客车动力性和燃油经济性的参数敏感性分析.pdf

第卷第期客车技术与研究客车动 力性和燃油经济性的参数敏感性分析重庆大学交通部重庆公路科学研究所重庆山花汽车厂徐中明熊正荣杨忠福摘要文中介绍客车动力性和燃油经济性参数敏感性分析的意义及国内外现状 推导出客车传动系效率、总重、滚动阻力系数和空气阻力系数对动力性和燃油经济性的参数敏感性公式 在此基础上,利用计算机对型客车的动力性和燃油经济性作了参数敏感性分析 提出改善该车动力性和燃油经济性的建议。关键词客车,动力性,燃油经济性,敏感性目 臼百汽车 的动 力性和燃 油经济性是汽车使用性能 中最基本、最 重要 的性能。汽车运输的高机动性、高效 率和良好 的经济性是 由汽车的动力性和燃 油经济性来保证。汽车 的动力性和燃油经 济 性 除与发 动机 类型、动力系统的合理匹配程度等因素有关外,还受汽车 自重、传动 系效 率、滚 动 阻 力 系数和空气 阻 力 系数等参数 的影 响,但 各参数对其影响程度是不一样 的。某参数对动 力性和燃油经济性 的敏感性 系数是指 该参数 的变化对动力性和燃油经济性 的影 响程度,即单位参数变化 率 引起汽车性能指标 的变化率。显然,敏感性 系数是一个无量纲的量。研 究汽车有关参数对汽车动 力性和燃油经济 性 的敏 感性,可以明确 哪些 参数的 影响较为显著而哪些参数影响不大,这样,在新车设计 与旧车型改进 时,可以着重改善那些对动 力性和燃 油经济性 影 响较大的参数,以便提出一 个 最 佳的改进 方 案,从而有 效 地 提 高汽车的动 力性和燃 油经济性。在国外,早就对动 力性和燃 油 经 济性的参数敏感 性开展了研究,研究方法 主要 有 两种 一种是试验法,这种方法全面、可信,但耗资巨大,花费时间长另一种方法是计算机模拟的研 究方 法,这 种 方 法 有 两种 研究途 径间接的计算机模拟方法,即利用已建立的研究动 力性和燃 油经济性的数 学模型,采用现有的燃油经济性和动力性计算机模拟程序一程 序,每次改变一个参 数,形 成各 种不 同 的计 算方 案,计算得到 汽车的性 能 指 标再回归分析得到经验公式直接 的计算机模拟 方法,这种方法抛开现有 的一程 序,直接建 立敏感性分析 的数 学模型,由敏感性计算公式直接得到有关 参数对动力性和燃油经济性的敏感性系数。文 中采用 了后一种方法,它较 间接的计算机模拟方法更直观、更简洁,计算也更迅速。首先,文 中推导出汽车动 力性的主要指标加速 时间和燃油经济性指标多工况循环油耗对有 关 参数 的敏 感性公式,在此基础 上 编制了计算程序,对型客车进行了实车计 算 和敏 感性分析,提出了改进该 车动 力性和燃油经济性 的方 向性建议。客车技术与研究第卷同理可求出汽车动力性的敏感性分析簇坎知汽车动 力性 的评 价 指 标主要 有 三 个 最大爬坡 度、最高车速和加速 时 间。对主要在城市行驶 的 小客车 来 说,加速 时 间是 其 动 力性的主要评价指标,下 面 仅 给出加速 时 间对车重、传动系效率等参数 的敏感性公式推导。根据汽车理论,超 车加速 时 间为刁刁一刁日听一簇坎乏 不答券一簇坎枷这样,超车加速 时 间对各参数 的敏感性系数为,丛“干二二,二二二二二二,厂一厂一厂,十厂刁,日,欲一百石二百,一前百刁原地起步 加速 时间为日,几二几不一,一一一七八,、一爪听。一。,丛“。一,。同理,可求出原地起步 加速时间对各参数 的敏感性 系数,这里从略。式 中。车重,重力加速 度,。汽车由静 止 起 步到离 合器停止滑摩 的时间,台非 稳 定工 况 下的旋 转 质量 转 换系数。、超 车时 的起始、终了车 速,。原 地 起步时 离 合 器 停止 滑摩时的车速,原地起步 加速末速 度,、汽车 的 驱 动 力、滚 动阻力、空气阻 力,。