汽车起重机吊装工况油耗的仿真模拟

2016-05-30赵洋郑康

时代汽车 2016年10期

赵洋　郑康

摘要：针对国内汽车起重机在建筑工地使用过程中，不带空调情况下，吊装工况进行采集并分析，对其油耗进行评估，并利用整车性能匹配分析软件进行工作过程的模拟仿真。仿真结果与实际油耗较为吻合，验证了模型的准确性，为汽车起重机其他工况的预测提供了仿真基础。

关键词：汽车起重机；吊装典型工况；油耗；控制策略

汽车起重机的工作状况及特点是：（1）工作环境恶劣、多尘，车辆流动性较大；（2）吊装工况时作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、转移、卸载等动作交替工作的。随着国家汽车行业的发展，燃油资源的紧缺，对汽车产品经济性要求也更加严格，使各整车生产企业在产品开发前期对油耗的仿真模拟Ⅲ及控制优化具有重大意义。

1汽车起重机配置及工况路谱采集分析

1.1汽车起重机配置

1.2工况路谱采集分析

1.2.1工况采集分析

汽车起重机工况主要分为：吊装工况和行驶工况，在汽车起重机上安装了车辆行车记录仪，行车记录仪采集了近一个月的路谱数据，该车在路谱数据采集阶段，基本情况如下：

（1）主要用于建筑工地施工，工况多用于吊装钢管及建筑工人，负载相对较小，且大多时间是处于一定区域内工作，行驶转移时间相对较少；

（2）从采集的路谱数据统计的发动机转速分布图来看，吊装工况多处于高怠速800R/min范围附近且占比在整体运行工况的73%。

1.2吊装典型工况路谱采集分析

从该汽车起重机工况采集分析来看，路谱数据采集阶段用于建筑工地吊装工况，且多用于吊装钢管及建筑工人，负载较小；因此，针对运行工况中的吊装工况进行统计、筛选，并整合相关吊装典型工况路谱，后续可作为建筑工地类似吊装负载的吊装工况的油耗预测使用。

如表2吊装工况时间统计所示，红色加大字体为剔除数据，选取路谱采集相对集中、完整的几天，统计每天每阶段的吊装运行时间，剔除最长、最短运行时间（图表中标红加大数据为剔除数据，排除极限可能性，使数据具有普遍意义），将每天不同阶段吊装时间取平均值，再以天为单位，将记录天数内的吊装运行时间做均值处理，最终选取与吊装均值最接近的吊装工况片段为吊装典型工况。

拟定P1、P2、P3、P4、P5

分别为4月11、12、13、21、23每天的阶段性吊装时间平均值，下吊装典型工况平均时间，则

平均吊装工作时间相对较长且每次吊装时间范围跨度较大，大致平均工作时间在500s范围附近，最终选取4月21日第3阶段501s的吊装工况作为吊装典型工况路谱。

图2为吊装典型工况采集流程图，图3给出了吊装典型工况时间与实际输出扭矩关系。

2吊装工况过程及油耗仿真分析

2.1建立汽车起重机子模块及物理连接

根据汽车起重机构造，在整车性能匹配分析软件中建立仿真模型，搭建发动机、离合器、变速箱、主减速器、轮胎、吊臂、控制模块等各子模块，输入模块所需要的各项基本参数，并完成相关部件的机

械连接和电器信号线连接。搭建后的起重机整车模块如图4所示。

汽车起重机吊装过程从变速箱取力挡齿轮取力，通过液压系统控制吊臂及相关操作，该过程通过相应的模块（图5）及控制策略（图6）来代替实现。

2.2仿真吊装工况过程及油耗

图7为吊装工况在发动机map上的运行工况点仿真结果，工况点普遍在高怠速800r/mm～900 r/mm区域范围内，负载相对较小，扭矩百分比在10%～15%区域内，与实际吊装工作状态情况相符。

吊装工况过程仿真模拟输出小时油耗量及输出发动机转速如图8所示，由于吊装过程中扭矩输出的变化及相应零部件的机械损失，发动机输出转速在略低于880 r/min转速范围内波动变化。