整车经济性、动力性分析栾焕明（哈尔滨航空工业集团动力研发）摘 要：通过AVL CRUISE的仿真计算，优化速比，在保证整车动力性的前提下，提高整车经济性。
通过仿真选优，提出了优化方案，并由试验进行验证。
关键词：速比；优化主要软件：AVL CRUISE汽车经济性、动力性的分析：汽车经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
汽车动力性的评定，通过分析汽车的驱动力和行驶阻力（牵引力）、车速与发动机转矩、变速器速比和主减速比、车速与发动机扭矩和转速之间的关系，以便尽量拓展车速范围和增大牵引力，最大限度的发挥动力总成的性能，满足复杂多变的使用条件。
1.整车主要参数及动力性指标：1.1 整车主要尺寸与质量参数：整车长度（mm） 3745 前轮轮距（mm） 1300 整车宽度（mm） 1505 后轮轮距（mm） 1310 整车高度（mm） 1925 车轮滚动半径（mm） 273轴距（mm）最大总质量（kg） 16101.2 整车主要动力性指标：a. 最高车速不小于130km/h;b. 最大爬坡度不小于32%;c. 直接档最低稳定车速不大于25 km/h;2. 471发动机及变速器的主要技术参数2.1发动机的特性：转速（r/min） 扭矩（N·m） 功率（kW）1500 90.82 14.262000 94.89 19.872500 97.87 25.623000 104.35 32.783500 106.72 39.12 4000 104.22 43.66 4500 101.77 47.96 5000 99.45 52.07 540097.2154.972.2 变速器1主要技术参数：主减速器传动比 i 0=5.125/4.3/3.909最大输入扭矩（N·m） 108 最大扭矩转速（rpm） 3000～3500档 位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 传 动 比i 1=3.652i 2=1.948i 3=1.424i 4=1.000I 5=0.7952.3 变速器2主要技术参数：主减速器传动比i 0=4.3/3.909最大输入扭矩（N·m） 108 最大扭矩转速（rpm） 3000～3500档 位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 传 动 比i 1=4.424i 2=2.722i 3=1.792i 4=1.226I 5=13.配471发动机汽车经济性、动力性对比分析：计算程序：CRUISE 整车性能分析软件计算； 后桥主减速比：速比4.3、3.909。
3.1 循环工况下，汽车百公里燃油消耗量对比：循环工况：按GB 18352（轻型汽车污染物排放测量）所规定的循环工况进行；通过软件计算所得的数据可以看出：471发动机配变速器1百公里燃油消耗量为8.47升/100公里，配变速器2为9.74升/100公里。
因此，依据目前的两种现有的速比匹配，471发动机配变速器1要优于配变速器2。
为了进一步改善变速器2配471发动机的经济性，采用3.909的主减速比进行验证，通过计算得到百公里燃油消耗量为9.13升/100公里，可以看出通过进一步降低主减速比整车经济性得到的提高。
但同时也可以看出，如果再计划进一步提高BS 14变速器配整车的经济性，还应进一步调整变速器的主减速比，以便得到更为理想的燃油消耗量。
为了进行对比性参照，变速器1采用3.909的主减速比后百公里燃油消耗量为8.18升/100公里，从计算的结果来看，该油耗值较为理想。
同时，从以下四个发动机循环工作状况图（注：循环工作状况图上的数字为在整个循环当中发动机工作的频次）上可以看出,471发动机配变速器1主减速比为3.909进行工作时，发动机多数情况下处于800~3000rpm 的相对经济区域工作；主减速比为4.3进行工作时，发动机多数情况下处于850~3200rpm 的相对经济区域工作，因此百公里燃油消耗量相对较好。
而配变速器2主减速比为4.3进行工作时进行工作时,发动机处于850~4000rpm 的相对耗油区域工作，调整到3.909传动比后发动机工作条件有所改善，处于850~3600rpm 区域工作。
循环工况i0-4.3 变速箱2 循环工况i0=3.909 变速箱2循环工况i0=4.3,变速器1 循环工况i0=3.909, 变速器13.2稳态工况下，汽车最高车速对比：通过软件计算所得的数据可以看出：471发动机配变速器1时5档可以实现最高车速为133.12km/h,相应发动机转速为4421.67；配变速器2时5档可以实现最高车速为133.77km/h,相应发动机转速为5589。
