【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序號(hào)測(cè)量項(xiàng)目技術(shù)要求1外廓尺寸(mm)長(zhǎng)4185寬1660高15102軸距(mm)23703最小離地間隙(mm)1554油箱容積(L)455輪距(mm)前軸1440后軸14206質(zhì)量參數(shù)(kg)整車整備質(zhì)量985總質(zhì)量13607輪胎參數(shù)輪胎種類175/65 R14輪胎滾動(dòng)周長(zhǎng)(mm)17788阻力參數(shù)迎風(fēng)面積(mm^2)風(fēng)阻系數(shù)9主減速器速比10變速器各檔速比、表31 圖33 ，根據(jù)該車型特點(diǎn)，利用AVLCruise提供的左側(cè)元件庫(kù)窗口，從中直接拖入所需的元件，然后進(jìn)行物理連接以及數(shù)據(jù)信號(hào)總線的連接，建立了如圖33所示的模型。在進(jìn)行物理連接時(shí)，需要注意動(dòng)力傳遞的方向性，同時(shí)在連接數(shù)據(jù)總線時(shí)，應(yīng)注意各個(gè)零部件的信號(hào)輸入來(lái)源及輸出對(duì)象[7,12,15 ]。項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型式四沖程、直列四缸、16氣門、雙頂置凸輪軸、點(diǎn)燃式電控燃油噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作方式自然吸氣供油方式多點(diǎn)電噴氣缸數(shù)缸徑?jīng)_程(mm)排量(mL)1342壓縮比：1最大功率(kw/rpm)63/6000最大扭矩()117/5200全負(fù)荷最低燃油消耗率g/(KWh)≤2600100Km/h加速時(shí)間(s)12排放標(biāo)準(zhǔn)歐Ⅲ車輛驅(qū)動(dòng)是由發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出，經(jīng)過(guò)減速箱、主減速器后傳到驅(qū)動(dòng)輪的，因此發(fā)動(dòng)機(jī)是整車的動(dòng)力來(lái)源，發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞與整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性密切相關(guān)[15]。同時(shí)，對(duì)這些性能參數(shù)有影響的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部參數(shù)有很多，但反映到性能參數(shù)一般有發(fā)動(dòng)機(jī)類型、平均有效壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率、發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩、燃油消耗量、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、氣門正時(shí)、發(fā)動(dòng)機(jī)外特性以及發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性等[43]。，針對(duì)該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷性能試驗(yàn)和萬(wàn)有特性試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用插值法做出發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線（如圖34）和負(fù)荷特性（如圖35）。同時(shí)Cruise軟件中通過(guò)輸入的負(fù)荷特性圖生成三維發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖（如圖36）。 圖34發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖 圖35發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性圖圖36發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性3D圖在車輛模塊中，主要是通過(guò)定義相關(guān)外形結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)阻力系數(shù)，來(lái)確定車輛的受力狀況，從而建立車輛動(dòng)力學(xué)模型[56]。在該模型中，結(jié)合車輛具體情況，車輛滾動(dòng)阻力是由下面公式計(jì)算得出的： （31） 式中： ——滾動(dòng)阻力，單位N； ——車輛行駛車速，單位km/h； ——常量 ——速度一次方系數(shù) ——速度二次方系數(shù)。圖37威樂(lè)轎車行駛阻力隨車速變化關(guān)系圖離合器是傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的部件，可用來(lái)保證和切斷發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。離合器的滑磨補(bǔ)償了車輛在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速的差異。