智数汽车大数据麦克恒通汽车轻量化在线
查看: 1817|回复: 0
收起左侧

[变速器] 变速器档位数量对整车性能的影响分析

[复制链接]
发表于 2016-3-1 14:37:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
<

亲,赶快注册吧,有更多精彩内容分享!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
变速器档位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的关系,因此变速器档位数量的选择是变速器概念设计阶段的重要决策项之一。为精确分析档位数量对整车性能的影响,利用Crusie软件进行仿真计算。结果表明,DCT变速器,整车性能不仅与档位数量、速比长度有关,还与换档规律有关。
        中国政府已经发布了乘用车第三阶段油耗限值,并将于2015年开始强制实施。新的更加严厉的燃油消耗标准对汽车节油技术提出了新的要求。从变速器角度出发,提高技术水平,增加档位数,均可在一定程度上改善汽车的燃油经济性和动力性。
        DCT变速器是近年来快速发展并迅速市场普及的自动变速器,它通过控制两个离合器交替结合与释放,换档过程没有动力中断,使得换档平顺舒适。并且DCT变速器为机械齿轮传递转矩,与AT及CVT相比,具有较高的传动效率。本文基于某款MPV车型匹配6档或者7档DCT变速器进行性能对比分析,利用Cruise软件对整车性能进行仿真计算。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        整车动力学模型建立
        根据参考样车的基础数据建立整车动力学Cruise模型。GB Program模块控制DCT变速器升降档规律以及时间延迟,DCT Controller模型控制DCT离合器结合释放规律。不同的控制逻辑会对整车性能造成影响。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        6DCT/7DCT对比分析
        1.速比长度分析
        如表1所示,从速比长度看,7DCT较6DCT长约2.8%,对动力性及燃油经济性会更有益。从1、2阶阶比来看,6DCT、7DCT速比均符合常用设计要求。从1阶阶比来看,7DCT除1档阶比外均小于6DCT,即其换档舒适性优于6DCT。 
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析
 

        2.最高档速比分析
        从图1最高档等速工况点分布图可以看出,120km/h工况点基本位于比油耗最优区域,考虑到满载及超载情况,发动机负荷会上升,故认为6DCT、7DCT经济性继续优化(即减小最高档速比)空间较小。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        3.传动效率对比
        从DCT测试效率来看,在低负荷时效率较低,仅为80%~90%,而高负荷时效率为90%~95%。在相同车速下,7DCT相对于6DCT而言,发动机工作在较高负荷可能性增加,故其传动系效率略高(见图2)。
        仿真结果分析
        对于搭载DCT自动变速器的整车,其性能受到换档规律影响。为准确分析6档及7档变速器对整车性能的差异,分为手动模式及自动模式。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        1.按照手动模式分析
        (1)动力性分析
        如表2所示,动力性方面7DCT优于6DCT。原地起步时,按照一般使用习惯2000r/min进行换档,7DCT优于6DCT约9.3%。用6档进行超车加速时,7DCT优于6DCT约13.7%。
        (2)经济性分析(按照国标)
        如图3所示,根据GB 18352-2013要求,按手动模式时,NEDC循环第一部分采用1、2和3档进行;第二部分100km/h之后自由选择6档或7档,本次计算均选用最高档。
        如表3所示,采用手动模式,按照国标分析,两者循环油耗基本一致,但最高档等速油耗7DCT优于6DCT约0.3L/100km。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        (3)经济性分析(按照一般驾驶习惯)
        如图4所示,匹配6DCT在65km/h以后开始用到6档;匹配7DCT在65km/h时用到6档,在80km/h以后用到7档。在城市循环中,最高用到4档(6DCT)、5档(7DCT)。
        按一般驾驶习惯分析:在城市循环中,按照2000r/min换档, 6DCT可用到1~4档,7DCT可用到1~5档,二者升档点基本一致。总体看,匹配7DCT油耗略优于6DCT。而在市郊循环中,按照2000r/min换档,匹配6DCT/7DCT均可用到最高档,且换档点基本一致,7DCT在80km/h以后换为7档。根据速比影响,在80km/h以前,7DCT燃油消耗率略大;80km/h以后,7DCT燃油消耗率略小。总体看,二者的城郊高速工况循环油耗水平相当。因此,按一般驾驶习惯分析:6DCT与7DCT的NEDC循环油耗水平相当。
       

变速器档位数量对整车性能的影响分析

变速器档位数量对整车性能的影响分析

        2.按照自动模式分析
        升档基本原则设定为低负荷主要考虑经济性;高负荷主要考虑动力性。在低负荷时,以
        1500~2000r/min为升档转速,提前升档。根据发动机万有特性图,发动机在1500~2500r/min中等负荷为经济区域,故中等负荷,尽量覆盖1500~2500r/m区域。根据发动机外特性图,发动机1800~4000r/min时,最大转矩为280N.m,故高负荷时,以4000r/min为升档转速。降档基本原则,低负荷以1000r/min为降低点,延迟降档;高负荷时,在升档线基础上,偏移适当车速(见图5)
        3. 经济性分析
        按照换档规律分析:在城市循环中,6DCT/7DCT可用到1~5档,由于1~5档速比差距较小,且二者升档点基本一致。总体来看,匹配6DCT与7DCT城市油耗相当。而在高速工况循环中,6DCT可用到1~6档,7DCT可用到1~7档。在6DCT用到6档时,7DCT交替用到6档或者7档。因而,总体来看,6DCT与7DCT的市郊油耗相当。总体而言,按照自动模式分析:6DCT与7DCT的动力性及经济性相当。
        整车试验验证
        按照以上换档规律(根据驾驶性标定做适当调整),对匹配6DCT、7DCT样车进行整车转毂试验验证。结果如表4所示,除0~100km加速计算值与试验值误差较大外,其余项目误差较小,在5%以内。总体可认为,仿真分析与试验结果符合程度较高,匹配6DCT与7DCT,整车性能基本一致。
        结论
        本文基于某MPV车型匹配6档或者7档DCT变速器进行性能对比分析,利用Cruise软件对整车性能进行仿真计算,结果表明:
        1. 根据传统MT模式进行分析,匹配7档变速器经济性与6档变速器相当,但动力性优9.3%以上。体现了多档位长速比优势。
        2. 按照MT模式,采用一般驾驶习惯(固定转速换档)分析,油耗要小于国标规定模式。且换档转速越低,油耗值越小。可知实际使用时,如果增加换档提示,将有利于降低油耗。
        3. 根据自动模式分析,匹配6DCT与7DCT动力性与经济性基本相当。在动力性大幅度优于手动模式的情况下,其油耗值与手动模式按照一般驾驶分析所得油耗值基本相当,体现自动变速器优越性。
        综上,对于MT变速器,档位数量越多有利于整车性能;但对于DCT变速器而言,整车性能不仅与档位数量、速比长度有关,还与换档规律密切相关。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则