满足国六排放要求的轻型客车动力性和经济性仿真分析_李林林.pdf

设计与计算柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）满足国六排放要求的轻型客车动力性和经济性仿真分析李林林（上海新动力汽车科技股份有限公司，上海 200438）摘要：基于某款满足国五排放要求的轻型客车试验数据，确定同款可满足国六排放要求的轻型客车动力性和经济性开发目标。将3种不同速比的变速箱参数及2种不同速比的后桥参数组合，形成6种动力链，利用Cruise软件建立满足国六排放要求的轻型客车的动力链模型，并对其进行动力性和经济性分析，选择最适合的动力链方案。试验结果表明：选择的动力链方案完全满足整车的动力性要求，所开发的满足国六排放要求的轻型客车具有一定的市场竞争力。关键词：轻型客车；动力链；仿真分析；动力性；经济性Simulation analysis of dynamic and economy for light passenger meeting China-vehicle emission standardLI Linlin（Shanghai New Power Automotive Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200438，China）Abstract：Based on the test data of a light passenger meeting China-V vehicle emission standard，the development objectives for dynamic and economy of the light passenger meeting China-vehicle emission standard have been determined.Six power chains were formed by combining three transmission parameters with different speed ratios and two rear axle parameters with different speed ratios.The power chain model of a light passenger meeting China-vehicle emission standard was established using Cruise software，and its dynamic and economic performance were analyzed to select the most suitable power chain scheme.The test results show that the selected power chain scheme fully meets the dynamic requirements of the whole vehicle，and the developed light passenger meeting China-vehicle emission standard has a certain market competitiveness.Key words：light passenger；power chain；simulation analysis；dynamic；economyDOI：10.3969/j.issn.1671-0614.2023.02.0040前言某轻型客车厂家准备开发一款满足国六排放要求的轻型客车（以下简称“国六排放轻客”），该车主要用途为小团体旅游用车和定制客运班线用车。在整车开发初期阶段，决定以同款满足国五排放要求的轻型客车（以下简称“国五排放轻客”）整车动力性和经济性的试验值作为参考值，将国六排放轻客的整车性能开发目标设为：最高车速、变速箱1档最大爬坡度、变速箱2档最大爬坡度大于同款国五排作者简介：李林林（1980），男，本科，高级工程师，主要研究方向为车用柴油机动力匹配与商用车动力链选型。-19柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）放轻客试验值，加速时间、最高档等速燃油耗、中国重型商用车辆瞬态循环（CWTVC）燃油耗低于同款国五排放轻客试验值。工程师利用Cruise软件对轻型客车厂家提供的6种动力链方案进行了动力性与经济性仿真分析，并根据整车性能的开发目标值，结合仿真分析结果，选择合适的动力链方案。1仿真分析模块采用奥地利AVL公司开发的Cruise软件，对车辆系统进行动力学仿真分析。在进行轻型客车动力性、经济性仿真分析时，运用了Cruise软件以下4个任务模块 1：（1）各档爬坡能力计算，用于计算车辆在变速箱不同档位下的爬坡能力。一般轻型客车厂家将整车变速箱1档和2档最大爬坡度作为爬坡能力的评价指标。