某款乘用車性能分析研究

李啟良

摘 要：以某款乘用車為研究對象，建立整車仿真模型，分析其匹配不同動力總成的整車動力性經濟性，并與標桿競品車試驗數據對比等，以明確最終的動力總成選型。

關鍵詞：仿真模型；標桿競品車；動力總成選型

中圖分類號：U462 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988（2018）17-72-03

Abstract： Taking a certain passenger vehicle as the research object， the simulation model of the whole vehicle is established， the dynamic economy of the vehicle matching different powertrain is analyzed， and the test data of the benchmarking rival vehicle are compared， so as to determine the final powertrain selection.

Keywords： the simulation model； benchmark car； power assembly selection

CLC NO.： U462 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-72-03

前言

汽車的性能不僅取決于發動機的優劣，還與動力總成選型及傳動系統的匹配密切相關，汽車動力傳動系統是汽車最重要的裝置之一，它的匹配是否合理直接決定了整車動力性和經濟性的優劣。因此，動力總成的選型及傳動系統的匹配方案在整車研發過程中尤為重要。

隨著計算機CAE技術的逐步成熟，利用計算機仿真實現整車傳動系統的優化匹配已經成為了一種高效的整車研發方式。本文即利用了某款仿真軟件對某款乘用車進行動力性經濟性分析研究，以支持其在產品立項之初如何做好動力總成選型以及傳動系匹配設計工作。

1 開發背景

模塊化平臺是主流發展趨勢，我司啟動某乘用車全新一代自主模塊化平臺開發，具備拓展MPV、SUV、轎車及跨界車型能力，平臺核心技術指標達到主流合資水平。此款乘用車基于全新模塊化平臺開發，車型定位緊湊型SUV，國內為主、兼顧國際主流市場；匹配1.5T+6MT/DCT、1.5TGDI+ 6MT/DCT，兼顧混合動力方案，滿足五階段油耗和國6b排放。

本文重點在動力總成的初步選型、性能邊界、政策法規及仿真性能等方面進行對比分析，以綜合選擇較合適的動力總成及其傳動系匹配方案。

2 同級別車

首先，對同級別車型的動力總成匹配狀況進行調查，收集相關資料，主要標桿競品車信息統計見表1。

從上表以及結合市場輸入信息得出，該級別車型發動機基本以高低動力搭配組合、匹配手動及自動變速箱，形成動力配置差異，滿足不同客戶需求。同級別車型搭載的發動機以1.5T為主，兼有1.3T、1.4T、1.8T及2.0T等。其中，1.5T為主流動力，變速箱以手動檔6MT為主，占據市場份額最大。 同級別車型整備質量一般集中在1450-1700kg，比扭矩集中在105-178（N·m/t），比功率集中在53-82（kW/t），滾動半徑基本在335～360（mm）。

3 動力匹配

根據公司產品規劃，燃油車初步可選擇的動力總成有1.5T+6MT、1.5T+6DCT 、1.5TGDI+6MT及1.5TGDI+6DCT四款。

4 性能邊界

4.1 整備質量預估

根據不同的動力總成，預估匹配四款動力總成的整車整備質量，詳見右表2。

4.2 風阻及滾阻系數

依據現有同級別車的風洞試驗數據，該款乘用車風阻系數設計目標定為0.35，迎風面積設計目標定為2.6m?。該車計劃2021年3月投放市場，根據滾阻系數未來發展趨勢（見圖1），設定此款乘用車滾阻系數為7.8。

5 政策法規

5.1 油耗法規

根據標準，重量區間1430﹤CM≤1540，手動擋第四階段限值為7.7L/100Km，自動擋第四階段限值為8.0L/100Km，重量區間1540﹤CM≤1660，手動擋第四階段限值為8.1L/100Km，自動擋第四階段限值為8.4L/100Km。目前，第五階段油耗限值未發布，參照第四階段油耗限值。

5.2 排放法規

根據經驗參考，滿足國六的車重扭矩比≤7.6，滿足國六的車重功率比≤15，排放達標無風險。按此經驗范圍進行分析，此款乘用車匹配上述四款動力總成，排放達標均OK。

6 性能分析

6.1 車輛基本參數

本文中的仿真車型為某款乘用車，其基本參數如表5所示。

6.2 仿真模型建立

根據車輛傳動系統、總體結構利用某款軟件建立整車仿真模型，如圖2所示，該模型主要由以下模塊組成：車輛模塊（Vehicle）、發動機模塊（Engine）、離合器模塊（Clutch）、變速器模塊（GearBox）、主減速器模塊（SingleRatio）等，各模塊之間用機械連接和數據總線連接。

6.3 整車阻力目標

依據設定的滾阻系數、風阻系數及迎風面積，經分析，擬合該款乘用車整車空載滑行阻力目標，并與標桿競品車滑行阻力對比，確保擬合阻力目標合理；三款整車阻力對比見右圖3。

6.4 傳動系匹配

仿真模型里整車阻力、輪胎滾動半徑等設定相同，計算四款動力總成匹配不同的后橋主減速比的動力性經濟性，將每組動力總成中的較優傳動系匹配方案選出，以參考車型試驗值為基準，分別從最高車速、起步換檔加速、超車加速、爬坡性能、等速油耗及多工況油耗六個方面進行數據對比，詳見表6。

綜合以上分析得出，此款乘用車匹配1.5T+6MT冷機綜合油耗滿足第四階段油耗限值，其余三款車型冷機綜合油耗均不滿足第四階段油耗限值；此款乘用車匹配1.5T+6MT的動力性和多工況油耗優于參考車（1.5T+6MT），最高檔等速油耗略差于參考車（1.5T+6MT）；此款乘用車匹配1.5TGDI+ 6MT的動力性略好于匹配1.5T+6MT，但經濟性較差，且1.5TGDI發動機比1.5T貴，建議此款乘用車不匹配1.5TGDI +6MT動力總成。因此，從性能角度考慮，建議此款乘用車首款動力總成選擇匹配1.5T+6MT。

7 結論

通過以上綜合分析，建議此款乘用車優先匹配1.5T+ 6MT動力總成，需要結合物理布置、成本及周期等進一步確認，以綜合選型。另外，在正向數據設計時同時考慮發艙能布置1.5T+6DCT、1.5TGDI+6DCT兩款動力總成的可行性，做好通用化、模塊化設計工作。

本文介紹了某款乘用車整車動力性經濟性分析研究思路，同時利用某軟件建立了整車仿真模型，可匹配不同動力總成進行整車性能計算分析，能很好地指導此款車型平臺化開發，同時為后續變型產品開發節約成本和縮短研發周期等。

參考文獻

[1] 余志生，汽車理論.[M]機械工業出版社2000.

[2] 林學東，汽車動力匹配技術.[M]中國水利水電出版社2010.1.

[3] GB_19578-2014，乘用車燃料消耗量限值.