动力匹配设计规范

目目 录录 1 原理及依据 1 1 评价指标 1 2 总成参数选择原则 2 计算方法 2 1 人工经验计算方法 2 2 计算机辅助计算 3 基础数据收集和输入 3 1 动力系统总成参数 3 2 车辆运行环境参数 3 3 驾驶员换挡规律 4 现阶段公司可用相关资源配置 5 计算任务和匹配优化 5 1 计算任务 5 2 数据对比及匹配优化 6 计算结果输出和数据分析 6 1 输出格式和内容规范 6 2 试验数据对比及分析 一 规范适用范围 本规范规定了动力总成系统传统匹配设计方法及利用 AVL Cruise 软件对整车动力性和燃油经济性进行计算 并对动力总成系 统配置优化 本规范适用于目前我公司所有车型 二 规范性引用文件 GB7258 2004 机动车运行安全技术条件 本规范中所引用的符号及意义本规范中所引用的符号及意义 代号物理意义单位 n发动机额定功率下的转速 r min r满载时车轮滚动半径m u车速 km h m汽车质量 kg g 重力加速度 m s2 G汽车重力 N A 迎风面积 m2 tq T 发动机最大扭矩 N m e P 发动机功率 kW t F 汽车驱动力 N w F 空气阻力 N i F 坡度阻力 N j F 加速阻力 N f F滚动阻力N P 阻力功率 kW e b 燃油消耗率 g kW h 燃油密度 柴油取为 0 81 0 83 kg L i坡度 D动力因数 g i 变速器传动比 0 i 主减速器传动比 T 传动系机械效率 f 滚动阻力系数 D C 空气阻力系数 道路附着系数 动力匹配设计规范动力匹配设计规范 1 1 原理及依据原理及依据 1 1 评价指标 1 1 1 汽车动力性评价指标 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的 纵向外力决定的 所能达到的平均行驶速度 从获得尽可能高的平均 行驶速度的观点出发 汽车的动力性主要可由以下三个指标来评定 1 1 1 1 最高车速 最高车速 Umax是指在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶 速度 它仅仅反映汽车本身具有的极限能力 并不反映汽车实际行 驶中的平均速度 1 1 1 2 加速性能 汽车的加速能力常用原地起步连续换档加速时间与最高档或次 高档加速时间来表示 原地起步连续换档的加速时间是指用一档或二档起步 以最大 加速度按最佳换档时间逐步换至最高档 加速至某一预定的距离或 车速所需要的时间 该项指标反映了汽车在各种车速下的平均动力 性 最高档或次高档加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车 速全力加速至某一高速所需要的时间 因为超车时汽车与被超汽车 并行 容易发生安全事故 所以最高档或次高档加速能力强 行驶 就更安全 1 1 1 3 爬坡性能 汽车的爬坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度 imax来表示的 显然 最大爬坡度是指一档时的最大爬坡度 有些国 家用汽车在一定坡道上能达到的车速来表明其爬坡能力 该项指标 所反映的是汽车低速时的动力性 现有的汽车动力性的评价指标只是反映了汽车本身具有的极限 能力 在一定程度上反映了汽车动力性的好坏 但由于未与复杂的 实际使用工况统一考虑 因而往往与汽车实际使用效果相差很大 1 1 2 汽车燃油经济性评价指标 在保证动力性的条件下 汽车以尽量小的燃油消耗量经济行驶 的能力称为汽车的燃油经济性 汽车的燃油经济性通常用一定工况 下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能行驶的里程来衡量 在我国及欧洲 燃油经济性指标的单位为 L 100km 即行驶 100km 所消耗的燃油量 1 1 2 1等速燃油消耗 等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标 指汽车在 一定载荷下 