某6X4重型牵引车的性能计算

何 山

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某6X4重型牵引车的性能计算

何 山

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文对车辆动力性以及燃油经济性理论计算进行了研究，并在理论计算的基础上，运用MATLAB程序模拟计算某6×4重型牵引车动力性和燃油经济性，通过道路试验数据对比，最终验证了计算的准确性。

牵引车；动力性；经济性

CLC NO.:U469.5Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-81-04

引言

最近几年我国经济高速发展，带来了我国基础设施建设及公路运输的飞速发展，也带来了重型牵引车市场的井喷式增长。然而，随着柴油价格大幅增长，影响了整车的成本及销售，这就要求国内牵引车生产厂家调整生产政策，革新技术，开发高效、节能的新型重卡。其中如何提高整车的燃油经济性是一个重要课题。目前可以采取的措施有:

（1）提高汽车行驶效率:减少行驶阻力、底盘轻量化、提高驱动效率；

（2）改善发动机性能:提高现有发动机的热效率和机械效率、广泛采用涡轮增压技术、广泛采用电子计算机控制技术；

（3）优化匹配动力传动系统。

汽车整车性能的好坏，不仅仅取决于发动机和传动系各自独特的性能，而是很大程度上取决于二者匹配的如何。在评价汽车的整车性能时，往往要用到一些特定的指标，如衡量汽车动力性的主要指标是其最高车速、爬坡性能和加速性能等；衡量燃油经济性和排放的汽车在标准循环下的百公里油耗和每公里排放量。这些指标除了放映发动机本身的动力性、燃油经济性和排放特性外，还体现了整车动力总成系统的相互配合及合理优化程度，即使一台发动机具有良好的性能，如果没有与之合理匹配的传动系，也不可能充分发挥其最佳性能。因此合理的匹配汽车的动力传动系统是降低汽车油耗和排放、提升动力的重要措施。

1、传动系理论匹配

车辆的动力性、燃油经济性和排放性能是整车性能最重要、最基本的组成部分。经过初步设计的动力传动系统其使用效果如何，能否将发动机的最佳性能发挥出来以及怎样评价其发挥的程度，是我们进行匹配所要解决的问题，评价的合理与否直接影响后期的技术决策。而整车性能是通过对各目标来衡量的，因此它是一个多目标系统，必须对其进行加权的综合评价。整车的性能基本评价指标如图1所示。

1.1 汽车换挡模型

通常情况下，换档规律有三种模式:(1)最佳动力性换档规律；(2)最佳经济性换档规律；

(3)按试验规范规定的运行模式进行换档。

1.1.1 最佳动力性换档规律

在动力性模拟计算中使用换档规律主要是为了保证汽车的最佳动力性，即尽可能使汽车在较低的档位行驶，其关键问题自然是换档点的选择。模拟计算中，我们对驾驶员的换档规律做如下规定:（1）当发动机转速低于其最低转速时，由高档换入低档；（2）当发动机转速高于其最高转速时，由低档换入高档；（3）当发动机转速介于其最大和最小转速之间时，若高档加速度大于低档加速度，应由低档换入高档。

1.1.2 最佳经济性换档规律

最佳经济性换档规律，就是所用的档位应保证汽车在正常行驶条件下，燃油消耗量最少。在模拟计算中，我们对驾驶员的换档规律做了如下规定:（1）当发动机转速低于其最低转速时，由高档换入低档；（2）当发动机转速高于其最高转速时，由低档换入高档；（3）当发动机转速介于其最大和最小转速之间时，若高档加速度大于零，应由低档换入高档；（4）当行驶阻力大于牵引力时，若发动机转速高于发动机最大转矩所对应的转速时，则不换档，反之应该换入低档。

1.2 动力性计算

1.2.1 各挡动力因数计算

1.2.2 各档最大爬坡度计算

1.2.3 最高车速计算

汽车最高车速是指在良好水平路面上汽车所能达到的最高速度，根据汽车去动力-行驶阻力平衡图，发动机驱动力（直接档或最高档）与汽车行驶阻力曲线相交点处的车速，便是汽车最高车速。若无交点，则发动机最高转速对应得车速则为最高车速。

（4）当喷雾到设计高度时，应及时清洗管道，不要留下残留物，为防止堵塞，通常将浆料注入水中进行连续冲洗，直到有清澈的水在管道中流出。

（4）计算此时驱动力与行驶阻力的差值D。

如果D小于预先给定的值ε，则可认为此时车速为最高车速，而如果D的绝对值大于ε，则需要根据正负号对v进行一定的步长的加减进行循环计算，并最终取得满意的结果，值得注意的是最终结果需要与进行比较，若则最高车速应为

1.2.4 加速性能计算

汽车的加速性能可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。由汽车的行驶可以得到:

此时加速时间可通过计算机用图解计分法求出。

1.3 经济性计算

在汽车设计与开发中，常需要根据发动机台架实验得到的万有特性图和汽车功率平衡图，对汽车燃油经济性进行估算。在实际运用中，我们通常以车辆的等速燃油消耗量来评价车辆的燃油经济性。

折算成等速百公里燃油消耗量（L/100km）为:

1.4 计算机仿真计算流程

图2为动力性指标计算程序流程，图3为经济性指标计算程序流程。

2、实例应用

根据整车参数，运用MATLAB程序进行仿真计算，表1为某6×4重型牵引车整车参数。

表1 某6×4重型牵引车整车参数

该车型所用发动机外特性与万有特性曲线图如图4:

将参数输入MATLA，输出驱动力与阻力平衡图如图5所示:

通过对上述方案进行运算，计算结果比较如表2:

表2 仿真计算值

4、道路试验验证

搭载样车分别进行转毂和道路试验验证，并将动力经济性试验结果与理论计算结果对比见表3:

表3 试验结果与理论结果对比

由上表不难看出，通过MATLAB计算程序计算出的该车动力性、燃油经济性数据与试验结果吻合程度很高。由此可见，计算机仿真模拟计算可以为我们提供较为准确的数据。

5、结论

通过某6×4重型牵引汽车传动系的匹配设计，我们运用MATLAB计算软件对该车的动力性、燃油经济性进行了分析计算，并进行了装车验证。试验结果计算机仿真模机计算的结果非常吻合，我们可以认为，该计算方法和计算程序完全符合整车动力性、经济性计算的要求。

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[4] 徐中明.基于MATLAB的轿车动力性和燃料经济性仿真[J]. 计算机仿真，2005.4.

Calculation of 6×4 heavy tractor performance

He Shan
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This article has conducted the research to the vehicle dynamics and fuel economy calculation theory, and based on the theoretical calculation, the use of MATLAB program simulation of 6×4 heavy tractor dynamics and fuel economy, by comparing the road test data, the ultimate validation of the accuracy of the calculation.

tractor; dynamics; economy performance

U469.5

A

1671-7988(2015)07-81-04

何山，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心商用车研究院，现从事商用车总布置设计工作。