（2）各档等速燃油耗和整车最高车速，主要用于计算稳定行驶时车辆的燃油耗及最高车速。一般轻型客车厂家将变速箱最高档时 40 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h的等速燃油耗作为经济性评价指标，设计最高车速大于等于120 km/h。（3）加速性能计算，一般轻型客车厂家将060 km/h起步连续换档加速时间、0100 km/h起步连续换档加速时间和最高档60100 km/h加速时间作为动力性评价指标。（4）循环工况分析，主要用于计算循环工况的燃油耗，一般轻型客车厂家把CWTVC整车燃油耗作为经济性评价指标。2方案分析2.1 仿真模型的建立根据整车布置建立的仿真模型如图1所示。该模型主要由发动机、离合器、变速箱、后桥、差速器、制动器、车轮（轮胎型号为215/75R16LT）等模块组成 2。国六排放轻客整车基本参数见表1，发动机参数见表 2。国五排放轻客动力性、经济性试验结果见表3。将3种不同速比的变速箱参数和2种不同速比的后桥参数组合，形成了相应的 6 种动力链方案，见表4。2.2 仿真结果及分析根据整车性能要求，对6种动力链方案进行了仿真分析，结果见表5。图1整车仿真模型表1国六排放轻客整车基本参数参数长度/mm宽度/mm高度/mm轴距/mm整备质量/kg满载质量/kg迎风面积/m2参数值5 9102 0202 6703 6702 7704 0004.5表2国六排放轻客发动机参数参数额定功率/kW额定转速/（rmin1）最大扭矩/（Nm）最大扭矩转速/（rmin1）参数值1103 0004001 5002 400-20柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）由表5可知：方案4不能满足整车最高车速和最高档100 km/h等速百公里燃油耗的要求；方案2、方案3、方案5、方案6不能满足变速箱1档最大爬坡度和0100 km/h连续换档加速时间的要求；方案2、方案3不能满足变速箱2档最大爬坡度和最高档60100 km/h加速时间的要求。经综合分析，方案1全部满足整车性能开发要求。3试验验证轻型客车厂家根据方案1的动力链组合生产了样车，并且进行了整车动力性、经济性试验。仿真计算结果与试验结果的对比见表6。由表6可知：仿真计算值和试验值基本相符，仿真分析精度较高；方案1的动力链组合各项评价指标均达到了整车的动力性、经济性开发目标值。表4整车动力链方案项目变速箱型号变速箱1档速比变速箱2档速比变速箱3档速比变速箱4档速比变速箱5档速比变速箱6档速比后桥速比方案1A4.9062.8391.7211.2231.0000.7944.100方案2B4.3132.3301.4361.0000.7890.6964.100方案3C4.3132.3301.4361.0000.8380.6964.100方案4A4.9062.8391.7211.2231.0000.7944.556方案5B4.3132.3301.4361.0000.7890.6964.556方案6C4.3132.3301.4361.0000.8380.6964.556表3国五排放轻客整车动力性、经济性试验结果参数最高车速/（kmh1）变速箱1档最大爬坡度/变速箱2档最大爬坡度/060 km/h起步连续换档加速时间/s0100 km/h起步连续换档加速时间/s最高档60100 km/h加速时间/s最高档40 km/h等速百公里燃油耗/L最高档60 km/h等速百公里燃油耗/L最高档80 km/h等速百公里燃油耗/L最高档100 km/h等速百公里燃油耗/LCWTVC工况百公里燃油耗（城市，整车满载）/LCWTVC工况百公里燃油耗（公路，整车满载）/LCWTVC工况百公里燃油耗（高速，整车满载）/LCWTVC工况综合百公里燃油耗（整车满载）/L参数值12050251230205.97.08.510.311.710.812.011.7表5整车性能开发目标值和6种动力链方案仿真计算值对比参数最高车速/（kmh1）变速箱1档最大爬坡度/%变速箱2档最大爬坡度/%060 km/h连续换档加速时间/s0100 km/h连续换档加速时间/s最高档60100 km/h加速时间/s最高档40 km/h等速百公里燃油耗/L最高档60 km/h等速百公里燃油耗/L最高档80 km/h等速百公里燃油耗/L最高档100 km/h等速百公里燃油耗/LCWTVC工况百公里燃油耗（城市，整车满载）/LCWTVC工况百公里燃油耗（公路，整车满载）/LCWTVC工况百公里燃油耗（高速，整车满载）/LCWTVC工况综合百公里燃油耗（整车满载）/L目标值12050.0025.0012.0030.0020.005.907.008.5010.3011.7010.8012.0050.0025.0012.0030.0020.005.907.008.5010.3011.7010.8012.0011.70-22