以最高档在水平良好路面上等速行驶 100km 的燃油消 耗量 测出每隔 10km h 或20km h 速度间隔的等速百公里燃油消耗 量 绘制成曲线 称为等速百公里燃油消耗量曲线 用它来综合评 价汽车的燃油经济性 1 1 2 2加速燃油消耗 加速燃油消耗是指用最高档从某一车速开始全油门加速行驶 500m的燃油消耗量 换算成百公里油耗量 对重型汽车而言 在最 高档满载时加速度非常小 行驶500m的速度增加量很小 目前重型 汽车很少采用这一指标来评价汽车的经济性 1 1 2 3多工况燃油消耗 等速行驶工况没有全面的反映汽车的实际运行状况 是车辆行 驶的一个理想状态 而车辆在实际使用过程中总会或多或少加速 减速等工况 如在市区行驶时 会频繁的出现加速 减速 怠速停 车等行驶工况 因此各国都制定了一些典型的循环行驶试验工况 模拟汽车实际运行工况 并以其百公里燃油消耗量来评定相应性工 况的燃油经济性 许多国家对循环工况都进行了大量的研究 如欧 洲的ECE循环 英国的NEDC循环 美国的UDDS循环 日本的JPN10DDS 循环等 我国也制定了货车的路上行驶循环工况 六工况行驶循环 用这些循环工况测出的燃油消耗量即为多工况燃油消耗量 这是评 价汽车燃料经济性的一个实用方法 六工况循环是模拟干线公路行驶工况 适用于载货汽车 总质 量在3500kg以上 和除了城市客车以外的其他类型客车的燃料消耗 测定 考虑加速性的差异 对总质量在14000kg以下和总质量大于 14000kg的汽车 六工况的定义也不相同 表1 1是总质量大于 14000kg的汽车的六工况的定义 比较适用于我公司 表1 1 六工况试验循环 工况序 号 运转状态 km h 行 程 m 累计行程 m 时 间 s 加速度 m s2 变速器档 位 12550507 2 最高档 2 25 40 20025021 90 19 最高档 34024049021 6 最高档 4 40 50 24073019 20 14 最高档 55024097017 3 最高档 6 50 25 200117019 3 0 36 最高档 这里我们以SX4185NM351牵引车列车为例 对满载的重型汽车能 否实现六工况循环进行简单分析 该车型发动机为WP10 290 发动机的最大扭矩为1160N m 变速 器为9JS119 最高档为直接档 驱动桥主减速比为4 8 我公司常用 列车满载总质量为50t 其直接档的最大加速为0 08 次高档的最 大加速度也仅为0 13 都小于工况中所要求达到的加速度 由此可 见 重型汽车满载时无法实现六工况 另外 对高速公路行驶的重型汽车而言 六工况也不能够反映 出车辆的实际使用工况 高速公路的繁忙程度不至于使汽车频繁的 处于加速状态 而且车辆通常能以较高的速度行驶 70km h应是其 最常用的速度 因此 在分析公路运输车辆 如牵引车列车 的多 工况燃油消耗时 定义了一个简单的复合工况 即由起步连续换档 加速到70km h 再以70km h匀速行驶一段时间 将这两部分的燃油 消耗相加 即可认为近似得出了牵引车实际行驶工况的燃油消耗 而对于工程车辆 由于其运行工况复杂 无法自定义一个接近其实 际运行工况的路谱 现阶段只能采用调整滚动阻力系数来简单对比 动力系统性能趋势 若要模拟出车辆实际运行状况 需要采集实地 路谱 1 2 总成参数选择原则 1 2 1 发动机功率选择 设计中通常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应 有的功率 最高车速虽然仅是动力性能的一个指标 但它实质上也 反映了汽车的加速能力和爬坡能力 这是因为最高车速越高 要求 的发动机功率越大 汽车后备功率大汽车后备功率大 加速与爬坡能力必然较好 给出了期望的最高车速 选择的发动机功率应大体等于 但不 小于以最高车速行驶时阻力功率之和 即 1 3 maxmax 761403600 1 a D a T e u AC u Gf P 1 在给定 之值后 便能求出应有功率的数值 m D CAf T 在实际工作中 还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率 