客车的CRUISE动力传动系统仿真模型评价分析

乔晓亮，赵炜华，周 扬，王 栋

(西安航空学院 车辆工程学院，西安 710077)

客车动力传动系统参数匹配直接影响客车整车的动力性和燃油经济性，虽然可使用理论计算和试验相结合的方法来完成客车发动机和传动系统的匹配[1]，但这种方法耗时耗力，传统的理论计算方法在计算效率和精度上已不能满足工程要求。CRUISE是用于模拟驾驶性能、燃油消耗和排放的高级仿真软件，其模块化的建模方式，可以方便地完成不同车辆配置的仿真模型[2-3]，且其内置的成熟求解器保证了较快的计算时间。使用CRUISE建立客车仿真模型，一旦通过试验验证了其模型的可靠性和精度，在后续客车动力传动系统设计中，只要相应的修改不同模块参数即可完成不同客车模型建立，进而计算出不同动力传动系统参数下的客车动力性和燃油经济性，可以减少汽车试验的时间和成本，提高客车的研发效率。

1 基于CRUISE的客车仿真模型

1.1 客车整车模型建立

CRUISE采用模块化的建模方式，从模块库中选取合适模块添加到建模窗口中，并对各模块进行参数输入和设置。完成参数输入后，需要根据各部件之间的机械关系和控制信号通讯关系完成各零部件的机械连接和信号连接[4-5]，并完成模块正确性检查，最后根据仿真性能指标设置仿真任务，如最高车速，百公里加速时间、百公里综合油耗等[6]。建模一般流程如图1所示。

图1建模一般流程

图2 客车CRUISE仿真模型

本文研究客车为某型号12米长途豪华客车，动力传动系统采用的是后置后驱布置形式，按照建模流程所建立的客车仿真模型见图2。

建立客车仿真模型后，要根据具体模块要求，输入相应参数，该客车使用的发动机为一汽锡柴CA6DL2-35E4型号柴油发动机，变速器为法士特6DS150TB型变速器，后桥采用速比为3.909方盛桥，该客车的基本参数如表1所示。发动机建模数据采用试验方法，通过发动机台架试验得到相应发动机的外特性和万有特性数据，发动机外特性数据如表2所示，万有特性图如图3所示，发动机模块参数输入界面如图4所示，万有特性部分数据如表3所示，其他模块参数输入方法与发动机模块参数输入界面类似。

表1 客车的基本参数

表2 发动机外特性数据

图3 发动机万有特性图

图4 发动机外特性参数输入界面

序号转速(r/min)扭矩(N·m)燃油消耗量g/(kw·h)1800854.1216.322800802.3210.963800704.0207.634800606.0206.315800508.0207.626800410.0211.197800312.0219.758800214.0238.289800116.0290.851080077.0313.70

1.2 仿真任务设定与计算

本文主要以客车的动力性和燃油经济性来评价所建立客车仿真模型的精度，计算任务主要围绕客车动力性和燃油经济性的评价指标来设定，对客车动力性的评价指标选取直接档40→100 km/h加速时间、起步0→100km/h加速时间、最高车速三个子评价指标[7]，燃油经济性指标根据国标选取六工况循环的综合百公里油耗子指标。计算任务指标设置如图5所示。

图5 计算任务指标设置

确定仿真计算评价指标后，在CRUISE中的Project Data中完成任务设定，制定任务方案，Constant Drive里面设定计算客车最高车速参数，Full Load Acceleration设置计算客车加速时间参数，Cycle Run设置六工况循环综合百公里油耗计算参数。六工况循环工况如图6所示，计算任务设定如图7所示。

图6 六工况循环工况

图7 仿真计算任务设置

完成任务设定后，在计算中心里进行仿真计算，并在结果管理器中查看仿真结果，仿真计算结果如表4所示。

表4 仿真计算结果

2 客车性能试验

依据GB/T12534-1990汽车道路试验方法通则、GB/T12677-1990汽车技术状况行驶检查方法、GB7258-2017机动车运行安全技术条件、GB/T12543-2009汽车加速性能试验方法、GB/T12544-2012汽车最高车速试验方法、GB/T12545.2-2001商用车辆燃料消耗量试验方法，对客车进行动力性和燃油经济性试验，得出汽车的最高车速、直接档加速时间、起步换挡加速时间以及汽车综合工况燃油消耗，试验结果如表5所示。

表5 客车试验结果

3 结论

仿真结果和试验结果参数对比，如表6所示。

表6 仿真结果和试验结果对比

由表6可以看出，动力性评价指标的仿真值与试验值误差小于3%，燃油经济性试验由于是客车按照市区工况、公路工况、高速工况计算得到的综合百公里油耗，误差稍大，但误差也在在6%以内，故本文所建立的客车CRUISE模型精度较高，可也作为12m客车后续仿真计算原模型。