龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

整车动力性经济性匹配优化设计方法讨论

作者：罗智军

来源：《中国科技博览》2018年第12期

[摘 要]伴随着我国社会经济的迅速发展，汽车行业的发展速度也比较快，用户对汽车性能的要求也越来越高。本文就整车动力性的具体含义、目标以及验算三个方面进行了相关概述，对经济性的含义、目标以及验算进行了简要介绍，并且对整车动力性经济性匹配优化设计方法进行了讨论，主要从发动机功率匹配、变速箱+后桥速比匹配进行了介绍，并且分析了基于CRUISE或MATLAB软件的整车动力性、经济性优化。 [关键词]整车动力性；经济性；匹配优化设计方法

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0098-01

前言：用户在购车时，整车动力性往往是比较关注的问题，但是部分汽车发动机在满足整车动力性时，可能会出现耗油量比较大的情况，经济性方面有所欠缺。因此，汽车性能中如何将整车动力性和经济性进行良好的匹配，实现两者的有效结合，在经济性最优化的情况下，实现整车动力性的最大化是当前的重要研究课题。整车动力性与经济性的匹配优化也是汽车设计时需要重点研究的部分。希望通过本文的介绍能够给整车动力性与经济性的匹配优化设计方法的研究带来一些启示，并进一步推动汽车性能的改善。 1.整车动力性概述 1.1整车动力性具体含义

汽车的动力性能是汽车最基本、最重要的性能。整车动力性包括汽车启动运行的各个方面，是体现汽车运行状况的综合性能。主要包括汽车能达到的行驶速度，变速加速等所需要的时间长度，汽车行驶过程中可提供的牵引力的大小程度等方面。整车动力性实际上就是指汽车运行过程中所表现出来的各项特征，在路面因素相同的情况下，决定着车辆运输效率的高低。 1.2整车动力性目标

整车性能目标是在车型商品定义阶段根据市场需求确定的，只有达到该性能目标整车才有市场竞争力。整车性能的差异性根据不同车型、不同用途的车辆都有所不同，具体的值要根据不同的情况进行设置。整车动力性目标的实现需要对汽车的各项参数进行适当的调整，需要对汽车发动机的进行不断的改良和提升。计算机仿真技术在汽车行业中的应用，不仅仅能够实现更为精确的模拟测试，对于其整车动力性的提高，动力性目标的实现也具有一定的推动作用。 1.3整车动力性验算

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

整车匹配过程是一个反复计算、验算与修正，从而达到最优匹配的过程。相对来说，动力性的计算过程以及验算过程都比较复杂，需要进行大量的参数值测试。整车动力性的计算过程以及验算过程需要根据不同车型及不同工况用途来进行测试。测试过程中需要发动汽车，并让汽车处于不同档数状态下进行各项参数值的测试和结果记录。测试计算验算的内容主要有最高车速、爬坡能力等动力性指标，在不同坡度差异下汽车的行驶状态，加速过程中所花的时间等方面内容。需要注意的是，这些测试结果往往需要多次结果，进行多次的验算，才能够充分保证验算结果的准确性，从而实现对整车动力性的准确评估。 2.经济性概述 2.1经济性含义

汽车经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。经济性，顾名思义，就是在保证动力性情况下，将耗油量降低到最低，也就是在满足其动力性要求的下，提高汽车经济性。一般来说，整车动力性的提高一般也伴随着汽车经济性的降低，如何实现两者的平衡，实现两者的合理搭配从而使车辆性能最大化是汽车优化设计的重要课题。提高经济性就是减少汽车所需的燃油量，将汽车在汽油使用方面的花费在可能的情况下降到最低[1]。 2.2经济性目标

总体上说，经济性目标就是将汽车燃油消耗量降到最低，但是具体耗油量的最低标准或者说最优标准根据不同的车型以及不同发动机装置的配置均会有所不同，因此经济性目标并不存在统一确定的标准。除此之外，经济性目标的实现是具有相对性，并不是单一的，是要根据汽车性能的其他方面对经济性目标做出综合的判断。如果整车匹配不好，会使整车在获得良好动力性时，经济性不好，在经济性好时，动力性又不足。也就是说，经济性目标并不仅仅只是单纯地将耗油量降低到最小程度。 2.3经济性验算