来确定发动机应有功率 汽车比功率是单位汽车总质量具有的发动 机功率 比功率的常用单位为kW t 可由下式表示 1 2 3 maxmax 14 766 3 1000 a T D a T e u m AC u fg m P 汽车比功率 我国GB7258 2004 机动车运行安全技术条件 规定 三轮汽车 低速货车及拖拉机运输机组的比功率不应小于4 0 kW t 除无轨电 车外的其它机动车的比功率不允许小于 5 0 kW t 1 2 2 传动系最小与最大传动比的选择 汽车大多时间以最高档行驶 即用最小传动比的档位行驶 因 此最小传动比的选定很重要 传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积 即 1 3 0 iii gt 式中 为变速器的传动比 为主减速器的传动比 这里不考 g i 0 i 虑分动器和副变速器 设最高车速为 当主减速器的选择使得阻力功率曲线正好 maxa u 与发动机功率曲线交在其最大功率点上 若当发动机最大功率时的 车速称为 则有 p u pa uu max 过去 多数汽车将最小传动比选择得使 或稍小于 pa uu maxp u 近年来 为了提高燃油经济性 出现了减小最小传动比的趋 maxa u 势 即令稍大于 即变速箱有超速挡 p u maxa u 确定最大传动比时 要考虑三方面的问题 最大爬坡度 附着 率及汽车最低稳定车速 对于普通汽车来说 传动系最大传动比是变速器 档传动比 maxt i 与主减速器传动比 的乘积 当 已知时 确定传动系最大传动比 1g i 0 i 0 i 也就是确定变速器 档传动比 汽车爬大坡时车速很低 可以忽略空气阻力 汽车的最大驱动 力应为 1 maxmaxift FFF 4 或 1 maxmax 01max sincos GGf r iiT Tgtq 5 即 1 Ttq g iT rfG i 0max maxmax 1 sincos 6 最大传动比确定后 还应计算驱动轮的附着率 检查附着条件 是否满足上坡或加速的要求 必要时 只能从汽车总体布置和结构 入手 改善汽车的附着能力 1 2 3 主减速器传动比的确定 在动力装置其他参数不变的情况下 若要选定最佳主减速器传 动比 可根据燃油经济性与动力性的计算 绘制燃油经济性 加速 时间曲线 纵坐标为加速时间 横坐标为循环工况的燃油经济性 计算出不同主减速器比 取不同值时的曲线 当 值较大时 加速时 0 i 0 i 间较短但燃油经济性下降 当 值较小时 加速时间延长但燃油经 0 i 济性改善 选择中间的某一个值 则可以兼顾动力性与燃油经济 0 i 性 若以动力性为目标 则可选用较大的 值 若以燃油经济性为 0 i 主要目标 可选较小的 值 0 i 燃油经济性 加速时间曲线通常大体上呈 C 形 所以又称之为 C 曲线 1 2 4 变速器与主减速器传动比的确定 在不改变发动机的条件下 可利用 C 曲线从数种变速器中选出 合适的变速器及主减速器传动比 确定变速器和主减速器比时 可以绘制不同变速器的燃油经济 性 加速时间曲线 根据设计的主要目标选用其中的一个 并根据 其 C 曲线确定主传动比 2 2 计算方法计算方法 2 1 人工经验计算方法 2 1 1 最高车速计算 发动机最高转速和传动系决定的最高车速 2 1 0 0 377 g nr u i i 按功率平衡决定的最高车速 汽车在平直路面匀速行驶时的阻力功率为 fw T PP 故功率平衡方程可简化为 2 2 3 maxmax 360076140 1 fw D e TT GfuCA u P PP 由公式 2 1 和公式 2 2 计算结果可分析 若公式 2 1 计算车速大于公式 2 2 计算车速 则说明整车在最高车速工况下 无后备功率 若公式 2 1 计算车速小于公式 2 2 计算车速 则说明整车在最高车速工况下有后备功率 故其实际最高车速取二 者之中较小者 2 1 2 最大爬坡度计算 地面附着性能允许的最大爬坡度 汽车行驶方程式 tfiwj FFFFF 汽车以最低档稳定速度爬坡时 即 0 