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖38所示：圖38摩擦式離合器結(jié)構(gòu)原理圖圖中：為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；為離合器輸出扭矩；為離合器傳遞的扭矩；、為離合器輸入端和輸出端部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；、為離合器輸入端和輸出端的角加速度。模型中離合器傳遞扭矩：當(dāng)主動(dòng)部分與從動(dòng)部分有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)： （32）當(dāng)主動(dòng)部分與滑動(dòng)部分相結(jié)合時(shí)： （33）對(duì)于汽車而言，由于其廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍較小，而車輛復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，為解決這一矛盾，在傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器。變速器數(shù)學(xué)模型中傳動(dòng)比： （34）式中： ——變速器當(dāng)前的檔位。變速器模塊中需輸入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及輸入各檔速比等，具體如表33所示。表33變速箱模塊輸入?yún)?shù)表檔位傳動(dòng)比輸入部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輸出部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量12345主減速器的功用是將變速箱輸出的扭矩進(jìn)一步增大并降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié)構(gòu)原理圖，見圖39。 圖39主減速器結(jié)構(gòu)原理圖圖中，、為輸入和輸出軸的角速度；、為輸入和輸出軸的角加速度；、為動(dòng)力輸入和動(dòng)力輸出部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；、為動(dòng)力輸入和動(dòng)力輸出部分的轉(zhuǎn)矩。主減速器所需要的輸入?yún)?shù)：(1) 傳動(dòng)比：；(2) 輸入部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：；(3) 輸出部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：；(4) 傳動(dòng)效率：。在輪胎模型中，對(duì)車輛性能影響最為重要的參數(shù)為輪胎的半徑。車輪的半徑分為自由半徑、靜力半徑和滾動(dòng)半徑。車輪無(wú)載荷時(shí)的半徑稱為自由半徑，汽車不動(dòng)時(shí)，車輪中心至輪胎與道路接觸面之間的距離稱為靜力半徑。車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車運(yùn)動(dòng)速度與車輪角速度之比稱為車輪滾動(dòng)半徑或動(dòng)力半徑[15,57]。 （35）式中: 和分別為時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和經(jīng)過(guò)的路程。輪胎隨整車車速變化的滾動(dòng)阻力系數(shù)見下圖：圖310不同車速對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)阻力系數(shù)為了使駕駛員模型能體現(xiàn)駕駛員的真實(shí)特性，必須根據(jù)不同的駕駛員以及不同的車輛輸入不同的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以分為以下三種：(1) 定義換檔規(guī)律(2) 定義車輛的起動(dòng)特性(3) 定義車輛的行駛特性而在上述三類數(shù)據(jù)中，駕駛員的換檔規(guī)律對(duì)車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響最大。在此，僅對(duì)駕駛員的換檔規(guī)律參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行討論。定義換檔特性必須從以下兩個(gè)方面來(lái)考慮：(1) 各個(gè)檔位有各自的換檔點(diǎn)。駕駛員根據(jù)三種不同的方法來(lái)決定換檔時(shí)機(jī)：Ⅰ、根據(jù)汽車的行駛速度Ⅱ、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ⅲ、根據(jù)下一檔的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(2) 換檔過(guò)程換檔過(guò)程見圖311，需要用詳細(xì)的數(shù)據(jù)描述換檔過(guò)程。圖311駕駛員換檔過(guò)程圖 1. 最高車速模擬計(jì)算在Maximum Velocity子任務(wù)中，可以計(jì)算出各檔位的最大車速以及最大加速度，歸納如表所示： 表34各檔位下最高車速表檔位最高車速最大加速度12345由表可知， km/h。2. 加速性能模擬計(jì)算通過(guò)計(jì)算，得出整車加速性能計(jì)算結(jié)果，包括百公里加速性、直接檔3080km/h加速性以及0400m加速性，具體結(jié)果如下表： 表35整車加速性能表動(dòng)力性指標(biāo)整車車速km/h加速時(shí)間s0100km/h加速性能204060801004檔3080km/h超車加速性能30040506070800400m加速時(shí)間3. 