重型半挂牵引车模拟油耗试验研究

刘宏亮，顾明，郭伟，侯敬超

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

前言

2018 年，商用车产销量分别完成428 万辆和437.1 万辆，同比增长了1.7%和5.1%。半挂牵引车全国销量35 万辆，同比增长8.2%。可见半挂牵引车在物流行业的应用已成为未来公路货物运输的发展趋势，对该类车辆的合理匹配可更好的服务于物流行业，对于提高运输效率，降低能耗都有很重要的意义。2018 年国家发布了《GB 30510-2018 重型商用车辆燃料消耗量限值》、交通运输部公路科学研究院发布了关于《实施道路运输车辆燃料消耗量第四阶段限值的通知》，国家对车辆的燃油消耗量提出了更高的要求，因此，通过合理匹配汽车动力传动系统来提高运输效率和降低燃油消耗势在必行。

1 汽车模型搭建

计算软件见图1，主要用于研究汽车行驶特性、燃油消耗与废气排放的模拟分析。由于采用了模块化的方法，可以自由的建立任何一种配置的汽车模型，其精密完善的算法程序保证了较快的运算速度和精度。它主要用于计算和优化汽车的传动系统，动力系统及控制系统的匹配分析和开发研究。其模块化结构可以建立各种汽车概念的汽车模型。

建模过程分为下列步骤：模型前处理→原型车结构分析和子模型模块选择→建立物理连接→建立信号连接→输入模型数据。

图1 软件模型图

2 模型参数输入

（1）样车参数输入

输入样车（汽车列车）整备质量、满载质量、迎风面积、鞍座高度等参数。

（2）发动机参数输入

输入发动机怠速转速、额定转速、万有特性曲线等参数。

（3）变速器相关参数输入

输入变速箱挡位、速比、传动效率等参数。

（4）驱动桥参数输入

输入驱动桥速比及传动效率等参数。

3 车辆运行工况参数输入

（1）运行策略选择

计算模型里面有两个运行策略，一个是基于时间的车辆运行状态，另一个是基于距离的车辆运行状态。在采集实际路谱中，车速、换挡都是以时间为基准进行采集，所以运行策略选择基于时间的运行策略。

（2）工况处理

根据选择的运行策略，需要采集车辆的车速、时间、距离、挡位、换挡时间等信息，目前重型半挂车无挡位传感器信号，无法采集挡位信号，可以通过公式计算出挡位信息。

公式中v 为车辆车速（km/h）；r 为车轮半径（m）；ig为变速箱传动比，对应的传动比为挡位信息；i0为主减速器传动比。

下表1 为模拟软件要求的输入工况参数。

除运行工况外，环境温度、风速、海拔都影响油耗结果，特别是海拔，受采集设备精度的影响，采集的海拔数据梯度较大，即坡度较大。当该坡度大于实际坡度，小于车辆的爬坡能力或最大减速能力，模型计算出来的结果偏大，当该坡度大于车辆的爬坡能力或最大减速能力，模型无法进行计算，只能重新修正坡度。

表1 工况参数表

4 模型输出结果

通过模型，可以计算出不同动力总成在该工况下的百公里燃油消耗、瞬时油耗、累计油耗及油耗分布情况，进而分析工况对车辆影响的具体范围。

5 车辆路试验证

选取同一样车，进行模型要求的动力总成的道路油耗试验，记录道路路谱，环境温度、风速等信息。

通过模拟计算结果与路试结果进行对比,平原工况燃油消耗量偏差在5%左右，山路工况燃油消耗量偏差在8%左右，证明了该分析方法的可行性。通过计算，可以根据用户的需求，给出其合理的动力总成配置，提高产品竞争力。

6 结语

本文以重型半挂牵引车为研究对象，以动力匹配为研究内容，通过CRUISE 软件运用现代模拟预测方法及计算机技术，以实际运营工况为输入，通过对车辆动力及传动系统的主要技术参数对车辆动力性、经济性的影响，在诸多匹配设计方案中选择最佳方案。最后结合实际试验对模拟推荐方案进行了验证。在自由驾驶工况中模型计算输入的换挡转速、换挡时间、行驶路谱都是把实际路谱进行修正而来，无法与实际工况参数相同，导致实际油耗与计算油耗误差较大，因此只能不断的进行修正，使两者的输入靠近而减小误差。未来几年随着工况研究的深入，模拟计算的精度会越来越高，进行动力匹配可以更加合理。