du dt 0 j F 同时爬坡时行驶速度不大 可近似认为空气阻力 0 w F 所以汽车行驶方程式简化为 tfi FFF 按车辆在坡道上的附着条件可知 cossincosfGGG 即 max tgf 然后再根据换算成最大爬坡度 maxmax tgi 2 3 max if 轮胎与路面的附 附着系数 表 2 1 附着系数 路面轮胎 类型状态高压轮胎越野轮胎 干燥0 50 0 700 70 0 80 潮湿0 35 0 450 50 0 60沥青 混凝土路面 污染0 25 0 450 25 0 45 干燥0 50 0 600 60 0 70 碎石路面 潮湿0 30 0 400 40 0 55 干燥0 40 0 500 50 0 60 湿润0 20 0 400 35 0 50土路 泥泞0 15 0 250 20 0 30 动力性能允许的最大爬坡度 动力因数为 2 4 tw FF D G 爬坡时 Fw可忽略不计 DImax为 I 档的动力因数即 2 5 0 max tq gT T i i rG D I 档时最大爬坡度按下式计算 2 6 maxmaxmax cossinfD 用代入整理可得 2 maxmax cos1 sin 2 7 22 maxmax max 2 1 arcsin 1 fDfD f 然后根据 求出最大爬坡度 maxmax itg 由公式 2 3 和公式 2 7 计算结果可分析 若公式 2 3 计算最大爬坡度大于公式 2 7 计算最大爬坡度 则说明整车最大 爬坡度受限于整车动力性能 若公式 2 3 计算最大爬坡度小于公 式 2 7 计算最大爬坡度 则说明整车最大爬坡度受限于整车附着 性能 故其实际最大爬坡度取二者之中较小者 2 1 3 根据发动机台架试验得到的万有特性图与汽车功率平衡 图 对汽车的燃油经济性进行估算 根据万有特性曲线可以确定发动机在一定转速 发出一定功率n 时的燃油消耗率 e P e b 计算时 将发动机转速 按汽车行驶时的最高档转换成行驶车n 速 并画在横坐标上 同时计算出等速行驶时汽车阻力功率 这就是发动机发出的功率 根据等速及阻力功率 1 fw T PP a uP 可在发动机万有特性图上利用插值法确定相应的燃油消耗率 从 e b 而计算出以该车速等速行驶时单位时间内的燃油消耗量 单位为 t Q mL s 为 2 8 367 1 e t Pb Q g 整个等速过程行经 S m 行程的燃油消耗量 单位为 mL 为Q 2 9 102 e a PbS Q ug 折算成等速百公里燃油消耗量 单位为 L 100km 为 s Q 2 10 1 02 e S a Pb Q ug 采用定性分析和简单的定量计算 这样的分析无可避免的带有 一定的盲目性 且计算量大而复杂 并且在计算时许多条件往往无 法考虑到 导致计算结果误差较大 因此使得最终的匹配方案通常 不够理想 随着计算机的广泛应用 计算机模拟计算已成为汽车总体 方案设计的有力工具 而采用计算机模拟计算有很多优点 它可以计 算出一些参数作微小变化时对整车的动力性和经济性的影响 而这往 往是车辆试验时测量不出来的 采用计算机模拟还可以求解较复杂 而精确的数学模型 从而使计算结果更接近实际情况 计算机模拟可 以在较短的时间里对各种方案进行计算比较 有助于设计人员很快的 找到更优的设计方案和参数 2 2 计算机辅助计算 Cruise 目前我公司进行动力总成系统优化匹配的计算机辅助工具为 AVL Cruise 软件 Cruise 软件是奥地利 AVL 公司开发的用于研究车 辆动力性 燃油经济性 排放性能与制动性能的高级仿真分析软件 是快速 便捷 高效的车辆动力学仿真工具 该软件真实再现了车 辆的传动系模型 可用于车辆开发过程中的动力传动系的匹配 车 辆性能预测等等 利用 Cruise 软件进行模拟计算包括四个步骤 建 立车辆模型 输入各总成模型数据 定制所需计算任务和查看计算 结果 2 2 1 建立车辆模型 我们以 4 2 牵引车为例 分析汽车结构和功能 使用 Cruise 软件建立整车仿真模型 4 2 牵引车是由牵引头和半挂车 至少 5 轴 组成 牵引车的布置形式为发动机前置单桥后轮驱动 