爬坡性能模擬計(jì)算在計(jì)算任務(wù)Climbing Performance中，可以計(jì)算不同檔位不同車速下車輛可以克服的道路最大坡度，計(jì)算結(jié)果如圖312。行駛檔位最大爬坡度%12345 圖312各檔爬坡性能計(jì)算結(jié)果 圖313 NEDC循環(huán)下發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)工作頻率分布圖圖313中，顏色的深淺代表著該工況點(diǎn)工作次數(shù)的多少，顏色越深代表工作頻率越高，反之則工作次數(shù)較少。由上圖可以看出，整車在NEDC模擬循環(huán)工況下，整車高速行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)落在最經(jīng)濟(jì)區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率較高，燃油消耗率低；而在整車低速行駛時(shí)，在保證整車一定后備功率的前提下，萬(wàn)有特性中發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)盡可能的接近經(jīng)濟(jì)區(qū)，所以在保證了動(dòng)力性的前提下，整車經(jīng)濟(jì)性也較好，整車匹配較合理。經(jīng)計(jì)算。對(duì)于模擬計(jì)算，只有通過(guò)將模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際道路試驗(yàn)相對(duì)比，驗(yàn)證模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，才能說(shuō)明模擬計(jì)算的可行性。由于本課題的研究目的是根據(jù)國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“清潔汽車產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范（2005BA413B05）”，在玉柴YC4W7530柴油機(jī)和威樂(lè)底盤的基礎(chǔ)上，研究柴油轎車的整車匹配技術(shù)。利用奧地利AVL公司提供的整車性能仿真軟件Cruise，研究底盤傳動(dòng)系參數(shù)對(duì)整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律，探索我國(guó)柴油轎車的匹配技術(shù)，為以后相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。，應(yīng)對(duì)上述建立的整車模型進(jìn)行驗(yàn)證。將AVLCruise模擬計(jì)算結(jié)果與整車實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如下：l 60km/。l ，實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果為184km/h。l 0100km/，實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果為12s。l ，實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果為43m。通過(guò)對(duì)比可知，整車百公里加速時(shí)間以及等速百公里油耗的模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果誤差在7%以內(nèi)，模擬計(jì)算得出最高車速與實(shí)際最高車速相符。所以，Cruise軟件模擬計(jì)算的結(jié)果（相關(guān)的動(dòng)力性以及燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)）與實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果誤差較小。同時(shí)證明了在AVLCruise仿真平臺(tái)下建模并進(jìn)行整車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算時(shí)，具有較高的準(zhǔn)確度，能切實(shí)反應(yīng)整車實(shí)際的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。1. 本章首先對(duì)AVLCruise整車性能仿真平臺(tái)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、離合器等，然后建立了各零部件之間的物理連接以及數(shù)據(jù)總線信號(hào)的連接，最終建立整車模型。2. ，進(jìn)行動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性方面的整車性能計(jì)算，并通過(guò)模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際道路試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證了整車仿真模型的準(zhǔn)確性。3. 仿真軟件通過(guò)求解復(fù)雜而精確的數(shù)學(xué)模型，能夠準(zhǔn)確描述出所研究的較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模型，使得模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果誤差較小。