【文章內(nèi)容簡介】 序號測量項目技術(shù)要求1外廓尺寸(mm)長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輪胎滾動周長(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，利用AVLCruise提供的左側(cè)元件庫窗口，從中直接拖入所需的元件，然后進行物理連接以及數(shù)據(jù)信號總線的連接，建立了如圖33所示的模型。在進行物理連接時，需要注意動力傳遞的方向性，同時在連接數(shù)據(jù)總線時，應(yīng)注意各個零部件的信號輸入來源及輸出對象[7,12,15 ]。項目技術(shù)參數(shù)發(fā)動機型式四沖程、直列四缸、16氣門、雙頂置凸輪軸、點燃式電控燃油噴射汽油發(fā)動機工作方式自然吸氣供油方式多點電噴氣缸數(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加速時間(s)12排放標(biāo)準(zhǔn)歐Ⅲ車輛驅(qū)動是由發(fā)動機發(fā)出，經(jīng)過減速箱、主減速器后傳到驅(qū)動輪的，因此發(fā)動機是整車的動力來源，發(fā)動機的好壞與整車的動力性、經(jīng)濟性和排放性密切相關(guān)[15]。同時，對這些性能參數(shù)有影響的發(fā)動機內(nèi)部參數(shù)有很多，但反映到性能參數(shù)一般有發(fā)動機類型、平均有效壓力、發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速、發(fā)動機最大功率、發(fā)動機最大扭矩、燃油消耗量、發(fā)動機排量、氣門正時、發(fā)動機外特性以及發(fā)動機萬有特性等[43]。，針對該型號發(fā)動機在實驗室進行了發(fā)動機全負(fù)荷性能試驗和萬有特性試驗。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，采用插值法做出發(fā)動機的外特性曲線（如圖34）和負(fù)荷特性（如圖35）。同時Cruise軟件中通過輸入的負(fù)荷特性圖生成三維發(fā)動機萬有特性圖（如圖36）。 圖34發(fā)動機外特性曲線圖 圖35發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性圖圖36發(fā)動機萬有特性3D圖在車輛模塊中，主要是通過定義相關(guān)外形結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)阻力系數(shù)，來確定車輛的受力狀況，從而建立車輛動力學(xué)模型[56]。在該模型中，結(jié)合車輛具體情況，車輛滾動阻力是由下面公式計算得出的： （31） 式中： ——滾動阻力，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威樂轎車行駛阻力隨車速變化關(guān)系圖離合器是傳動系中直接與發(fā)動機相連接的部件，可用來保證和切斷發(fā)動機對傳動系的動力傳遞。離合器的滑磨補償了車輛在運動時發(fā)動機和傳動系轉(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)動機輸出扭矩；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)主動部分與從動部分有相對滑動時： （32）當(dāng)主動部分與滑動部分相結(jié)合時： （33）對于汽車而言，由于其廣泛采用活塞式內(nèi)燃機，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，在傳動系中設(shè)置了變速器。變速器數(shù)學(xué)模型中傳動比： （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)表檔位傳動比輸入部分轉(zhuǎn)動慣量輸出部分轉(zhuǎn)動慣量12345主減速器的功用是將變速箱輸出的扭矩進一步增大并降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動機縱置時還具有改變轉(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；、為動力輸入和動力輸出部分的轉(zhuǎn)動慣量；、為動力輸入和動力輸出部分的轉(zhuǎn)矩。主減速器所需要的輸入?yún)?shù)：(1) 傳動比：；(2) 輸入部分轉(zhuǎn)動慣量：；(3) 輸出部分轉(zhuǎn)動慣量：；(4) 傳動效率：。在輪胎模型中，對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、靜力半徑和滾動半徑。車輪無載荷時的半徑稱為自由半徑，汽車不動時，車輪中心至輪胎與道路接觸面之間的距離稱為靜力半徑。車輪運動時，汽車運動速度與車輪角速度之比稱為車輪滾動半徑或動力半徑[15,57]。 （35）式中: 和分別為時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)和經(jīng)過的路程。輪胎隨整車車速變化的滾動阻力系數(shù)見下圖：圖310不同車速對應(yīng)的滾動阻力系數(shù)為了使駕駛員模型能體現(xiàn)駕駛員的真實特性，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)律對車輛的動力性和經(jīng)濟性影響最大。在此，僅對駕駛員的換檔規(guī)律參數(shù)的設(shè)置進行討論。定義換檔特性必須從以下兩個方面來考慮：(1) 各個檔位有各自的換檔點。駕駛員根據(jù)三種不同的方法來決定換檔時機：Ⅰ、根據(jù)汽車的行駛速度Ⅱ、根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速Ⅲ、根據(jù)下一檔的發(fā)動機轉(zhuǎn)速(2) 換檔過程換檔過程見圖311，需要用詳細(xì)的數(shù)據(jù)描述換檔過程。圖311駕駛員換檔過程圖 1. 最高車速模擬計算在Maximum Velocity子任務(wù)中，可以計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. 加速性能模擬計算通過計算，得出整車加速性能計算結(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整車加速性能表動力性指標(biāo)整車車速km/h加速時間s0100km/h加速性能204060801004檔3080km/h超車加速性能30040506070800400m加速時間3. 爬坡性能模擬計算在計算任務(wù)Climbing Performance中，可以計算不同檔位不同車速下車輛可以克服的道路最大坡度，計算結(jié)果如圖312。