机械变 速器 驾驶室只控制加速踏板 离合器和制动器踏板 半挂车按三 根轴考虑 根据结构和布置形式的分析 选用模型库中的汽车模块 Vehicle 半挂车模块 Trailer 发动机模块 Engine 机械 式摩擦离合器模块 Clutch 机械手动变速器模块 Gear Box 单级减速器模块 Single Ratio Transmission 作为主减速器 差速器模块 Differential 驾驶室模块 Cockpit 以及车轮 Wheel 和制动器模块 Brake 将这些模块从车辆建模组件库中 按图 2 1 所示拖入建模窗口 图 2 1 4 2 牵引车模型的构建 当各子系统模型选定之后 应根据汽车配置方案和部件连接关 系建立模型的物理连接 该步骤相对简单 只需用 connect 连接功 能建立物理连接 如图 2 2 所示 传动系各部件之间有直接的物理 连接关系 车轮和制动器之间也有物理连接关系 但驾驶室与动力 传动系和制动系之间没有物理连接 在仿真过程中 它们之间是通 过信号连接来传递信息的 图 2 2 模型的物理连接 信号连接是汽车建模过程中最关键内容之一 也有较大难度 要想正确建立汽车各子模型之间的信号连接关系 必须对汽车系统 内部件之间的连接和控制关系 信息传递关系以及汽车动力学有深 入的理解 如该牵引车列车模型 驾驶室 Cockpit 需要的转速信 号来自于变速器 Gear Box 的当前档位 同样 制动器 Brake 需要的制动压力 摩擦离合器 Clutch 需要的期望的结合程度 发动机 Engine 需要的负荷信号和起动开关 Start Switch 信 号以及变速器 Gear Box 需要的期望档位信号都来自于驾驶室 Cockpit 双击建模窗口下方的彩色线条打开数据总线 如图 2 3 所示 各子模型之间的连接关系见表 2 2 图 2 3 数据总线 表 2 2 数据总线的链接信息 component requiresinput information fromcomponent deliveringoutput information BreakBreak PressureCockpitBreak Pressure ClutchDesired Clutch ReleaseCockpitDesired Clutch Release CockpitSpeedEngineEngine Speed CockpitOperation Control 0EngineOperation Control CockpitGear IndicatorGear BoxCurrent Gear EngineLoad SignalCockpitLoad Signal EngineStart SwitchCockpitStart Switch Gear BoxDesired GearCockpitDesired Gear MonitorInput0EngineEngine Speed 在数据总线连接时 需要注意 input information from 中 显示为蓝色的项目为必须连接的项目 发动机 Engine 模块中的 负荷信号 Load Signal 虽然显示为黑色 但也必须进行连接 2 2 2 输入各总成模型数据 模型数据的输入有以下几种方式 手动输入数据 从已有模型 中调入数据 拷贝与粘贴方式输入输出数据 手动输入数据 双击建模窗口中的每一个组件 都会弹出一个 窗口 根据需要输入每个组件的相关数据即可 从已有模型中调入数据 例如从已有整车模型中调入发动机数 据如图 2 4 图 2 4 从已有模型中调入发动机数据 拷贝与粘贴方式输入输出数据 数据可以通过拷贝与粘贴方式 输入输出 这可以在Cruise内部进行 也可以与其它软件进行 比 如Excel之间传输数据 2 2 3 定制所需计算任务 建模和参数输入完成之后 利用检查功能 check 来检查模型 是否正确 数据输入是否完整 如果通过检查 便可进行仿真 在仿真计算之前 要定制仿真任务 根据需要计算的内容 建 立相应的文件夹 在每个文件夹下添加相应的计算任务 