1、AVL-CRUISE 在傳動(dòng)系統(tǒng)匹配及變速器開發(fā)中的應(yīng)用于娟汽車工程(長(zhǎng)安汽車摘 要 : 通過試驗(yàn)獲得某CAE 工程所 重慶 401120）車的動(dòng)力性及燃油性數(shù)據(jù)，現(xiàn)擬研究該車型搭載另外一款發(fā)以求達(dá)到更嚴(yán)格的性能要求。本文利用 AVL-CRUISE 軟件建立整車模型，進(jìn)行動(dòng)力性、性和，通過對(duì)變速器傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化，提出優(yōu)化方案，并對(duì)經(jīng)過工程化設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。:動(dòng)力性性 變速器開發(fā) 傳動(dòng)系統(tǒng)匹配主要軟件：AVL-CRUISE1 引言汽車的整車性能不僅取決于發(fā)的優(yōu)劣，還與傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配密切相關(guān)，傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)匹配方法就是試驗(yàn)，如果利用試驗(yàn)對(duì)所有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證會(huì)大大增加開發(fā)費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)

2、周期，所以整車動(dòng)力傳動(dòng)匹配和性能分析工作在沒有試驗(yàn)樣車的設(shè)計(jì)開發(fā)階段尤為重要。本文即是利用 AVL-CRUISE 建立整車模型，進(jìn)行動(dòng)力性及性，對(duì)變速器傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化，提出優(yōu)化方案，并對(duì)經(jīng)過工程化設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案進(jìn)行和試驗(yàn)驗(yàn)證。2 整車參數(shù)及性能指標(biāo)2.1原車主參數(shù)表 1 原車主參數(shù)2.2原車主要性能指標(biāo)由道路試驗(yàn)所得原車的性能參數(shù)如下：表 2 原車性能指標(biāo)參數(shù)12009 AVL 先進(jìn)模擬技術(shù)中國(guó)用戶大會(huì)測(cè)試項(xiàng)空載滿載最大爬坡度 %45.7530.15最高車速 km/h135.0135.00100km/h時(shí)間 s16.9523.91三檔 4080km/h時(shí)間 s9.3113.26四檔 60100

3、km/h時(shí)間 s18.2226.66五檔 80110km/h時(shí)間 s28.0342.35市區(qū)循環(huán)油耗 L/100km10.05市郊循環(huán)油耗 L/100km7.74綜合油耗 L/100km8.60整備質(zhì)量，kg1313外形，mm（長(zhǎng)×寬×高）4390×1655×1935滿載質(zhì)量，kg1988輪距,mm （前×后）1435×1435輪胎滾動(dòng)半徑，mm316前懸，mm640軸距，mm2800后懸，mm9503計(jì)算與結(jié)果分析3.1 確定本次方案擬分析原樣車車型搭載目標(biāo)發(fā)在不改變后橋速比的前提下，以原車動(dòng)力性為目標(biāo)對(duì)變速器進(jìn)行優(yōu)化匹配。經(jīng)過前期

4、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有變速器均不能滿足性能需求，故考慮開發(fā)新變速器。通過優(yōu)化，得到最能滿足性能要求的一組變速器速比，以此為依據(jù)進(jìn)行變速器的工程化開發(fā)，最后進(jìn)行性能驗(yàn)證。3.2建立模型根據(jù)該車前置后驅(qū)的傳動(dòng)系布置方式，利用 CRUISE 建立如下圖 1 所示的整車模型。圖 1 整車模型圖 2 整車模型標(biāo)定向模型中輸入原車各系統(tǒng)參數(shù)得出結(jié)果后，與原車試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比來(lái)進(jìn)一步完善模型參數(shù)，即對(duì)整車模型進(jìn)行標(biāo)定。圖 2 為固定檔位等速油耗與起步和超車時(shí)間結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，由圖可見其誤差在范圍內(nèi)，故模型標(biāo)定完成。3.3分析3.3.1 目標(biāo)發(fā)匹配原變速器表 3 目標(biāo)發(fā)匹配原變速器性能結(jié)果22009 AVL 先進(jìn)模擬技

