朱伟伟;陈刚
【摘 要】通过对比原型车和竞品车的滑行试验数据,分析了整车的行驶阻力,试验结果表明原型车的空气阻力大于竞品,通过CFD分析并提出了驾驶室造型的优化方案,改善了整车行驶阻力.并针对新的滑行阻力优化了动力总成的匹配,在转毂上进行了动力性经济性试验.试验结果表明,优化方案有效,改善了整车性能,提升了产品竞争力.
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】5页(P20-24)
【关键词】滑行试验;动力性;经济性;优化
【作 者】朱伟伟;陈刚
【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司,合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,合肥230601
【正文语种】中 文
【中图分类】U462.3
朱伟伟
硕士研究生学历，现任安徽江淮汽车股份有限公司技术中心工程师，研究方向：商用车动力匹配工作。
整车的动力性经济性除了受动力总成的匹配合理程度的影响，也和整车的行驶阻力有很大的关系。目前，国内的很多企业都选择采用滑行试验测算整车的行驶阻力，并应用到转毂台架进行动力性经济性的试验。这种方法开发周期短，试验误差小。而且滑行阻力测定完成后可以结合相关仿真软件，更为准确的分析动力性经济性的优化方案。文中通过分析某款载货车的滑行阻力，改善了整车的空气阻力，并针对新的滑行阻力调整了发动机的万有特性区间的分布，优化了传动系的速比，方案实施后，试验结果表明改进效果明显。
汽车滑行是指汽车在水平路面且无风的条件下，加速至某预定速度后，摘挡脱开发动机，利用汽车的动能继续行驶的减速运动。可以根据车速与时间的关系计算汽车的行驶阻力，再设定底盘测功机进行道路模拟试验。
原车型是一款4X2载货车，设计总质量16吨，搭载4缸涡轮增压柴油机，手动变速箱，单级减速后驱动桥，整车基本参数如表1所示：
滑行试验依据相关标准进行［9］［10］，要求平均风速≤2m/s，最大风速≤3m/s，温度 5℃～35℃范围内；相对湿度小于80%；试验路面应为干燥、平整的混凝土或具有相同附着系数的其他路面，路面上不许有松散的杂物，纵向坡度0.1%以内。滑行过程中，每隔5km/h，记录一次滑行时间，试验往返各滑行4 次，取平均值，作为滑行试验结果，往返区段尽量重合。分别对竞品和原型车进行试验，最终试验结果如图1所示：
如滑行阻力图所示：原型车在低速段的阻力与竞品基本相当，而随着速度的增加，滑行阻力则大于竞品，根据工程经验，低速段对滑行阻力影响较大的是轮胎的滚动阻力，高速段对滑行阻力影响较大的是空气阻力，因此可以初步判定该车型的空气阻力不如竞品。为了进一步明确原因，对驾驶室做了CFD分析，从分析结果中可以看出，与竞品车相比，原型
车驾驶室的车顶存在明显的流动分离现象，导致整车的空气阻力较大。
出现这种情况的原因，是原型车驾驶室与装配的货箱相比偏低。为改善这种情况，对驾驶室顶部重新设计，提高高度，并再次分析，相关结果如下：
原型车驾驶室加高后，虽然增加了迎风面积，但是明显的改善了风阻系数，综合来看改进了空气阻力。改进后样车的滑行试验也验证了这一点：
整车的行驶阻力是动力性经济性的基础，动力性经济性的好坏还受发动机万有特性、低油耗率区间的分布和传动系速比匹配等因素的影响。因此需要基于整车的滑行阻力，对整车的动力匹配做进一步的分析，明确是否可以优化。
经过市场调研，明确客户的常用车速和档位，分析了等车速情况下发动机在MAP图上对应的工作区间［1］。
（1）根据市场调研可以得知，一般客户常使用5档或6档，就是最高档和次高档。常用车速为50-90km/h。
（2）计算常用车速对应的发动机转速ne
式中：ne是 发动机转速，单位：r/min；Ve是相应的车速，单位：km/h：ig是相应档位的速比：i0是驱动桥速比：r 是轮胎滚动半径，单位：m.
（3）行驶时，阻力等于整车的驱动力，就可以根据车速对应的阻力计算发动机所需的扭矩。
式中：Ttq发动机扭矩，单位N.m；Ft是相应的驱动力，单位是N；ηT是传动系效率
（4）结合第（2）、（3）步计算的转速和扭矩，得到对应的发动机功率。
式中：Pe是 发动机功率，单位是KW；
（5）结合已知的等速百公里油耗计算燃油消耗率。
式中：be是燃油消耗率，单位是g/（kw.h）；Qs是等速百公里油耗的仿真数据，单位是L/100km，ρ是燃油密度，g为重力加速度常数。
（6）利用绘图软件，结合转速、扭矩和发动机的万有特性数据绘制发动机工作区间图，如图6所示：
定义发动机最低燃油消耗率为bemin，而把110%bemin对应的油耗线所包括的范围定义为经济区间［3］，从图6可以比较直观的看出，原车常用车速对应的发动机区间偏离经济区间，而且随着车速的增高，愈发的偏离经济区间。这会导致经济性不好，而且随着车速增高变得更差。出现这种问题的原因是发动机的经济区间偏向低转速区。而且传动系速比匹配的偏高，导致整车的常用车速对应的发动机转速偏高，偏离了经济区间对应的转速，因此，准备采用两种措施进行改进：
措施1：通过重新匹配增压器，优化燃烧开发，扩大发动机万有特性的经济区间，但是发动机的原排会有一定的恶化，需要对后处理系统重新标定保证排放达标。改进前后的发动机万有特性对比如图7所示，发动机经济区间有了明显的扩大：
措施2：优化后的发动机万有特性，如图7所示，经济区间还是偏向于低转速，需要重新匹配较小后桥速比，把最高档和次高档常用车速对应的发动机转速区间向经济区间移动。同时加大变速箱低档位速比保证爬坡度＞20%，结果如图8所示， 改进后的方案主要车速的工作区间明显优于原车工作区间。
江淮汽车货车改进工作完成后根据滑行阻力和整车相关参数，在CRUISE软件中建立整车的模型，如图9
如下，并在模型中设立相关计算任务，模块之间在软件模版上都有数据线相连接， 彼此之间传递信息［2］［4］，计算完成后，可以在软件专用的后处理模块中查看相关计算结果。
为了上述各种分析的准确性，并确认整车的实际性能，在转毂试验台架上进行了如图10所示的的动力性经济性试验［6］。
整理改进车的仿真和试验数据如表3所示，结果表明仿真值与试验值的试验误差控制在±5%以内，说明模型精度较高，对设计工作具有很强的指导意义。
通过对原型车、改进车和竞品车的试验数据的整理和对比， 改进后，整车的动力性经济性有较大的改善，尤其在高车速段经济性很差的问题得到了解决。与竞品相比在动力性经济性上也有一定的优势，增强了产品的竞争力。
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