的模型，分析綜合油耗對(duì)于整備質(zhì)量、滑動(dòng)阻力和風(fēng)阻系數(shù)變化的敏感度。

[1] 陳寅.基于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的微型汽車傳動(dòng)系統(tǒng)阻力測(cè)試與研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2012.

[2] 劉全有,淺析汽車風(fēng)阻系數(shù)[J],農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2012,11:59- 62.

[3] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2015.

[4] 喬向華.關(guān)于降低汽車綜合工況油耗的研究[J].汽車與配件,2016, 6:58-61.

[5] 陸昌年.基于AVL Cruise的轎車綜合循環(huán)工況油耗的改善[J].汽車工程師,2013,05:43-46.

Sensitivity Analysis of Comprehensive Fuel Consumption Based on a Type of Vehicle

Pan Wenzhang, Kong Chuanbao

Based on a developing model, this paper uses AVL Cruise software to model it, and simulates the comprehensive fuel consumption of this model under NEDC conditions. At the same time, the model is used to calculate the variation of the comprehensive fuel consumption of this under different parameters of the vehicle's overall quality, sliding resistance and wind resistance coefficient, so as to analyze the sensitivity of the comprehensive fuel consumption to the overall quality, sliding resistance and wind resistance coefficient.

AVL CRUIE; Comprehensive Fuel Consumption; Vehicle's Overall Quality; Sliding Resistance; Wind Re -sistance Coefficient

U467

A

1671-7988(2019)07-57-03

潘文章 (1994-)，助理工程師，從事整車性能、整車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性研究工作。

U467

A

1671-7988(2019)07-57-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.019