基于Cruis e软件的客车动力总成系统匹配优化

金钊，王德成，蔡乐，刘文超，袁帅

基于Cruis e软件的客车动力总成系统匹配优化

金钊，王德成，蔡乐，刘文超，袁帅

（潍柴动力股份有限公司，山东潍坊261205）

以实际运行中的某款城际客车为例，针对使用过程中出现的动力不足及油耗高问题，采用Cruise软件对整车使用状况进行仿真分析，确定了问题所在，并在整车上进行改进及实车试验，取得了良好效果。

客车动力传动系统；Cruise；匹配优化

汽车动力传动系统是汽车最重要的装置之一，主要包括汽车发动机和传动系。汽车发动机的性能直接决定着整车的动力性、经济性和排放性，但整车性能还与传动系的变速器和主减速器有密切关系。只有通过合理匹配，实现动力性与燃油经济性的相互协调，才能最大程度地满足使用要求［1］。本文采用Cruise软件对传动系参数进行合理调整，实现了动力装置与整车的优化匹配，节省了大量试验费用和时间。

1　建立整车模型

奥地利AVL List公司开发的Cruise软件是用来研究汽车动力性、燃料经济性、排放性及制动性的模拟分析软件。通过对整车动力传动系统的结构和功能进行分析，简化物理模型，选择合理的子系统模型，搭建仿真模型，并对各部件和总成进行参数化处理，建立整车模型。

1.1整车结构分析和子系统模块选择

该车配备潍柴WP10系列247 kW柴油发动机，机械变速器，总重20 t，发动机后置，后轮驱动（4×2）。整车选用整车模块（Vehicle）、驾驶室模块（Cookpit）、发动机模块（Engine）、机械式摩擦离合器模块（Friction Clutch）、机械式手动变速器模块（Gear Box）、单级减速器模块（Single Ratio）、车轮（Wheel）和制动器（Brake），耗能元件采用风扇（Mechanical Consumer）代替。车辆Cruise模型如图1所示。

1.2仿真任务的制定

根据性能分析要求，制定4种计算任务，分别是循环测试（Cycle Run）、爬坡性能测试（Climing Performance）、等速行驶性能测试（Constant Drive）、全负荷加速测试（Full Load Acceleration），分别对循环工况、爬坡性能、等速油耗和加速性能进行仿真。

2　仿真及试验结果分析

该车在运行中整车综合油耗达到41 L/100 km，并且动力性较差。需要快速提速时，油门踏板没有反应。通过实际采集测试，发现道路略带坡度，采集的运行工况如图2所示。由于同样配置的整车很少出现动力性不足的现象，所以产生的原因可能是道路坡度导致整车动力不足。在仿真计算时，采用MAP图对负荷率进行控制，以便实时查看发动机负荷率，如图3所示；仿真结果如图4-图7所示。

另外，在采集的数据中发现，因为烟度限制的原因，发动机存在扭矩限制，如图8中线条1所示。正是因为扭矩限制，导致整车在快速提速时，动力跟不上，油门踏板踩下去之后，整车没有反应。这也是造成整车动力不足、油耗高的重要原因。

针对上述现象，对后桥速比进行了优化，将后桥速比提高了10%［2-7］；在满足排放要求的前提下，适当放开部分烟度限制，然后在整车上进行了试验。优化后整车动力性有较大改善，直接档50～100 km/h超车加速时间由77 s减少为61 s，并且综合油耗由41 L/100 km降低为26 L/100 km，取得了满意的效果。优化后的仿真结果如图9和图10所示。

由此可以看出，发动机工作区域有了明显改善，主要运行区域负荷率由100%变为70%～80%，与平直路面上的行驶工况存在一定差异。整车试验的结果如图8线条2所示，为适当放开烟度限制的实际发动机发出的扭矩。可以看到，在低转速区，发动机响应情况有大幅度好转［8］。

3　结束语

使用Cruise软件不仅可以进行汽车动力总成系统的匹配，而且对负荷率的控制可以更逼真地模拟车辆的实际运行状况。对于运行过程中的爬坡、加速、减速等工况进行实时跟踪，真实再现车辆的运行工况，为优化动力系统匹配提供了更可信的依据。通过系统的动力匹配分析，不仅可以对整车前期开发阶段中的动力系统选型优化具有指导意义，而且对于实车运行中动力系统的重新匹配及故障再现和解决，也可以起到重要的指导作用。

［1］余志生.汽车理论［M］.5版.北京：机械工业出版社，2010.

［2］何仁，刘星荣，何泽民.汽车动力传动系统最优匹配的研究和发展［J］.江苏理工大学学报，1997，（1）：37-41.

［3］李高友，雷雨成.发动机和传动系的优化匹配研究［J］.汽车研究与开发，2002，（6）：23-26.

［4］何仁，王建峰.汽车动力传动系统的合理匹配的实用方法［J］.中国公路学报，2000，（1）：100-103.

［5］刘惟信，戈平，李伟.汽车发动机与传动系参数最优匹配的研究［J］.汽车工程，1991，（2）：65-72.

［6］张大壮，江辉.仿真技术在汽车传动系参数优化设计中的应用［J］.汽车技术，1990，（12）：1-9.

［7］葛安林，吴锦秋，林明芳.汽车动力传动系统参数的最佳匹配［J］.汽车工程，1991，（1）：35-42.

［8］曾善玉.应用概率统计［M］.北京：科学出版社，2004.

修改稿日期：2015-10-15

Optimization of Bus Power Train Match Based on Cruise Software

Jin Zhao，WangDecheng，Cai Le，Liu Wenchao，Yuan Shuai
（Weichai Power Co.，Ltd，Weifang 261205，China）

Taking an actual city bus for example，this paper solves the problems of lower power and higher oil consumption.Using the Cruise software to simulate the vehicle operation situation，it finds the reason of the problem. After optimizatingand testingon the vehicle，it gets good effect.

bus power train；Cruise；match optimization

U463.2

A

1006-3331（2015）06-0013-03

金钊（1985-），男，主要从事工程机械、农业机械、客车等行业的发动机应用研发工作。