5、術(shù)中國(guó)用戶大會(huì)測(cè)試項(xiàng)空載滿載最大爬坡度 %48.6531.83最高車速 km/h140.0140.00100km/h時(shí)間 s15.0521.11三檔 4080km/h時(shí)間 s8.5212.11四檔 60100km/h時(shí)間 s16.5524.13五檔 80110km/h時(shí)間 s25.9939.03市區(qū)循環(huán)油耗 L/100km10.06市郊循環(huán)油耗 L/100km7.89綜合油耗 L/100km8.70首先進(jìn)行目標(biāo)發(fā)參數(shù)輸入到匹配原變速器的性能分析，將整車參數(shù)、發(fā)參數(shù)、變速器參數(shù)及其它模塊中，經(jīng)過運(yùn)行計(jì)算可得到以上表 3 性能數(shù)據(jù)。目標(biāo)發(fā)匹配原變速器與原車性能參數(shù)相比，動(dòng)力性相對(duì)較好，但油耗不滿足

6、 28 工況綜合油耗設(shè)計(jì)目標(biāo)值（8.6L/100km），考慮通過優(yōu)化傳動(dòng)比犧牲一定的動(dòng)力性來(lái)其性。在過程中根據(jù)最大爬坡度及各檔超車數(shù)據(jù)對(duì)各檔傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的傳動(dòng)比為4.227/2.488/1.670/1.166/0.977。檔間比分別為 1.70/1.50/1.43/1.19，滿足 ig1/ig2>=ig2/ig3>=>=ign-1/ign 的各檔傳動(dòng)比關(guān)系分布。目標(biāo)發(fā)匹配優(yōu)化后的傳動(dòng)比的所得性能數(shù)據(jù)如表 4。表 4 變速器優(yōu)化后的結(jié)果由表 4 可見優(yōu)化后其動(dòng)力性與原車性能目標(biāo)相當(dāng)，燃油性有了較大。將變速器優(yōu)化方案提交給傳動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)部門進(jìn)行變速器工程化設(shè)計(jì)。在綜合考慮

7、了強(qiáng)度，匹配及 NVH 方面的因素后，變速器設(shè)計(jì)部門開發(fā)出新的變速器，其傳動(dòng)比為 4.165/2.563/1.687/1.200/1.000。3.3.2 目標(biāo)發(fā)匹配新開發(fā)出的變速器對(duì)新開發(fā)出的變速器進(jìn)行驗(yàn)證，由于新傳動(dòng)比除第一檔外各檔傳動(dòng)比都高于優(yōu)化所得傳動(dòng)比，故除最大爬坡度外的其他動(dòng)力性指標(biāo)均優(yōu)于優(yōu)化速比后。其具體結(jié)果如下：表 5 新開發(fā)的變速器的動(dòng)力性結(jié)果3.3.3 目標(biāo)發(fā)在三種傳動(dòng)比下的性對(duì)比在原始傳動(dòng)比下定為方案一，在為便于說(shuō)明，現(xiàn)將車搭載目標(biāo)發(fā)優(yōu)化傳動(dòng)比下定32009 AVL 先進(jìn)模擬技術(shù)中國(guó)用戶大會(huì)測(cè)試項(xiàng)空載滿載最大爬坡度%44.9829.65最高車速km/h140.0140.00

8、100km/h時(shí)間s15.3921.64三檔 4080km/h時(shí)間s9.1613.06四檔 60100km/h時(shí)間s17.2125.14五檔 80110km/h時(shí)間s25.9939.03市區(qū)循環(huán)油耗L/100km9.44市郊循環(huán)油耗L/100km7.60綜合油耗L/100km8.28測(cè)試項(xiàng)空載滿載最大爬坡度%45.8130.15最高車速km/h139.0139.00100km/h時(shí)間s15.2421.63三檔 4080km/h時(shí)間s9.2713.24四檔 60100km/h時(shí)間s18.2126.67五檔 80110km/h時(shí)間s28.0542.37市區(qū)循環(huán)油耗L/100km9.27市郊循環(huán)油耗