如图2 5 图2 5 添加计算任务 计算任务的定义包括 计算模式 道路环境 驾驶员 测量点 的定义 换档规律等等 2 2 4 查看计算结果 在结果管理器messages文件夹中可以查看所定制的各计算任务 的详细计算结果 也可以在各计算任务的文件夹中查看图形文件 例如 配置WP10 290发动机 9JS119变速器和4 8速比后桥的德龙 S35牵引车 总质量50T的计算结果如图2 6 图2 20 图2 6 各档最高车速 图2 7 各档最大爬坡度 图2 8 各档最大加速度 图2 9 1档起步连续换档加速时间 图2 10 直接档超车加速时间 图2 11 各档最大牵引力 图2 12 各档等速燃油消耗 图2 13 自定义工况燃油消耗 图2 14 各档最大爬坡度 图2 15 各档最大加速度 图2 16 各档等速燃油消耗 图2 17 汽车功率平衡图 图2 18 自定义工况发动机工作点分布 图2 19 自定义工况驱动时间分布 图2 20 自定义工况油耗分布 3 3 基础数据收集和输入基础数据收集和输入 3 1 动力系统总成参数 3 1 1 整车相关参数 外廓尺寸 轴距 载荷等 在车辆模型中需要输入的主要参数包括 轴距 车辆质心位置 整备质量 列车总质量 迎风面积 空气阻力系数和轮胎压力 3 1 2 发动机相关参数 外特性及万有特性数据 排量等 在发动机模型中需要输入发动机各种性能参数 包括排量 最 高转速 怠速转速 外特性数据和万有特性数据等 由发动机厂家 提供 另外还需要输入各附件消耗功率 常用发动机型号及参数 详见表 4 1 3 1 3 变速器相关参数 档位 速比 效率等 在变速器模型中需要输入各档位速比和传动效率 常用变速器 型号及各档速比见表 4 2 3 1 4 驱动桥相关参数 速比 效率等 在驱动桥模型中需要输入后桥速比和传动效率 常用车桥速比 及传动效率见表4 3 3 1 5 其他部件相关参数 离合器 差速器 制动器 轮胎等 在其他部件模型中需要输入转动惯量 车辆旋转部件 离合 器最大传递扭矩 制动器有效摩擦半径 摩擦效率 轮胎滚动半径 和滚动阻力系数等 国家标准GB9744 1997中规定了不同型号的轮胎 的一些主要尺寸 具体数据见表3 1 表3 1 常用轮胎的主要尺寸 R 子午胎 自 由 直 径 mm 轮胎型号断面宽度 mm 公路花纹越野花纹 负荷下静半径 mm 11 00 2029310851105517 12 00 2031511251145536 11 00R2029310851095507 12 00R2031511251135526 3 2 车辆运行环境参数 滚阻 风阻或滑行试验数据 坡阻等 3 2 1 轮胎滚动阻力系数 滚动阻力是车轮在地面上滚动时产生的阻力 主要由以下各种 阻力组成 1 轮胎沿路面滚动时 轮胎变形所引起的阻力 2 路面变形所引起的阻力 3 路面不平整所引起的冲击阻力 4 轮毂轴承的摩擦阻力 滚动阻力系数可由滑行试验确定 表3 2为汽车在一些路面上 以中 低速行驶时滚动阻力系数的值 表3 2 各种路面上的滚动阻力系数 路面类型滚动阻力系数f路面类型滚动阻力系数f 良好的沥青或混凝土路面0 010 0 018雨后压紧土路0 050 0 150 一般的沥青或混凝土路面0 018 0 020泥泞土路0 100 0 250 碎石路面0 020 0 025干砂路面0 100 0 300 良好的卵石路面0 025 0 030湿砂路面0 060 0 150 坑洼的卵石路面0 035 0 050结冰路面0 015 0 030 干燥压紧土路0 025 0 035压紧雪道0 030 0 050 滚动阻力系数的数值也可以用经验公式大致估算 良好道路上货车轮胎滚动阻力系数可用下式来估算 0 00760 000056uf 3 2 2 空气阻力系数和迎风面积 空气阻力系数与车辆的造型密切相关 另外还与货厢的高度以 及车辆底部的平滑程度等因素有关 对半挂牵引车列车而言 驾驶 室后端与半挂车之间的间隙大小也是影响空气阻力系数的重要因素 通常半挂车列车的空气阻力系数要比牵引车高出15 空气阻力系数 可以通过风洞试验测得 