基于cruise某国六6×2运输车的匹配开发

於德奎 雷声 毕明飞 师国靖

摘  要：本文从实际车辆开发角度出发，结合行业相关法律法规，以及相关理论知识对某国六6×2商用车的传动系统进行了选择确定。在满足动力性的前提下，并借助cruise软件中的试验设计模块对传动系统进行了匹配优化分析，最终确定了燃油经济性最优的动力匹配方案。提高了产品的设计准确率，缩短了产品开发周期。

关键词：cruise;传动系统;匹配优化;燃油经济性

中图分类号：U469.72     文献标识码：A    文章编号：1005-2550（2021）01-0104-06

Abstract： From the perspective of actual vehicle development， this paper selects and determines the transmission system of a 6×2 commercial vehicle based on relevant industry laws and regulations， and related theoretical knowledge. Under the premise of satisfying the power， and with the aid of the experimental design module in the cruise software， the transmission system was matched and optimized， and the power matching scheme with the best fuel economy was finally determined. Improve the accuracy of product design and shorten the product development time.

Key Words： Cruise; Transmission System; Matching Optimization; Fuel Economy

引    言

随着GB17691重型柴油车污染物排放限值法规第六阶段的实施，市场运输车排放逐步由国五向国六阶段过渡。受国六发动机结构、性能与国五发动机的差异性影响，需对国六车型重新进行匹配开发设计。目前汽车正朝着节能高效的方向发展，作为公路运输车不仅要满足整车动力性能要求，同时还需要综合考虑车辆燃油经济性，因此必须对整车动力系统进行优化匹配分析，并确定最优匹配方案，保证在满足设计使用要求的同时具有较好的燃油经济性，从而降低能耗节省使用成本。

1    设计输入

根据客户产品开发需求，该运输车主要用于高速长途物流运输，车辆基本参数及关键性能设计目标参数见表1：

2    发动机的选择

根据GB1589国家法规可知，三轴运输车最大允许总质量为25t，另根据法规JT T 1178.1 营运货车安全技术条件要求载货汽车的比功率应大于等于6kW/t。

式中Pe为发动机的最大功率/kW，Gmax 为车辆的法规最大总质量/t，由式（1）可知发动机的最小功率

根据式（2）发动机功率计算结果及现有国六发动机资源，结合现有驾驶室平台，以及同系列发动机优选大马力的市场趋势，初步确定发动机状态见表2：

3    传动系的确定

根据国家法规GB1589公路三轴车辆最大总质量要求，以及公告对车辆装用轮胎的总承载质量应大于法规总质量且不大于总质量的1.4倍的限定要求，确定轮胎规格为11.00R20 18，滚动半径r=0.527m。

式中umax为车辆最高速度，km/h，nmax为发动机最高转速，r/min，ig 、i0分别为变速箱和后桥主减速比。

由式（3）可知，根据最高车速计算，对于匹配YCS06270发动机传动系统的最小总传动比

根据最高车速计算，对于匹配WP7.300E61发动机传动系统的最小总传动比

汽车低速爬坡时车速很低，空气阻力可以忽略不计，此时根据汽车行驶方程有

式中Ttqmax为发动机最大输出扭矩，N·m ，  ηT为传动系统总效率，ηT =0.9，Gm 为车辆的最大总质量下的重力，αmax为最大爬坡度下对应的坡度角， f 为滚动阻力系数， f =0.0041，ig 、 i0分别为变速箱、后桥主减速比。

由式（3）可知根据最小爬坡度计算低挡时传动系统的最大总传动比

由式（7）求得不同发动机对应的最大总传动比见表3：

根据变速箱资源及竞品状态，可匹配的变速箱见表4。

根据最大使用总质量进行轴荷分配计算，確定后桥可采用13t后桥，该桥最大额定输出扭矩Tmax=40000 N·m，结合桥速比及运输车使用工况，常用数比见表5，均满足式（4）、式（5）要求。

4    配置方案的确定

为了降低售后故障，在变速箱与发动机、后桥速比与动力总成进行匹配时，还需同时满足相关的设计匹配规范要求。

对于变速箱

式中Me 为变速箱的额定输入扭矩，Ttqmax 为发动机的最大输出扭矩。

对于后桥主减速比

式中Tse 为后桥输入扭矩，Tmax 为后桥额定输出扭矩，Ttqmax 为发动机的最大输出扭矩，ig、 i0为变速箱、后桥主减速比，ηT 为传动系统总效率。

对初步确定的发动机、变速箱、后桥速比进行排列组合，并根据变速箱及后桥速比的匹配原则式（8）、式（9）对各种配置组合进行初步分析，分析结果见表6。

为了确定最优匹配方案，需借助cruise软件中的DOE试验设计对传动系统进行匹配优化分析。

5    整车仿真模型的建立

根据该运输车的整车布置结构建立整车仿真模型，并根据各模块参数对模型配置进行设定，同时建立机械连接和信号连接，模型如图1所示：

设置加载任务，并根据《GB∕T 38146.2-2019中国重型商用车辆行驶工况》在cruise中建立对应的CHTC-HT循环。

6    传动系统优化匹配计算

根据表6中的各種配置方案初步分析结果，在DOE plan中对满足设计要求的方案进行设置，具体见图3所示。 设置完成后进行动力总成匹配计算，计算结果如图4、图5、图6所示。

由计算结果比较分析，匹配WP7.300E61发动机方案加速时间相对匹配YCS06270-60发动机方案加速时间整体偏短，一方面是因为WP7.300E61发动机扭矩相对YCS06270-60发动机扭矩偏大，相同档位下加速度大，加速时间缩短。另一方面8JS105TA变速箱相对9JS135TA、8JS130TA各档之间速比级差小，换挡时发动机转速变化小更平稳，节省了加速时间。最高车速相差不大，是因为最高车速出现的档位不同。百公里油耗为综合油耗，在路况、载质量及动力总成配置相同时，后桥速比越大，在后轮不打滑的情况下可提供的驱动力越大，输出相同扭矩时，大速比增加了发动机在经济转速区间工作的机率，对整车综合油耗有较大的提升。同时也表明满载30t时，上述部分配置存在动力不足，增大了发动机的油耗。

综上分析对比可知，表7中的方案为最优匹配方案，既可满足整车动力性能要求，同时可保证车辆具有较好的燃油经济性。

7    计算结果

综合考虑最高车速、加速时间及变速箱成本， 对表7方案进一步分析比较，确定E1为最终方案，此方案对应整车关键性能参数计算结果如表8所示，满足设计要求。

具体分别见图7、图8、图9、图10所示。

8    结论

本文从实际车辆开发角度出发，结合行业相关法律法规，以及相关理论知识对某商用车的传动系统进行了选择确定。在满足动力性的前提下，并借助cruise软件中的试验设计模块对传动系统进行了匹配优化分析，最终确定了燃油经济性最优的动力匹配方案。

通过传动系的优化匹配分析，虽不能完全真实的反应实际情况，但是通过对不同配置方案的分析对比，可对不同方案的优劣程度进行初步判定，提高了产品的设计准确率，缩短了产品开发周期。

参考文献：

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