因此，依据目前的两种现有的速比匹配，471发动机配两种变速器都可以满足130km/h 的目标值，但从发动机实际工作状态看，发动机转速相差近1100rpm,。
因此，配变速器1要优于配变速器2。
为了进一步改善变速器配471发动机的工作状态，采用3.909的主减速比进行验证，通过计算配变速器2时，5档可以实现最高车速为133.77km/h ，相应发动机转速为5589。
可以看出通过进一步降低主减速比整车经济性得到的提高。
所以，如果再计划进一步提高变速器2配整车的经济性，仍然有必须重新调整后桥主减速比，以便使发动机工作状态得到改善。
而配变速器1采用3.909的主减速比后5档最高车速为127.95km/h ，相应发动机转速为3863，满足不了130km/h 最高车速的要求，但4档可以达到140.36km/h ，相应发动机转速为5331的车速。
因此，虽然说整车的车速能够满足最高车速的要求，但从整车匹配性上考虑，3.909的主减速比应该说匹配变速器1不是理想状态。
3.3整车最高爬坡度对比分析：汽车的最大爬坡能力，通常是对变速器低速档位即Ⅰ档爬坡能力的评定。
通过软件计算所得的数据可以看出：471发动机配变速器1一档可以实现最高爬坡度为35.19%；配变速器2一档可以实现最高爬坡度为45.25%。
因此，依据目前的两种现有的速比匹配，471发动机配两种变速器都可以满足32%的目标值。
因此，471发动机配变速器2时动力性要优于配变速器1，但后备功率没有得到充分地利用，所以应该调整传动速比，以便使后备功率进一步发挥作用。
采用3.909的主减速比进行验证后，变速器2配471发动机的工作状态一档可以实现最高爬坡度为40.32。
可以看出通过进一步降低主减速比后，发动机后备功率的利用得到的提高，但仍然没有实现预期的效果。
所以，仍然有必须重新调整后桥主减速比，以便充分利用发动机的后备功率。
根据变速器1采用3.909的主减速比进行计算结果看，一档最高爬坡度为32.16,基本满足要求。
爬坡度（i0=4.3）：变速器2 爬坡度（i0=4.3）：变速器1爬坡度（i0=3.909）：变速器2 爬坡度（i0=3.909）：变速器13.4整车各档最大加速度及车速0～130km/h 加速时间对比：通过计算结果可以看出：471发动机配变速器2各档加速度均好于配变速器1。
车速0～130km/h 加速时间，471发动机配变速器2为35.81秒，配变速器1为37.01秒，计算结果相差不多。
采用3.909的主减速比进行验证后，变速器2配471发动机的车速0～130km/h 加速时间为39.42秒;配变速器1的计算结果看，按照整车加速性从低档至最高档连续换档至最高车速所需，变速器1配3.909的主减速比无法实现此要求，只能采用一档～四档进行行驶，车速0～130km/h 加速时间为41.95秒。
配变速器2各档加速度（i0=4.3） 配变速器2 时0~130km/h加速时间（i0=4.3）配变速器1各档加速度（i0=4.3）配变速器1时，0~130km/h加速时间（i0=4.3）3.5整车各档最大牵引力对比分析：通过计算所得的数据可以看出：相同档位、发动机转速接近的情况下，471发动机配变速器1各档牵引力均比配变速器2的大，但所获得的车速却反而降低了，这说明了发动机输出的功率没有得到充分地利用，所以应该调整后桥主减速比，以便使后备功率进一步发挥作用。
采用3.909的主减速比进行验证后，变速器2配471发动机的工作状态得到一定的改进，但仍然没有实现预期的效果。
所以，仍然有必要进一步调整后桥主减速比，以便充分利用发动机的后备功率。
而变速器1采用3.909的主减速比进行计算结果看，五档时发动机输出功率的利用效率虽较好，但明显看出所获的驱动平衡力不足，无法事先最高车速所需。
配变速器2各档最大牵引力（i0=4.3） 配变速器1各档最大牵引力（i0=4.3）配变速器2各档最大牵引力（i0=3.909） 配变速器1各档最大牵引力（i0=3.909）3.6结论：综合上述计算分析可得到以下结论：我公司新研制471后驱动发动机配变速器2依据现有的速比在实现最高车速、加速性能、爬坡能力等动力指标方面虽然稍好于BS13-4变速器，但在实现目标值的情况下，发动机所处的工作状态却不十分理想。
同时，在经济性方面整车百公里燃油消耗量比配变速器1差距较大。
因此，依据现有的变速器，471发动机匹配变速器1是理想的。
如果想要进一步提高变速器2配471后驱动发动机的经济性和动力性，还应该进一步传动系统优化。
值此论文完成之际，谨向AVL 公司及张博士的支持和指导致以诚挚的谢意。
参考文献1、汽车理论 机械工业出版社 余志生 1994年5月2、汽车设计 机械工业出版社 张洪欣 1989年6月3、改变传动系单一匹配，提高整车燃油经济性 汽车技术2000年第11期 王文阁。