或者通过整车滑行试验数据拟合推导出 或者通过经验选取 常见车型经验风阻参数选取见表3 3 一般将德 龙高顶驾驶室的空气阻力系数取为0 75 迎风面积可以近似认为是 车辆前轮距与驾驶室高度乘积 德龙高顶驾驶室迎风面积取 7 6 2 m 表3 3 各种车型的经验风阻参数 车型迎风面积 A m2空气阻力系数 CD 空车 40 941 客车4 70 5 0 8 货车3 70 6 1 0 后带厢式车厢 5 80 564 油罐车 40 716 载货用篷布盖好 4 650 816 3 3 驾驶员换挡规律 在 Cruise 的模拟计算中 有四种换档方式可供选择 根据最大 加速度换档 根据车速换档 根据发动机转速换档和根据下一档位 的发动机转速换档 如果采用最大加速度换档的策略 不需要输入换档点 各档位 的换档点在计算加速度时可以得出 因此如果在做原地起步加速换 档计算时 如果选择这一换档策略 需要同各档位加速度一同进行 计算 但在计算过程中可能出现换档换不上去的问题 通常不选择 这种换档方法 根据车速换档是通过输入向上换档和向下换档时期望的汽车车 速值来实现的 在多种传动系统总成组合时 由于每个档位的车速 范围可能都不相同 在做不同传动系统总成的矩阵运算时无法去对 每一种组合的换档车速去进行设置 因此也不考虑使用这种换档方 法 根据下一档位的发动机转速换档是通过输入换档后期望的发动 机转速值来实现的 在实际使用过程中 由于不同型号的变速器速 比的设置不同 驾驶员很难按照这种方式进行档位的切换 因此 这种换档方法也不予以考虑 在车辆的实际使用过程中 驾驶员换档是根据发动机的转速来 进行判断的 因此我们在计算中尽可能的采用根据发动机转速来进 行换档 这种换档策略需要输入向上换档和向下换档时的发动转速 由于加速踏板和离合器踏板的配合问题 当变速器位于低档位时 换档时发动机的转速仍会有一定程度的上升 如果这时输入的发动 机转速过高会出现无法向上换档的现象 因此如果用最佳动力性换 档方案进行换档 输入的发动机转速应该小于它的额定转速 以 WP10 系列发动机配置陕齿九档变速器为例 一档换入二档时发动机 转速应该不高于 2000 转 二档换入三档 三档换入四档时发动机转 速应该不高于 2100 转 四档及以上档位换档时均可以在发动机转速 为 2200 转向上换档 4 4 现阶段公司可用相关资源配置现阶段公司可用相关资源配置 现阶段我公司国 发动机型号及参数 常采用的变速器型号及 速比 常用车桥参数分别见表 4 1 表 4 2 和表 4 3 表 4 1 常用发动机型号及参数 型号功率 马力 Kw Ps 额定转速 rpm 最大扭矩 转速 N m rpm WP10 240175 2401100 1200 1600 WP10 270199 2701100 1200 1600 WP10 290213 2901160 1200 1600 WP10 340247 3361250 1200 1600 WP10 WP10 375276 375 2200 1460 1200 1600 WP12 336N247 3361600 1000 1400 WP12 375N276 3751800 1000 1400 WP12 430N316 4302060 1000 1400 WP12 WP12 460N338 460 1900 2110 1000 1400 ISME308 30226 3081500 1200 ISME345 30254 3451710 1200 ISME385 30283 3801835 1200 ISM ISME420 30306 410 1900 2010 1200 表4 2 常用变速器型号及各档位速比 档 位 123456789101112 RT 11509C12 428 296 084 533 362 471 811 351 00 9JS119A11 026 554 643 362 461 951 381 000 73 9JS11912 118 085 934 423 362 411 761 321 00 9JS135A11 026 554 643 