道路 负荷增 加 系数。令一,二,币式 中空气 阻力因数,滚动阻力系数,。十。卞传动系效率。汽车燃油经济性的敏 感性分析汽车燃油经济性常用多工况循环百公里油耗来评 价,多工况循环由起步、加速、等速、减速、怠速过程所组成,下面分别进行讨论。等速过程耗油及其敏感性 系数等速工况的耗油量一云手乏幸屯式中发动机发出的功率,。发动机 的比油耗,下燃油重度,等速过程运行 时间,。由此式可求得对各参数的敏感性系数日刁。日。,口。、。,万厂一万于了、。卞石 歹夕。、。、叫一口一一可吼曳刁,。、。刁,则抵一丁而。戈了一砰瓜“,日。、,万于不万 厂、宁石王歹。少、记口因。,近似认 为不随车重。变化,则一一兰止。一牛一。、。,、,二犷十一一一一一干砚尸一一一一,七厂“。刁刁。,日。、一奋绮二炭二汽三一不苦今。矛 若一“、“口刁、日。一。刁小刁,刁。、,。“”一百不瓦一玩气宁顶一山,、。日。二、胡一、,二仙小式 中 偏 导 数畏 景竺由发 动 机 万 有 特 性 曲线 求少、网万 姑。田认恻以“门阵四丝兰以所第期徐中明等客车动力性和燃油经济性的参数敏感性分析、自吞几一一,。,刁。、日口。、万二二叫由汽 平 功革 半衡口口打方程式求得。加速过程耗油及其敏感性分析加速过程可以看成是一系列等速过程 的运动方程,用数值解法求解此二微分方程式,可以求出离合 器 主、从动 片停止 滑摩的 时 间。,汽车由静止 起 步 到 离 合 器 主、从 动 盘同步,即车速 由的耗油量为累加,设加速度为,则速度增加时的耗油量八阵。叹一。百 石 万 万万,八。二于 去旦丢荀分去乙一,加速过程的耗油量八几。、心一二丁二二二目二一,式 中,、加速过程 的起 始和终了车速,。与等速 过程 类似,可求出加速 过 程耗 油量对各参数 的敏感性系数刁。,刁。、万万不,不丁丁万石二万不万丁二气。一不 了。夕。土,一。城。订口。皿刁。刁尸。,、万了、宁百,丁二。由于起步 过 程 时 间很 短,一般。,各参数在起步过程 中对耗油量 的影 响较小,为了简化,忽略其影响,即视各参数对起步过程耗油量 的敏感性系数为零。多工况循环耗油及其敏感性分析多工况循 环 是 由起 步、加速、等速、减速和怠速过程所组成的,整 个循环 的总油耗为,一艺转 化为百公里油耗。,式 中,为多工况循环总行驶距离,。由各工况耗 油量 的敏感性 即可计算多工况循环百公里油耗对各参数的敏感性系数。厂日。,刁一瑟下箭 肖 笼一瓦万,万示于六。云 居竺一鸭、八日“”日。飞刁。,口。、二获不下一下二二下二一万二只二】一升于又。母影。一勺、口听、”刁”。减速 与怠 速过程 的耗 油及其敏感性分析减速 滑行、制动 与 怠速过程,其单位 时间燃油消耗量都等于 怠速 油耗率。,总的耗油量 为一,式中减速和 怠速运行 的时 间,。由于。由发动 机 的性 能 决 定,与、卜等 参数 无关,因而对这 些 参 数 的敏感性系数为零。起步过程的耗油及其敏感性分析起步过程中离 合 器 处 于 滑摩状态,边 打滑边传递转 矩,发 动机耗油量 显 然高于 怠速工况,可以由动能 原理求出汽 车 的 当量 转 动惯量,然后分别对离合器 主动轴、从 动轴建立计算实例汽 车参数不同或行驶工况不 同,都将得出不同的参数敏感性系数。对于型客 车,装用发 动机、普 通斜交 轮 胎、五档变速器,按城市四工况循环。将该车参数输入计 算机,利 用我们编制 的“汽车动 力性、燃油经 济 性敏 感性分析软件”对该车进行了计算,得到的参数敏感性系数如表所示。表敏感性分析计算结果靴靴靴原地起步 加加直接档超车加加城市四工况循循速速速时间。速 时 间环百公里油耗耗传传动系系一一一效效率伞伞伞伞伞汽汽车总总重重滚滚动阻力力系系数空空气阻力力因因数客车技术与研究第卷各参数对 动力性和燃油经济性 的影响以传动 系效 率 和 汽车重量 最 为显 著,传 动 系效率提高,则。