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[发动机] 整车研发中的动力总成匹配研究

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发表于 2020-8-17 15:44:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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【汽车材料网】整车研发中的动力总成匹配研究
刘攀,孙永飞,陈贺峰,罗文静
(卡莱弗(山东)汽车科技有限公司,山东 日照 276800)
摘 要:社会经济在持续发展的过程当中,也给各行各业提出了更高的要求,尤其是对节能以及环保行业的要求更高。为了保证汽车产业的发展不因此而受到影响,那么该产业就需要积极的面对各种各样的挑战。文章通过研究汽车的动力总成系统匹配技术,将各种高新技术充分应用进去,使动力总成系统的作用能够充分发挥出来,以上内容还需要更多的学者进行研究,从而提出更多的改进意见。
关键词:整车研发;动力总成匹配;发动机
1 动力总成匹配研究的具体发展趋势
为了更好地了解汽车企业对于动力总成的重视程度,大家可以通过各种各样的渠道来进行了解,比如各大城市的车展,或者是查看汽车企业的官方网站等等。在研发和推广动力总成匹配过程当中,主机厂会在车展当中推出一系列的相关技术路线,而且所推出的这些技术路线都是在研究动力总成匹配的基础上,对动力性以及经济性的技术进行改善。在针对发动机技术进行研究的时候,各大汽车企业纷纷研发出了各种各样高性能的发动机,比如小型的增压发动机,或者是缸内直喷增压高性能发动机等等。除此之外,国内很多家拥有自主品牌的汽车企业还推出了多档位AT 变速器。
总而言之,未来几年在针对整车进行研发的过程当中,主要还是把传统动力放到第一位,未来的发展重点还是使发动机的燃油效率能够得到提高,同时使发动机变得更加轻巧,使变速器的传动效率能够得到进一步地提升。再把一些辅助性的新技术充分应用起来,确保动力总成匹配能够得到充分优化,把动力总成匹配放在第一位,进而对技术进行推广。
2 对于动力性经济性的具体评价方法
在对汽车的动力性进行评价的时候,主要还是针对汽车能够达到的最大速度、加速时间或者是最大的爬坡度等几个方面。
通常情况下,汽车整体的动力性主要是通过发动机的外特性体现出来的,而经济性所体现的方面则是发动机的万有特性。在针对汽车整体的动力性以及经济性进行体现的时候,发动机的实际运行情况没有办法彻底地体现万有特性的实际情况。汽车在实际行驶的过程当中,不会受到发动机全工况的影响,为了保证评价体系趋于理想的状态,那就要确保发动机的全工况与汽车在行驶过程当中的发动机全工况完全相同,同时这也是研究动力总成匹配过程当中最为重要的一项工作。在针对这个工作进行研究的时候,需要对汽车每一个性能的目标进行分解,然后再逐个击破,最终实现性能优化,具体的评价指标如图1 当中所示。

图1 动力性经济性评价指标
3 动力总成开发工具平台的建立
为了确保动力总成系统匹配的顺利优化,首先在运作过程当中必须要保证汽车的高性能以及准确等特点,进而建立起一个高效、有用的动力总成开发平台。针对汽车各个方面的性能进行研究和比较,同时还要对汽车驾驶的舒适性进行评价,而且还要对汽车尾气的排放量进行权衡,最终选出性价比以及性能最优良的汽车品牌。在建立平台的过程当中,必须要选择一个合理的测量标定工具,确保平台的公平公正。这个工具首先要具有质量方面的保证,同时还要确保其各方面的性能都非常优秀。试验平台会根据不同的车型选择不同的测量标定工具,作为汽车市场当中性能比较稳定的一种车型,奔驰车的特点也非常的明显,它在城市当中属于中高端的SUV。在搭建整个平台的时候,不仅仅需要充分了解发动机的电控系统,同时还需要了解汽车的运行保障系统。除此之外,对于汽车的电控辅助方面也需要进行重新构建。
4 对整车研发中动力总成匹配的具体优化方案