362 461 951 381 000 73 9JS13512 118 085 934 423 362 411 761 321 00 9JS15012 367 355 203 772 761 951 381 000 73 9JS150A12 578 396 154 593 402 471 811 351 00 9JS18012 658 386 224 573 40 2 461 831 341 00 9JS180A10 697 085 253 402 682 081 551 000 79 10JS16014 5810 807 925 904 383 332 471 811 351 00 10JS160A10 818 005 874 383 262 471 831 341 000 74 12JS160T15 5312 089 397 335 734 463 482 712 101 641 281 00 12JS160TA12 109 417 315 714 463 482 712 111 641 281 000 78 12JS180T15 5312 089 397 335 734 463 482 712 101 641 281 00 12JS180TA12 109 417 315 714 463 482 712 111 641 281 000 78 表4 3 常用车桥速比 传动效率及最大输入扭矩 主减速比最大输入扭矩 Nm 传动效率 3 364188000 96 3 700170000 96 4 111155000 96 MAN 单级减速桥 单后桥 4 625141000 96 3 364127800 94 3 700116200 94 4 111104600 94 MAN 单级减速桥 双联后桥 4 62593000 94 4 42181100 92 4 80166800 92 5 73137300 92 Styer 双级减速 器 单后桥 6 72117700 92 4 42255600 90 4 80235400 90 5 73196200 90 Styer 双级减速 器 双联后桥 6 72171700 90 3 866186600 92 4 266176600 92 4 769186600 92 5 262176600 92 MAN 双级减速桥 单后桥 5 920166800 92 3 866271500 90 4 266264900 90 4 769271500 90 5 262264900 90 MAN 双级减速桥 双联后桥 5 920255100 90 实际计算中 合理考虑我公司车辆运行工况及性能目标 公路 运输车辆最高车速为 90 100km h 最大总质量时最大爬坡度不小 于 20 工程车辆最高车速为 70 80km h 最大总质量时最大爬坡 度不小于 30 在动力总成匹配时还需要考虑产能和成本 5 5 计算任务和匹配优化计算任务和匹配优化 5 1 计算任务 5 1 1 循环工况 Cycle Run 该任务的主要作用是计算循环工况 如NEDC FTP72 等 中油 耗和排放的情况 常用的行驶循环在软件中已经预先定义 如需定 义其他的行驶循环 可以通过图形编辑器方便地定义 行驶循环可 以是时间相关的 也可以是路程相关的 5 1 2 爬坡性能分析 Climbing Performance 该任务用于计算车辆的最大爬坡度 不同挡位下的最大爬坡度 也可以得到 此外 可以定义不同的测量点 用于输出在该车速下 的计算结果 5 1 3 稳态行驶工况分析 Constant Drive 该任务用于计算稳定行驶时车辆的燃油消耗和排放性能 该任 务计算每一档位下 整个发动机转速范围内车辆的性能 另一个功 能是计算理论和实际最高车速 这是通过改变主传动比实现的 在 结果中也输出了获得理论最高车速的传动比变动系数 5 1 4 满载全负荷加速性能 Full Load Acceleration 该任务包括三项子任务 最大加速度计算 计算每一个档位下 发动机整个转速范围内 的最大加速度 原地起步加速性能 计算连续换挡条件下 车辆原地起步的加 速性