9、L/100km7.52綜合油耗L/100km8.17為方案二，在開發(fā)出的傳動(dòng)比下定為方案三。三種方案下 28 工況循環(huán)各個(gè)時(shí)刻的油耗見圖 3圖 3 NEDC 循環(huán)中各個(gè)時(shí)刻的油耗三檔及四檔等速油耗分別見圖 4、圖 5。三種方案綜合油耗對(duì)比如圖 6。由圖可見，優(yōu)化的傳動(dòng)比綜合油耗明顯低于原傳動(dòng)比。新開發(fā)的變速器也能在一定程度上降低綜合油耗，能夠滿足 28工況綜合油耗設(shè)計(jì)目標(biāo)值（8.6L/100km）的要求，且有較大余量。圖 4 三檔等速油耗圖 5 四檔等速油耗圖 6 循環(huán)工況油耗4.3最終方案與原樣車的性能對(duì)比表 6 最終方案與原樣車輸入條件對(duì)比93.92.1 16 33 55.3 50 97.

10、6.3.50.90 90 0-0 80.00 00 0.0 0-2 00 0-2 0-0 8-0 8-0 8-2 00 8-2 00-0 80 0EngineSpeedrpm EngineSpeedrpm圖 7 發(fā)外特性對(duì)比圖 8發(fā)MAP 對(duì)比圖 7 為與目標(biāo)發(fā)的外特性對(duì)比圖。上方為目標(biāo)發(fā)外特性數(shù)據(jù)，下方為動(dòng)42009 AVL 先進(jìn)模擬技術(shù)中國(guó)用戶大會(huì)TorqurN*mTorqueN*m車型發(fā)變速器變速比最終方案車目標(biāo)發(fā)4.165/2.563/1.687/1.201/1原樣車4.425/2.722/1.792/1.226/1機(jī)外特性數(shù)據(jù)。從圖中明顯可見目標(biāo)發(fā)的外特性優(yōu)于。圖 8 為與目標(biāo)發(fā)MA

11、P 對(duì)比圖，顯示數(shù)據(jù)為兩發(fā)的 MAP 差異，由(M1-M2)/M1*100%計(jì)算得到。其中 M1 為圖 9 與圖 10 為 NEDC 循環(huán)中兩款發(fā)數(shù)據(jù)，M2 為目標(biāo)發(fā)數(shù)據(jù)，黑色虛線為等值線。的運(yùn)行工況點(diǎn)，其中圖 9 為搭載原變速器，圖10 為目標(biāo)發(fā)搭載新變速器。圖 9 NEDC 循環(huán)中運(yùn)行工況點(diǎn)圖 10 NEDC 循環(huán)中目標(biāo)發(fā)運(yùn)行工況點(diǎn)表 7 為最終方案與原樣車的性能對(duì)比。由表中數(shù)據(jù)可見，原車型搭載目標(biāo)變速器在新開發(fā)的變速器條件下，其動(dòng)力性與原樣車相當(dāng)。循環(huán)工況油耗明顯低于原樣車，滿足 28 工況綜合油耗設(shè)計(jì)目標(biāo)（8.6L/100km）的要求。表 7 最終方案結(jié)果與原樣車的對(duì)比5 總結(jié)本次分析

12、利用 AVL-CRUISE 建立整車計(jì)算模型，以原車動(dòng)力性為目標(biāo)，通過對(duì)變速箱速比進(jìn)行優(yōu)化，得到最能滿足性能要求的一組變速比。傳動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)部門以此為依據(jù)，進(jìn)行變速器工程化開發(fā)。然后再目標(biāo)發(fā)搭載新變速器在燃油性方面的性能潛力。通過分析得出原車型搭載目標(biāo)變速器在新開發(fā)的變速器條件下，其動(dòng)力性與原樣車相當(dāng)。循環(huán)工況油耗明顯低于原樣車，滿足 28 工況綜合油耗設(shè)計(jì)目標(biāo)（8.6L/100km）的要求，其在燃油經(jīng)濟(jì)性方面的性能潛力較高。經(jīng)過道路試驗(yàn)驗(yàn)證，其性能指標(biāo)與結(jié)果相差在合理范圍內(nèi)。52009 AVL 先進(jìn)模擬技術(shù)中國(guó)用戶大會(huì)測(cè)試項(xiàng)原樣車最終最大爬坡度%30.1529.65最高車速km/h135.0140.00100km/h時(shí)間s23.9121.64三檔 4080km/h時(shí)間s13.2613.06四檔 60100km/h時(shí)間s26.6625.14五檔 80110km/h時(shí)間s42.3539.03市區(qū)循環(huán)油