蔡利平

江铃汽车股份有限公司 产品开发技术中心 江西省南昌市 330052

1 引言

油耗法规发布越来越严，整车厂面临着严峻的考验。为达到法规要求，车企都尽最大努力使各车型燃油消耗量降低，在开发匹配过程中就不免偏重对经济性的考虑，而忽视或降低对动力性要求。

在整车开发过程中，动力性与经济性直接决定了整车的性能水平。随着时代的进步，汽车不仅仅是作为拉人载货的载运工具，其良好的动力性赋予我们驾驶乐趣的含义。经济性是汽车性能的延伸，是一项长期产生费用的性能指标，关系着客户利益和承担着节能减排的社会责任，所以经济性的重要也显得尤为突出。动力传动系统匹配目的就是使两者达到最佳配合点，在保证汽车动力性的前提下，使整车经济性最优，平衡车辆动力性和经济性这两项相互矛盾的性能指标。

2 问题来源

在某案例乘用车实际开发中，发现该车的动力性表现较弱，原因是基于成本及燃油经济性等方面考虑，选定了一台排量较小的发动机。考虑到项目周期短，提出了在不恶化经济性的前提下，来提升动力性的优化方向。

由表1数据可知，该案例车的动力性及经济性表现不是很好，与竞品车型的表现相比，动力、经济性能属较差水平。尤其最高车速和五档的超车加速性能明显较差，需要优化提升其高速行驶动力性。

表1 案例车动力经济性测试数据

3 优化措施及方向

如图1所示，汽油的化学能由发动机转化为机械能，再经过各种损失后只剩下13%～20%的能量，其中驱动整车行驶所需的能量仅为7%～18%。发动机因受能量转换效率影响损失约62%～69%，所以发动机的节能潜力最大，但受技术水平制约实施难度大。因此我们的优化措施主要在整车行驶传动系统上，以及降低车辆行驶所需的能量。

图1 整车能量损失分布

就目前技术而言，我们可以用来优化整车动力经济性的措施包括：提升发动机性能、降低车辆行驶阻力及整车重量、优化传动比、提升传动效率及增加相关新技术装置等如表2。其中行驶阻力和整车重量对动力性经济性的影响是一致的，而传动比对动力性经济性的影响是相互矛盾的，还有些对动力经济性不会都产生影响，如怠速启停等。

表2 动力、经济性优化措施

4 优化方法

针对本文案例车型，通过更改主减速器以及降低滚阻、风阻，是较合适且可行的方案，借助AVL CRUISE软件工具可进行验证优化效果。

AVL CRUISE软件是模拟车辆动力性、燃油经济性和排放等性能的高级仿真分析工具，其模块化的建模理念可以方便用户根据需求快速搭建出车辆模型。根据案例车型的布置形式，建立手动前置后驱模型如图2。在车辆、发动机、变速箱、主减速器和轮胎等部件输入相关参数，设置相应的计算任务，进行性能的计算。

图2 整车仿真模型

4.1 优化主减速比

由于传动比对动力性和经济性的影响是相互矛盾的，所以就需要在保证经济性的前提下，选择合适的速比提升动力性。通过调整主减速比是最快改变传动比的方法，具有互换性好、验证方便、设计改动量小等优势。

根据案例车型参数，建立车辆仿真模型并进行校准验证，将动力、经济性各项试验仿真误差控制在5%以内，来保证校准后的模型准确度。运用CRUISE软件的分组模式计算功能，将原主减速比3.727设置为变量，分组控制形式按要求表示为：3.4-4.3：0.1（即范围为3.4至4.3，每间隔0.1），按此分布取点采样得仿真试验数据如图3。

图3 动力性随主减速比的变化

通常情况下，直接（四）档60-100km/h加速时间可作为动力性的评判标准。分析可知要使案例车型动力性达到竞品车型水平（两人载小于15S，满载小于18S），则需选用数值高于4.1的主减速比。而增大主减比势必使经济性变差，所以就需要降低行驶阻力来提升经济性。

表3 案例车动力经济性测试数据-优化后

4.2 优化行驶阻力

行驶阻力的优化可以同时提升动力性和经济性。汽车在行驶过程中的阻力包括空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和加速阻力。整车行驶阻力是通过道路滑行试验获取，在平直的道路上，该行驶阻力可分解为空气阻力、驱动轮阻力、从动轮阻力，故可通过降低行驶风阻和轮胎滚动阻力来优化。

4.2.1 降低行驶风阻

空气阻力与迎风面积、风阻系数是成正比的，受车身形状、风挡角度、雨刮、后视镜、内循环阻力等影响。本文对如何优化迎风面积或降低风阻系数的方法不做论述，我们假定风阻可以降低8%。

4.2.2 使用低滚阻轮胎

在道路滑行试验中，同等重量下车辆滑行距离越远即代表其行驶阻力越小，轮胎停止转动即代表滑行结束。滑行时驱动轮阻力受变速器、差速器、驱动轴、制动器、轮胎等影响，即传动系统的转动阻力和轮胎与路面的滚动阻力。从动轮阻力则主要受轴承、制动器、轮胎等因素影响，考虑到案例车辆轮胎滚阻系数为11‰，我们采取更换低滚阻轮胎的方法来优化，要求轮胎滚阻降低10%左右。

5 优化结果

使用AVL CRUSIE软件对上述优化方案进行仿真计算，在校准好的模型中，将主减速比参数由3.727改为4.1，并且进行优化方案后的道路滑行试验，输入新参数重新计算结果如表4。

结果分析表明，优化后的整车动力、经济性已达到竞品车型的水平。通过增大主减速比提升动力性，造成经济性变差，然后运用降低风阻8%及降低轮胎滚阻10%的措施，抑制了油耗趋于不利的倾向，经济性保持为原水平，动力性也得到进一步提升。同时对比数据可知，该车在优化后并没有出现动力过剩的情况，是一种较好的兼顾经济性的动力优化方案。

6 总结

通过对整车动力性经济性影响因素的分析，确定了本次方案方向，即对主减速比及行驶阻力优化，运用AVL CRUISE软件对优化方案进行仿真分析，可以验证方案实施效果，进而来指导实际研发中降油耗措施和改进效果，可以有效节约成本提高效率。