所以基于計(jì)算機(jī)模擬仿真的手段進(jìn)行車輛性能優(yōu)化匹配，比傳統(tǒng)的優(yōu)化手段具有優(yōu)勢(shì)?？梢灶A(yù)見，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，優(yōu)秀的商業(yè)仿真化軟件在提高汽車基本性能、縮短研發(fā)周期方面將發(fā)揮巨大作用。第四章 基于威樂(lè)整車模型，將模型中原發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)修改為玉柴的YC4W7530型柴油機(jī)性能參數(shù)，進(jìn)行整車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算。廣西玉柴YC4W系列柴油機(jī)是轎車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。它是廣西玉柴與德國(guó)FEV公司聯(lián)合研制開發(fā)的第一臺(tái)轎車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了全鋁機(jī)構(gòu)，美國(guó)Delphi電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、可變截面渦輪增壓器（VNT）以及帶中冷廢氣再循環(huán)（EGR）等先進(jìn)技術(shù)。在秉承柴油機(jī)省油、動(dòng)力強(qiáng)勁等優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，提升了尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并降低了噪聲和振動(dòng)， L排量（）屬業(yè)界公認(rèn)的“黃金排量”，綜合性價(jià)比優(yōu)于汽油機(jī)。玉柴YC系列柴油發(fā)動(dòng)機(jī)適配于微型巴士、微型卡車以及微型轎車上。小批量“綠色動(dòng)力”系列轎車發(fā)動(dòng)機(jī)4W的投放市場(chǎng)，意味著中國(guó)企業(yè)開始與國(guó)外廠商爭(zhēng)奪柴油機(jī)乘用車市場(chǎng)。本論文匹配研究針對(duì)的是YC4W7530型柴油機(jī)，其具體性能參數(shù)如下表：表41玉柴YC4W7530柴油機(jī)性能參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)YC4W7530發(fā)動(dòng)機(jī)型式四沖程、直列四缸、16氣門、雙頂置凸輪軸、全鋁式結(jié)構(gòu)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣方式增壓中冷氣缸數(shù)缸徑行程(mm)47177排量(mL)1219最大功率點(diǎn)(KW/rpm)55/4200最大扭矩點(diǎn)(Nm/rpm)154/2400全負(fù)荷最低燃油消耗率g/(KWh)≤210凈質(zhì)量(kg)110排放標(biāo)準(zhǔn)歐Ⅲ所采用的先進(jìn)技術(shù)美國(guó)Delphi電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、可變截面渦輪增壓器（VNT）、帶中冷廢氣再循環(huán)（EGR）等適配車型微轎、微型客車和高級(jí)旅行客車經(jīng)AVLCruise軟件計(jì)算，：l 。l 原地起步連續(xù)換檔0100km/。l %，%。l 整車在三擋時(shí)60km/h 。l (L/100km)。l 整車1檔最大牽引力為5473N，原威樂(lè)車為4786 N。l 制動(dòng)性能計(jì)算中，100km/h0的整車制動(dòng)距離為39m，原威樂(lè)車為39m。裝有YC4W7530型柴油機(jī)的威樂(lè)轎車，在整車車速達(dá)到20km/h時(shí)，%，對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2400rpm，即最大扭矩點(diǎn)。二檔在車速為37km/h時(shí)，%。根據(jù)轎車設(shè)計(jì)要求，當(dāng)整車以最高檔高速行駛時(shí)也應(yīng)該具有一定的爬坡能力[24]，裝有玉柴柴油機(jī)的威樂(lè)轎車，%，表明整車爬坡性能較好。 （a）換裝玉柴柴油機(jī)后 （b）圖41換裝玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)前后各檔爬坡性能對(duì)比圖由圖41可看出，這是因?yàn)橛癫馳C4W7530型柴油機(jī)最大扭矩值為154 Nm，遠(yuǎn)高于原威樂(lè)豐田8A型汽油機(jī)的110 Nm。而換裝發(fā)動(dòng)機(jī)后整車最大牽引力為5472N，下表42是換裝發(fā)動(dòng)機(jī)前后各檔爬坡性能及最大牽引力對(duì)比表。表42各檔爬坡性能及最大牽引力對(duì)比表動(dòng)力性指標(biāo)最大爬坡度%最大牽引力N行駛檔位裝有玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)威樂(lè)轎車裝有玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)威樂(lè)轎車12345綜上，從整車各檔爬坡性能和最大牽引力對(duì)比結(jié)果表明，換裝玉柴YC4W7530型柴油機(jī)后，%，%，整車爬坡性能明顯優(yōu)于原車。經(jīng)計(jì)算，換裝玉柴柴油機(jī)后整車各檔最高車速及最大加速度如下表： 表43各檔最高行駛車速和最大加速度行駛檔位各檔最高車速km/h最大加速度123