行駛檔位最大爬坡度%12345 圖312各檔爬坡性能計算結(jié)果 圖313 NEDC循環(huán)下發(fā)動機工況點工作頻率分布圖圖313中，顏色的深淺代表著該工況點工作次數(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，整車高速行駛時發(fā)動機工況點落在最經(jīng)濟區(qū)，發(fā)動機負(fù)荷率較高，燃油消耗率低；而在整車低速行駛時，在保證整車一定后備功率的前提下，萬有特性中發(fā)動機工況點盡可能的接近經(jīng)濟區(qū)，所以在保證了動力性的前提下，整車經(jīng)濟性也較好，整車匹配較合理。經(jīng)計算。對于模擬計算，只有通過將模擬計算結(jié)果與實際道路試驗相對比，驗證模擬計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，才能說明模擬計算的可行性。由于本課題的研究目的是根據(jù)國家科技攻關(guān)計劃“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柴油機和威樂底盤的基礎(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，研究底盤傳動系參數(shù)對整車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響規(guī)律，探索我國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)對上述建立的整車模型進行驗證。將AVLCruise模擬計算結(jié)果與整車實際道路試驗結(jié)果對比如下：l 60km/。l ，實際道路試驗結(jié)果為184km/h。l 0100km/，實際道路試驗結(jié)果為12s。l ，實際道路試驗結(jié)果為43m。通過對比可知，整車百公里加速時間以及等速百公里油耗的模擬計算結(jié)果與實際道路試驗結(jié)果誤差在7%以內(nèi)，模擬計算得出最高車速與實際最高車速相符。所以，Cruise軟件模擬計算的結(jié)果（相關(guān)的動力性以及燃油經(jīng)濟性指標(biāo)）與實際道路試驗結(jié)果誤差較小。同時證明了在AVLCruise仿真平臺下建模并進行整車動力性、燃油經(jīng)濟性模擬計算時，具有較高的準(zhǔn)確度，能切實反應(yīng)整車實際的動力性和經(jīng)濟性。1. 本章首先對AVLCruise整車性能仿真平臺進行了簡要介紹，如發(fā)動機、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)總線信號的連接，最終建立整車模型。2. ，進行動力性及燃油經(jīng)濟性方面的整車性能計算，并通過模擬計算結(jié)果與實際道路試驗結(jié)果相對比，驗證了整車仿真模型的準(zhǔn)確性。3. 仿真軟件通過求解復(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)雜的運動模型，使得模擬計算結(jié)果與實際試驗結(jié)果誤差較小。所以基于計算機模擬仿真的手段進行車輛性能優(yōu)化匹配，比傳統(tǒng)的優(yōu)化手段具有優(yōu)勢?？梢灶A(yù)見，隨著我國汽車工業(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 基于威樂整車模型，將模型中原發(fā)動機的參數(shù)修改為玉柴的YC4W7530型柴油機性能參數(shù)，進行整車動力性經(jīng)濟性模擬計算。廣西玉柴YC4W系列柴油機是轎車專用柴油發(fā)動機。它是廣西玉柴與德國FEV公司聯(lián)合研制開發(fā)的第一臺轎車專用柴油發(fā)動機，采用了全鋁機構(gòu)，美國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）等先進技術(shù)。在秉承柴油機省油、動力強勁等優(yōu)勢的同時，提升了尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并降低了噪聲和振動， L排量（）屬業(yè)界公認(rèn)的“黃金排量”，綜合性價比優(yōu)于汽油機。玉柴YC系列柴油發(fā)動機適配于微型巴士、微型卡車以及微型轎車上。小批量“綠色動力”系列轎車發(fā)動機4W的投放市場，意味著中國企業(yè)開始與國外廠商爭奪柴油機乘用車市場。本論文匹配研究針對的是YC4W7530型柴油機，其具體性能參數(shù)如下表：表41玉柴YC4W7530柴油機性能參數(shù)表項目技術(shù)參數(shù)發(fā)動機型號YC4W7530發(fā)動機型式四沖程、直列四缸、16氣門、雙頂置凸輪軸、全鋁式結(jié)構(gòu)柴油發(fā)動機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(KW/rpm)55/4200最大扭矩點(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所采用的先進技術(shù)美國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、微型客車和高級旅行客車經(jīng)AVLCruise軟件計算，：l 。l 原地起步連續(xù)換檔0100km/。l %，%。l 整車在三擋時60km/h 。l (L/100km)。l 整車1檔最大牽引力為5473N，原威樂車為4786 N。l 制動性能計算中，100km/h0的整車制動距離為39m，原威樂車為39m。裝有YC4W7530型柴油機的威樂轎車，在整車車速達(dá)到20km/h時，%，對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2400rpm，即最大扭矩點。二檔在車速為37km/h時，%。根據(jù)轎車設(shè)計要求，當(dāng)整車以最高檔高速行駛時也應(yīng)該具有一定的爬坡能力[24]，裝有玉柴柴油機的威樂轎車，%，表明整車爬坡性能較好。 （a）換裝玉柴柴油機后 （b）圖41換裝玉柴發(fā)動機前后各檔爬坡性能對比圖由圖41可看出，這是因為玉柴YC4W7530型柴油機最大扭矩值為154 Nm，遠(yuǎn)高于原威樂豐田8A型汽油機的110 Nm。而換裝發(fā)動機后整車最大牽引力為5472N，下表42是換裝發(fā)動機前后各檔爬坡性能及最大牽引力對比表。表42各檔爬坡性能及最大牽引力對比表動力性指標(biāo)最大爬坡度%最大牽引力N行駛檔位裝有玉柴發(fā)動機威樂轎車裝有玉柴發(fā)動機威樂轎車12345綜上，從整車各檔爬坡性能和最大牽引力對比結(jié)果表明，換裝玉柴YC4W7530型柴油機后，%，%，整車爬坡性能明顯優(yōu)于原車。經(jīng)計算，換裝玉柴柴油機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