淺析某重型載貨車導流罩對動力性經濟性的影響及優化

鄒興輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230061）

淺析某重型載貨車導流罩對動力性經濟性的影響及優化

鄒興輝

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230061）

重卡車輛的駕駛室形狀對整車空氣阻力影響很大，整車阻力的大小直接影響到車輛的動力性經濟性。文章針對某4×2重型載貨車油耗高的問題，從重型車產品開發的角度出發，通過合理的匹配優化措施，并結合CRUISE軟件的模擬分析，以及后期的試驗驗證，實現整車的燃油經濟性指標優化，提高產品的市場競爭力。

動力性；經濟性；匹配；優化

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.042

CLC NO.:U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-133-03

前言

汽車的動力性和燃油經濟性是衡量汽車性能的一項重要指標，整車行駛阻力的大小對車輛的動力性和燃油經濟性有重要的影響。隨著國家對車輛油耗控制的越發嚴格，降油耗的措施應用也越來越多，整車的駕駛室造型優化以及空氣阻力系數的改善將是車輛油耗改善的一項重要措施。

AVL-Cruise軟件是用于研究汽車動力性、經濟性、排放性能和制動性能的高級分析軟件，它可以用來建模、仿真和優化任意結構汽車的仿真系統，用于汽車開發過程中動力系統的匹配、汽車性能預測和整車仿真計算，進行發動機、變速箱、輪胎的選型及其與車輛的匹配優化。所以cruise軟件的高模塊化、高實用性、高準確性在汽車設計過程中有十分重要的作用。

1、背景

某重卡載貨車在市場行駛過程中，客戶反饋車輛在行駛過程中油耗偏高。經過現場調查核實，該車輛是一款4×2平頂載貨車，最大設計總質量16噸，搭載160馬力柴油發動機，發動機為直列四缸、渦輪增壓，變速箱為6檔手動變速箱，后橋為單級減速后橋。該用戶駕駛車輛主要是定位于城市間中短途物流運輸，路況主要為高速公路以及國道、省道，一般司機常用車速范圍在50-90km/h，整車基本參數如表1所示：

2、動力性經濟性現狀分析

對該車進行滑行試驗，并將該車的滑行阻力試驗結果與現有4×2載貨車同類型駕駛室滑行數據對比，以對整車的行駛阻力做一個初步的比較，如表2所示：

表2 滑行阻力數據對比

通過對比可以看出，該車的滑行阻力比同類車型的阻力要大，而且隨車速的增加阻力的差距越來越大。

針對整車的配置，利用CRUISE軟件建立4×2載貨車模型，輸入該車的相關參數，模擬整車現有狀態的動力性經濟性，對整車的動力性經濟性現狀做初步的模擬分析，建立的模型以及計算結果如下所示：

圖1 4×2載貨車CRUISE模型

3、原因分析及整改措施

基于該車的滑行阻力數據，與該車同類型駕駛室的平均滑行阻力相比較，可以看出，該車型的滑行阻力是偏大的，根據整車的行駛方程：Ft=Ff+Fi+Fw+Fj;其中Ff為滾動阻力，Fi為坡道阻力，Fw為空氣阻力，Fj為加速阻力，Gf+Gi+ CDAua2/21.15+δmdu/dt;由于等速油耗的計算條件是整車在平直良好的路面上行駛，所以其坡道阻力以及加速阻力的值都為零，因此整車滑行阻力公式可簡化為Ft=Ff+Fw，且Ff= Gf；G為整車的重量，f為滾動阻力系數，由于整車的總質量一定，輪胎的型號一致的話，其f值也基本一致；所以整車的滑行阻力大小與空氣阻力Fw強相關，根據公式：Fw= CDAua2/ 21.15（CD為空氣阻力系數，A為迎風面積，ua為車輛速度）可以初步判斷出整車的空氣阻力大是該車滑行阻力大的原因，也是導致油耗偏高的主要原因。

為了分析空氣阻力的大小，以及駕駛室形狀對空氣阻力的影響，對該車駕駛室的模型以及增加導流罩的駕駛室模型做CAE對比分析，以下是模型對比的結果：

圖2 駕駛室模型空氣流場分析

表4 空氣阻力系數對比

從分析的結果來看，帶導流罩的車輛空氣阻力系數CD明顯比不帶導流罩的小很多，根據空氣阻力的計算公式: Fw= CDAua2/21.15,在高速段，CD值的降低對整車的行駛阻力的降低有很大的幫助。

因此，鑒于分析的理論結果，我們將該車安裝導流罩，再次進行滑行試驗，滑行試驗結果的對比如下：

表4 滑行阻力數據對比

我們將帶導流罩的滑行數據輸入CRUISE軟件再次進行驗證，對帶導流罩的狀態與該車原本的狀態進行對比，結果如下：

表5 CRUISE計算結果對比

通過CRUISE軟件的計算結果，可以看出帶導流罩狀態下，整車的等速油耗都有不同程度的降低，特別是在80km/h-90km/h的高速段，油耗的降幅達到3L以上，通過CRUISE軟件的計算結果也證明了空氣阻力的降低對油耗作用非常明顯，同時采用帶導流罩的滑行數據，整車的交通部綜合油耗下降了2.5L，有效的降低了整車的油耗。

4、整改后試驗驗證結果

通過CRUISE軟件的計算分析，初步得出了帶導流罩的優化效果，為了進一步的驗證新狀態的動力性經濟性優化效果，利用轉轂試驗室實際測量該車在不帶導流罩與帶導流罩狀態下的經濟性，試驗結果如下：

表6 實測油耗對比

從實測的試驗對比結果可以看出，在整車增加導流罩后次高檔以及最高檔的油耗都比原有狀態有所下降，交通部油耗降低了3.2L/100km。通過增加導流罩有效的降低了整車行駛阻力，同時也降低了整車的油耗。在將車增加導流罩交付用戶使用后，用戶使用一段時間后反饋車輛油耗百公里降低了2L左右，用戶對將油耗的整改非常滿意。

5、總結

綜上所述，在整車增加導流罩之后，整車的燃油經濟性明顯得到優化，整車綜合油耗明顯降低，由此也可以看出空氣阻力系數CD與駕駛室本身的造型有很大的關聯，在整車配置基本確定不變的情況下，通過優化整車的駕駛室造型，降低空氣阻力系數，對整車在實際使用過程中的行駛阻力還是有很明顯的作用，對油耗下降也具有明顯的作用。

[1] 王望予.汽車設計[第4版].北京:機械工業出版社,2006.5

[2] 余志生.汽車理論[第5版].北京:機械工業出版社,2009.3.

[3] 蘇琴.發動機與汽車動力性.燃油經濟性匹配的計算機模擬[D].天津:河北工業大學,2000.

Analysis and optimize of heavy truck’s air deflector effect to dynamic and economic

Zou Xinghui

( Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd., Anhui Hefei 230061 )

Abstrcat: Heavy truck’s cab varies from each other, and effects a lot to car resistance. Car resistance directly effect to car’s dynamic and economic. In order to deal with the problem of high fuel consumption and of 4×2 heavy-duty trucks. This article will start from the development of heavy vehicles, and also combine the matching optimization measures. During this process, we use CRUISE to simulate and analyst. AT last, by using test measurement to validate the economical level of the whole car. Through these method to improve the market competitiveness of products.

dynamic; economic; matching; optimization

U463.5

A

1671-7988(2016)07-133-03

鄒興輝，現就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心。