重型商用車性能仿真與參數(shù)敏感度分析

陳太榮 尤國(guó)貴

摘 要：利用Cruise軟件創(chuàng)建半掛牽引車整車仿真計(jì)算模型。根據(jù)仿真結(jié)果，分析參數(shù)變化對(duì)整車動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的影響程度。并進(jìn)行了實(shí)車性能試驗(yàn)，將仿真結(jié)果與原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出對(duì)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性影響程度最大的參數(shù)，在后期可有針對(duì)性地對(duì)整車的某些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到改善整車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的目的。整車參數(shù)的敏感度信息對(duì)車輛動(dòng)力總成匹配工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性;敏感度;試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U464.11+3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-116-04

Abstract： Creating simulation calculation model of semi-trailer truck by Cruise software.According to the simulation results， the influence degree of parameters change on vehicle power performance and fuel economy is analyzed. Real vehicle performance test is carried out， and the test result is compared with simulation result to get the parameters that have the greatest influence on power performance and fuel economy. At a later stage， some parameters of the vehicle can be optimized to improve the power performance and fuel economy of the vehicle .The sensitivity information of vehicle parameters has certain guiding significance for vehicle powertrain matching.

Keywords： Power performance and fuel economy; Sensitivity; Test

CLC NO.： U464.11+3? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-116-04

引言

汽車動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性敏感度是指整車某個(gè)參數(shù)的變化對(duì)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的影響程度。敏感度在數(shù)學(xué)意義上是反映函數(shù)對(duì)某些自變量X的變化梯度，其數(shù)值可以反映整車參數(shù)變量對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的影響程度。汽車的動(dòng)力性性能指標(biāo)主要包括：（1）最高車速;（2）最大爬坡度;（3）加速時(shí)間等。燃油經(jīng)濟(jì)性的性能指標(biāo)主要有：（1）循環(huán)工況燃油消耗量;（2）等速工況燃油消耗量等[1]。

整車參數(shù)對(duì)汽車的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性能影響的敏感度分析，是汽車性能優(yōu)化設(shè)計(jì)重要的環(huán)節(jié)。敏感度分析能夠發(fā)現(xiàn)參數(shù)對(duì)性能的影響規(guī)律，可對(duì)參數(shù)的改進(jìn)方向進(jìn)行指導(dǎo)，影響汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的因素很多，主要包括整車的質(zhì)量、風(fēng)阻系數(shù)、迎風(fēng)面積、滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)系統(tǒng)的傳遞效率等。整車參數(shù)發(fā)生改變，汽車的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到不同程度的影響[2]。

1 參數(shù)敏感性

參數(shù)敏感性反應(yīng)了某個(gè)參數(shù)變量對(duì)車輛性能指標(biāo)影響程度的大小，敏感度較高的參數(shù)要給予更多的關(guān)注。

變量相對(duì)于性能指標(biāo)參數(shù)敏感度S可表示為[3]：

2 整車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性計(jì)算

整車的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性是相互制約的兩種性能，如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性性能之間的平衡對(duì)于整車性能的開發(fā)至關(guān)重要。通過對(duì)不同配置參數(shù)的整車進(jìn)行動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性仿真計(jì)算，得出對(duì)性能影響最為顯著的參數(shù)，進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。

將整車總質(zhì)量、滾動(dòng)阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)、傳動(dòng)系機(jī)械效率、輪胎的滾動(dòng)半徑作為設(shè)計(jì)變量[4]，性能指標(biāo)作為因變量。整車的原始參數(shù)如下表所示：

2.1 原車試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證仿真結(jié)果的有效性，對(duì)原車進(jìn)行起步連續(xù)換檔加速道路試驗(yàn)以及C-WTVC臺(tái)架試驗(yàn)。VBOX系統(tǒng)可以高精度地測(cè)量速度，距離，加速度，制動(dòng)距離，航向角，側(cè)偏角等參數(shù)。其主機(jī)可與一系列的輸入和輸出模塊結(jié)合使用，使其可以成為一個(gè)強(qiáng)大和靈活的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[5]。

2.2 整車總質(zhì)量對(duì)性能指標(biāo)的影響

性能指標(biāo)變化要包括動(dòng)力性中的最大爬坡度、最高車速，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)中C-WTVC循環(huán)工況的綜合油耗值。對(duì)CRUISE的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。在不同的整車質(zhì)量下，性能指標(biāo)的變化的大小，即是設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)性能的影響程度[7]。

在合理的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)改變整車的總質(zhì)量，利用Cruise中高級(jí)計(jì)算模塊矩陣計(jì)算，牽引頭的整備質(zhì)量為8800kg，掛車的滿載質(zhì)量變化范圍在-10%-10%之間。矩陣計(jì)算法可表示為[35300;37750;40200;42650;45100]。牽引列車總質(zhì)量變化對(duì)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的影響如表2所示。

2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)效率對(duì)動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的影響

車輛整車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑系統(tǒng)、變速箱各檔位傳動(dòng)效率，后橋的傳動(dòng)效率有密切的關(guān)系。傳動(dòng)系的變化范圍在-10%-10%之間。矩陣計(jì)算法可表示為[0.79;0.84;0.88;0.92;0.97]。

2.4 風(fēng)阻系數(shù)對(duì)性能指標(biāo)的影響

汽車的空氣阻力的大小對(duì)車輛性能有著一定的影響，與車身主體的形狀有較大的關(guān)系。風(fēng)阻系數(shù)的變化范圍也是-10%-10%。

回正力矩與輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)角數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并取均值作為扭轉(zhuǎn)剛度。

4 試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

通過對(duì)Giti輪胎力學(xué)性能的測(cè)試，可以看出這款輪胎的總體性能比較好，徑向剛度、側(cè)向剛度、縱向剛度、扭轉(zhuǎn)剛度等力學(xué)性能都符合相關(guān)性能指標(biāo)。力學(xué)性能試驗(yàn)之后也能發(fā)現(xiàn)一些問題，今后的輪胎性能優(yōu)化可以參照本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬良清，王琰，孫寧紀(jì)，焦會(huì)云.我國(guó)汽車輪胎行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].輪胎工業(yè).2009.29（12）.

[2] 張為公.汽車車輪多維力測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)，2004.25 （1）.

[3] 邱昌峰.輪胎側(cè)偏松弛長(zhǎng)度試驗(yàn)方法研究[J].輪胎工業(yè)，2019.10.

[4] 程澤木.基于輪胎六分力測(cè)試的PAC2002輪胎模型參數(shù)辨識(shí)方法研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（15）.