经济性的计算以及验算过程主要是根据已经确定的发动机万有特性及各传动系的参数值依据不同运行工况对车辆燃油消耗量的计算及验算。经济性测量的内容比较简单，只需要测量汽车不同运行工况状态的耗油量即可。但是计算、验算等过程也比较复杂，因为需要多次进行测试，确定车辆的空气阻力、滚动阻力等阻力功率的大小，还需要变换汽车的行驶状态，按空载、满载、爬坡等多种不同的运行工况来测量。而且在不同的路况或者行驶状态下，油耗量也会有一定的差异性。因此，也需要进行多次的测量、计算以及验算才能够保证其结果的准确性。

3.整车动力性经济性匹配优化设计方法讨论 3.1发动机功率匹配

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

在发动机的匹配上，并不是功率最大或者最小的匹配效果最好，具体的发动机功率的匹配情况需要根据不同车型及工况进行不同的选择，因此在发动机功率的匹配上并没有统一的标准。但是，在进行发动机功率的匹配过程中，仍然具有一定的参考因素，其中目标车速和车辆的重量是重要的参考因素。以我公司生产的某款卡车为例，总质量31000 Kg，需要其目标最高车速 Vmax=110～120 km/h，经过计算，发动机最小功率Pmin范围为 185～228 kW（252～310PS）。具体的标准是发动机功率的大小应当不小于汽车在行驶过程中以预定的最高车速行驶时所承受的阻力功率，发动机应当具备能够推动汽车抵抗阻力的能力。同时发动机功率的选择还必须满足法规的要求，如GB 7258-2012规定低速汽车及拖拉机运输机组的比功率功率大于等于4.0KW/t，除无轨电车外的其他机动车的比功率应大于等于5.0KW/t。故上述例子中的发动机最小功率Pmin≥172.2 kW（234.2 PS）。另外，汽车在进行爬坡时所需要的扭矩要求也是在匹配过程中需要重点考虑的对象。 3.2变速箱+后桥速比匹配

变速箱以及后桥速比的匹配情况是在发动机功率恒定的情况下进行的，变速箱的匹配情况主要需要根据汽车在坡路上行驶的状况进行调整、匹配，变速箱配比需要根据整车最大爬坡度和最大起步坡度要求，计算传动系总速比I0×I1的范围，来确定合适的速比匹配。同时，变速箱以及后桥速比的匹配对汽车燃油经济性的好坏也有着重要影响。总之，需同时考虑动力性及经济性的要求来合理匹配变速箱与后桥的速比。此外，汽车需求的常用车速区间不同也会对变速箱以及后桥速比匹配情况产生一定的影响，需要对汽车行驶速度进行参考[2]。 3.3基于CRUISE或MATLAB软件的整车动力性、经济性优化

随着科学技术的不断发展，计算机技术的应用范围也越来越广，在汽车制造业中也不例外。计算机软件的参与能够对整车动力性与经济性进行有效地模拟与仿真，大大地提高了匹配的效率及准确性。CRUISE软件以及MATLAB软件是当前在汽车性能仿真以及匹配中应用得比较多的两款软件。这两款软件能够方便快捷地实现对车辆动力传动系统的模拟分析计算，寻找最优匹配，预测整车动力性和燃油经济性。通过软件，减轻了大量人力物力及时间成本，对汽车优化设计具有重要参考意义。计算机仿真结合后期试验验证，便能有效地实现对整车动力性及经济性的优化。 4.结语：

整车的动力性和经济性是两个不同的方面，两者存在一定的冲突，要想同时满足整车的动力性以及经济性具有一定的难度。因此，要实现这两方面的和谐统一就必须进行仿真计算和优化，从而达到整车动力性以及经济性的合理匹配，在汽车性能最优化的情况下，使得汽车的耗油量降到最低，提高其经济性。在匹配过程中需要加强计算机技术的应用，有利于节省人力物力及时间成本，同时也可以提高理论计算及优化的准确性。 参考文献：