邹兴辉

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230061）

浅析某重型载货车导流罩对动力性经济性的影响及优化

邹兴辉

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230061）

重卡车辆的驾驶室形状对整车空气阻力影响很大，整车阻力的大小直接影响到车辆的动力性经济性。文章针对某4×2重型载货车油耗高的问题，从重型车产品开发的角度出发，通过合理的匹配优化措施，并结合CRUISE软件的模拟分析，以及后期的试验验证，实现整车的燃油经济性指标优化，提高产品的市场竞争力。

动力性；经济性；匹配；优化

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.042

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-133-03

前言

汽车的动力性和燃油经济性是衡量汽车性能的一项重要指标，整车行驶阻力的大小对车辆的动力性和燃油经济性有重要的影响。随着国家对车辆油耗控制的越发严格，降油耗的措施应用也越来越多，整车的驾驶室造型优化以及空气阻力系数的改善将是车辆油耗改善的一项重要措施。

AVL-Cruise软件是用于研究汽车动力性、经济性、排放性能和制动性能的高级分析软件，它可以用来建模、仿真和优化任意结构汽车的仿真系统，用于汽车开发过程中动力系统的匹配、汽车性能预测和整车仿真计算，进行发动机、变速箱、轮胎的选型及其与车辆的匹配优化。所以cruise软件的高模块化、高实用性、高准确性在汽车设计过程中有十分重要的作用。

1、背景

某重卡载货车在市场行驶过程中，客户反馈车辆在行驶过程中油耗偏高。经过现场调查核实，该车辆是一款4×2平顶载货车，最大设计总质量16吨，搭载160马力柴油发动机，发动机为直列四缸、涡轮增压，变速箱为6档手动变速箱，后桥为单级减速后桥。该用户驾驶车辆主要是定位于城市间中短途物流运输，路况主要为高速公路以及国道、省道，一般司机常用车速范围在50-90km/h，整车基本参数如表1所示：

2、动力性经济性现状分析

对该车进行滑行试验，并将该车的滑行阻力试验结果与现有4×2载货车同类型驾驶室滑行数据对比，以对整车的行驶阻力做一个初步的比较，如表2所示：

表2 滑行阻力数据对比

通过对比可以看出，该车的滑行阻力比同类车型的阻力要大，而且随车速的增加阻力的差距越来越大。

针对整车的配置，利用CRUISE软件建立4×2载货车模型，输入该车的相关参数，模拟整车现有状态的动力性经济性，对整车的动力性经济性现状做初步的模拟分析，建立的模型以及计算结果如下所示：

图1 4×2载货车CRUISE模型

3、原因分析及整改措施

基于该车的滑行阻力数据，与该车同类型驾驶室的平均滑行阻力相比较，可以看出，该车型的滑行阻力是偏大的，根据整车的行驶方程：Ft=Ff+Fi+Fw+Fj;其中Ff为滚动阻力，Fi为坡道阻力，Fw为空气阻力，Fj为加速阻力，Gf+Gi+ CDAua2/21.15+δmdu/dt;由于等速油耗的计算条件是整车在平直良好的路面上行驶，所以其坡道阻力以及加速阻力的值都为零，因此整车滑行阻力公式可简化为Ft=Ff+Fw，且Ff= Gf；G为整车的重量，f为滚动阻力系数，由于整车的总质量一定，轮胎的型号一致的话，其f值也基本一致；所以整车的滑行阻力大小与空气阻力Fw强相关，根据公式：Fw= CDAua2/ 21.15（CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ua为车辆速度）可以初步判断出整车的空气阻力大是该车滑行阻力大的原因，也是导致油耗偏高的主要原因。

为了分析空气阻力的大小，以及驾驶室形状对空气阻力的影响，对该车驾驶室的模型以及增加导流罩的驾驶室模型做CAE对比分析，以下是模型对比的结果：

图2 驾驶室模型空气流场分析

表4 空气阻力系数对比

从分析的结果来看，带导流罩的车辆空气阻力系数CD明显比不带导流罩的小很多，根据空气阻力的计算公式: Fw= CDAua2/21.15,在高速段，CD值的降低对整车的行驶阻力的降低有很大的帮助。

因此，鉴于分析的理论结果，我们将该车安装导流罩，再次进行滑行试验，滑行试验结果的对比如下：

表4 滑行阻力数据对比

我们将带导流罩的滑行数据输入CRUISE软件再次进行验证，对带导流罩的状态与该车原本的状态进行对比，结果如下：

表5 CRUISE计算结果对比

通过CRUISE软件的计算结果，可以看出带导流罩状态下，整车的等速油耗都有不同程度的降低，特别是在80km/h-90km/h的高速段，油耗的降幅达到3L以上，通过CRUISE软件的计算结果也证明了空气阻力的降低对油耗作用非常明显，同时采用带导流罩的滑行数据，整车的交通部综合油耗下降了2.5L，有效的降低了整车的油耗。

4、整改后试验验证结果

通过CRUISE软件的计算分析，初步得出了带导流罩的优化效果，为了进一步的验证新状态的动力性经济性优化效果，利用转毂试验室实际测量该车在不带导流罩与带导流罩状态下的经济性，试验结果如下：

表6 实测油耗对比

从实测的试验对比结果可以看出，在整车增加导流罩后次高档以及最高档的油耗都比原有状态有所下降，交通部油耗降低了3.2L/100km。通过增加导流罩有效的降低了整车行驶阻力，同时也降低了整车的油耗。在将车增加导流罩交付用户使用后，用户使用一段时间后反馈车辆油耗百公里降低了2L左右，用户对将油耗的整改非常满意。

5、总结

综上所述，在整车增加导流罩之后，整车的燃油经济性明显得到优化，整车综合油耗明显降低，由此也可以看出空气阻力系数CD与驾驶室本身的造型有很大的关联，在整车配置基本确定不变的情况下，通过优化整车的驾驶室造型，降低空气阻力系数，对整车在实际使用过程中的行驶阻力还是有很明显的作用，对油耗下降也具有明显的作用。

[1] 王望予.汽车设计[第4版].北京:机械工业出版社,2006.5

[2] 余志生.汽车理论[第5版].北京:机械工业出版社,2009.3.

[3] 苏琴.发动机与汽车动力性.燃油经济性匹配的计算机模拟[D].天津:河北工业大学,2000.

Analysis and optimize of heavy truck’s air deflector effect to dynamic and economic

Zou Xinghui

( Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd., Anhui Hefei 230061 )

Abstrcat: Heavy truck’s cab varies from each other, and effects a lot to car resistance. Car resistance directly effect to car’s dynamic and economic. In order to deal with the problem of high fuel consumption and of 4×2 heavy-duty trucks. This article will start from the development of heavy vehicles, and also combine the matching optimization measures. During this process, we use CRUISE to simulate and analyst. AT last, by using test measurement to validate the economical level of the whole car. Through these method to improve the market competitiveness of products.

dynamic; economic; matching; optimization

U463.5

A

1671-7988(2016)07-133-03

邹兴辉，现就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。