减小,减小,减少,动力性和经济性显著 改 善汽车总重减少,则。减 小,减小,减 少,动 力性和经济性显著提高。滚动阻 力系数 和空气 阻 力因数的影响要小得 多。图和图日月闷口乃斗了一门竹一图百公里油耗随汽车总重的变化 曲线公乃了为原地起步加速时间随传动 系效率和汽车总重的变化 曲线,图和 图为城市四工况循环百公里油耗随传动系效率和汽车总重变化的曲线。由图中可知,传动系效率越高,加速时 间越短,百 公 里 油耗也越 低汽 车 总重越大,加速时间越长,百公里油耗也越高。图原地起步加速 时间随传动 系效率 变化 曲线结论巴厂卡图原地起步加速时间随汽车总重变化 曲线八今已翻三、闷口如习图百公里油耗随传动 系效率变化曲线要改善汽车的动 力性和燃 油经济 性,必须降低 自重 从而减少 总重,减小和,提高争。参数敏感性分析能提供最有效的改进方 向,设计者应综合考虑技术难易程度、生产 水 平、经济效 益 等因素 来确 定。鉴 于型客车是选用货车底盘改装 的,传动 系效率和底盘自重己由底盘厂决定,根 据该车实际,我 们提出如下建议该车 由于 选用货车底盘,自重较大,达。由敏感性分析可知,尽量降低汽车重 量能显 著 改善该车的动 力性 和经济性,自重 降低,动 力性可提高,燃 油经济性提高。因此,有效地降低该车 自重是改善其动力性 和经济性的首选措施。建议对该车车身骨架进行优化设计,采用轻质地板及车身内饰材料,优化座椅结构,均可有效地减轻 自重减小 滚 动 阻 力 系 数和空气阻 力因第期徐中明等客车动力性和燃油经济性的参数敏感性分析数也 是改善该车动 力性 和 经济性 的有效措施。建议改 用钢丝子午线轮胎,并优化车身造型,比如前围造型对整车的空气阻 力 系数影 响最大,客车离地 间隙及光 滑底面也 对空气阻力 系数产 生 明显 影响,从 而 降低 滚 动阻力和空气阻 力因数。参考文献余志生汽车理论 第二版北京 机械工业出版社,张大壮等汽车燃油经济性动 力性模拟程序及动 力系统合理匹配汽车技术,、,头,徐中明等汽车动力性和燃油经济性的参数灵敏度专用汽车,原稿收到 日期一一上接第页量,不 能选择 与独立 燃 烧 式 暖风 机 联 合 使用的方案。将发 动机冷 却 水 引到车厢取暖,可以节省该车电量,方 法 是 在 发 动 机冷却 系中串联一个散热器,用 电机带动风 扇,使车厢 内空气快速 流 过 散 热 器,吹 向风窗,既可 使 车 厢 取暖,又起到除霜作用。水 暖装 置最 大放热量可达,耗电量,联合 使用热管式发 动机废气余热 暖风机和发动机冷却水式暖风机,共耗电,发 热 量,能够满足卧铺客车采 暖和除霜要求。卧铺客车发电机 发 电量 能 满足两 套 暖 风电机用 电量,可以联合使用两套节 能型暖风机。结束语型卧铺客 车 经过调研、设计、试制、试验和专家技术鉴 定,历 时 八 个月,其技 术性能完全达到了设计 任 务 书 的 各项要求,已投入 小批量 生产,投放市 场以来,用 户反映 良好。从宝清至哈 尔滨市线路看出,该车 的乘客 上座 率达以上,一年 内可 收回购车 成本。该长途公路 卧铺客车填补了黑龙江 省公路客车生产的空 白。长途公路 卧铺客车展望参考文献吉林工业大学汽车教研室编汽车设计佳木斯客 运 公 司调 研报 告长途客车票价、成本、净收入等数据参考随着人们生活水平 的不断提高和高等级公路 的建 成,长途公路 卧铺 客车 将 向采用 空气弹簧悬 架 或少 片变截 面低频 振 动 悬 架、空调系统全封 闭式车身的大型客车发 展。车 内将增设厕 所、小卖柜、盟 洗 池等设 施,卧铺 将向火车软卧包厢式发 展,行李舱 装载量 向每位乘客发展。原稿收到 日期一一