乘用车低成本节能减排方案的仿真应用振动机械

乘用车低成本节能减排方案的仿真应用

乘用车低成本节能减排方案的仿真应用 2012年10月30日 应对全球能源愈趋紧张及环境恶化的趋势，作为能源消耗、污染物排放大户的汽车产业，节能减排已经是当务之急。目前国家发改委、工信部等相关部门己提出更严格的汽车燃油消耗限值(第三期油耗法规)，以督促整车厂丌发出更节能环保的产品。 东南某款在生产车综合油耗为6．87 L，根据乘用车燃油消耗限值，新的油耗法规要求该车型燃油消耗量低于6．5 L。对于在生产车希望降低燃油消耗量又不过多的增加丌发成本，通过模拟分析的方法，将在生产车增加起停系统及优化变速器速比进行理论分析，使在生产车整车动力性能做小幅调整条件下，燃油消耗量达标，无疑大大的降低了开发成本。1起停方案介绍1．1节能减排原理 家用轿车在城市中使用较为广泛，目前城市交通较为拥堵，频繁的等待红灯，导致相当可观的燃油在等待中不必要的消耗，同时排放出不必要的燃烧废气。起停系统的机理就是在等待红灯时，通过相关传感器侦测到车辆的状态，结合一定的安保条件，让车辆处于熄火待机状态，等侦测到驾驶者起步意图时，发动机自动起动，按驾驶者操作运行。 按照起停模式，根据东南某款1．5 L排量乘用车NEDC T况测试结果，将暖机后(水温60度以上)之怠速工况模拟为发动机熄火(即油耗值设定为零)，计算结果品示，C02排放及油耗。下降量为5．1％，考虑到冷车起动时喷油需加浓，油耗稍有增加，HC排放、油耗将略有上升，综合考虑，保守估算C02、油耗降低量超过3％，与BOSCH研究结果一致。1.2起停详细技术方案1.2．1 起停EMS系统的开发目标 1)性能要求： ·平稳停机(NVH)，快速起动，具备等同常规车的驾驶性能； ·尽可能高的节油率和低的排放。 2)人机接口要求： ·自动起／停能够符合驾驶员的实际意愿； ·驾驶员可清楚地预测能否执行起停； ·驾驶员可及时获知起停系统出现的故障； ·驾驶员可随时执行关闭起停功能的操作。 3)安全性要求： ·需避免由于增加起停功能而可能造成的严重故障后果。1.2.2起停平台的结构(如图2)

2 仿真模型建立及参数确定2．1 建立模型 Cruise软件以模块化的建模理念，建模组件库中有车辆、变速器、离合器、发动机、制动器、差速器、轮胎、起停系统及驾驶室等车辆模块，根据车型不同的布置结构用各零件库搭建车辆模型。 仿真的车型为东南现行量产发动机前置前驱轿车。基本传动路径发动机→离合器→变速器→主减速器→差速器→传动轴→制动器→轮胎。根据车辆的传递路径搭建出各零部什模块后，增加起停模块。整车模型搭成后，连接各零部什之问的数据信号总线，用于传递驾驶室、发动机、变速器及起停等各模块之间的档位、扭矩、油门开度等一些重要的信息，从而达到准确控制车辆行为的目的。这就完成了车辆模型的建立，整车模型如图3。

2.2模块参数及计算方案的确定 本车型为现行量产车，整车基本参数见表2。模块中输入整车整备质量、满载质量、风阻系数、迎风面积、发动机万有特性、轮胎滚动阻力特性等，并根据起停策略输入起停模块中的参数。本次仿真的主要目为对现行的变速器和主减速器的速比优化，希望通过优化速比匹配达三期油耗法规，同时确保动力性能不输于竞争车。市场上现有的两组变速器速比及两组主减速器速比匹配共4组速比。3 结果分析3．1 仿真结果 四组速比匹配动力性仿真结果如表3，经济性仿真结果如表4。

3.2方案确定 综合分析动力性和经济性，同时考虑计算有一定误差，选第四组为最终确定方案，第四组数据与现行量产车性能对比如下图(优化前为现行量产车仿真数值，优化后为匹配新速比仿真数值、)：

3.3 采用优化速比后新车经济性及动力性能与竞争车对比 选定方案后，变更新的零部什试装出样车进行台架试验，综合油耗测试结果为6．47L，满足三期油耗法规要求； 在综合油耗满足法规要求的前提下，将试验车与两款竞争车进行动力性能对比测试，测试结果显示动力总体水平与竞争车相当，测试对比如图8、图9。

4 结语 通过本车型的实车验证，通过增加起停系统和优化变速器速比使该车型的燃油消耗量达到国家法规的要求，并且整车动力性能与竞争车相当。可见，先通过模拟分析，然后在理论分析上达到车型开发要求后冉进行实车测试的开发流程，可大大降低车型开发中的成本。

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