汽车整体的性能主要是通过动力性以及经济性表现出来的,其表现的方式也非常的直观,动力经济性的优化理论需要通过公式表现出来,具体的计算方法主要就是针对汽车行驶过程当中的方程式以及油耗理论来确定。
在针对动力性以及经济性的技术路线进行优化的时候,主要就是从以下两个方面入手:整车以及动力总成。整车方面首先是通过实现发动机的轻量化,使迎风面积得到优化;其次是在降低风阻的基础上,还能够优化轮胎;最后就是降低滚阻,使汽车的底盘零件能够得到优化,在提高传动速率的基础上,还能够大大降低摩擦系数。而动力总成方面则主要是确保发动机以及变速器的性能可以得到更进一步的优化,使动力总成的匹配得到优化,进而提高汽车的燃油效率以及传动效率等等。
4.1 针对发动机进行优化
在针对整车进行研发的时候,首先需要选择一个最为合适的发动机,这是非常重要的一步,同时也是整车动力总成匹配的基础性工作。而且,对汽车的发动机进行优化,也就是对汽车整体的动力性以及经济性进行优化。在针对整车的动力总成匹配进行研究的时候,发动机的功率以及扭矩必须和汽车整体的重量相匹配,同时还要满足汽车动力性方面的相关要求,避免出现发动机与汽车整体不匹配的情况出现,对于发动机的功率以及扭矩必须兼顾。汽车在实际行驶的过程当中,发动机的工作范围通常处于3000rpm 以下,因此在对其进行匹配的时候,一定要对3000rpm 以下的发动机性能进行重点的关注。
一开始在针对动力总成匹配进行开发的时候,通常都是先使用软件进行模拟计算分析,在填写数据的过程当中,需要把万有特性曲线数据填入到发动机模块当中,这些数据会直接影响到计算的结果,因此必须要保证数据的准确性。在应用发动机的数据之前,首先需要对发动机的状态进行确认,比如对发动机进行环境测试,对样机的状态进行检查以及发动机都使用了哪些比较先进的技术等等。为了能够使内燃机的性能得到优化,就需要对内燃机进气、燃烧以及做功这三个环节的技术进行完善,在提高热效率的基础上,使能耗不断降低。在优化发动机的过程当中,主要就是采用一些新技术使热效率得到提高,同时使发动机的附件损失降到最低。
4.2 针对变速器进行优化
汽车整体的动力性以及经济性同时还受到变速器的影响,具体的影响因素主要就是以下四个:变速器的类型,变速器的传递效率,变速器的速比以及它的换挡规律。
变速器的类型与传递效率是紧密联系在一起的,变速器的类型决定了它具体的传递效率,而传递效率又离不开变速器的硬件结构。如果传递效率比较低的话,那么扭矩和能量就会受到影响,最终影响的就是汽车整体的动力性以及经济性。通常情况下,和手动变速器相比,自动变速器更加费油,但是根据相应的研究结果表明,汽车的车型以及级别不同,变速器的耗油情况也盐酸不一样,相对而言,最省油的变速器是DTC。在针对整车进行开发的时候,通常是针对速比以及换挡规律进行优化,从而实现对变速器的优化,最终使汽车的动力性以及经济性得到改善。
4.3 针对速比进行优化
速比的组成部分主要包括三个,分别是各档速比、轮胎的滚动半径以及主减速,这三个因素当中的任何一个发生改变,那么总速比的大小就会受到影响,进而汽车的动力性以及经济性也会产生变化。因此,在调整速比的时候,一定要更加地谨慎小心,优化速比的前提一定是为了满足汽车的动力性要求,如果是为了满足汽车的经济性而降低速比的话,那么这种方式是坚决不可取的。因为通过这种方式来使油耗得到优化的话,那么汽车整体的动力性就会受到非常严重的影响。而且速比一旦降低,那么汽车的各方面性能都会受到影响,比如离合器的使用寿命,换挡冲击等等。通常情况下,汽车的档位数不一样,那么汽车的动力性以及经济性也就不一样,档位越多,对于汽车的动力性以及经济性来说就越有利,但是在选择多档位变速器的时候,资金成本和匹配的难度会成为巨大的阻力。
在优化速比的时候,可以选择两种方式,分别是手动配凑以及DOE 自动优化。手动配凑速比优化主要是根据离合器的滑磨功以及相关车型的总速比情况,先确定下来一组总速比,然后再计算出汽车的最优速比值,最终对速比进行工程化的分析。
5 结束语
整车的动力总成匹配过程比较复杂,这主要是因为它涉及到的技术非常多,而且技术的难度也相对较高。动力总成匹配不仅仅要使汽车各方面的技术目标能够得到满足,同时也要满足客户们的相关需求。除此之外,针对汽车的动力总成匹配进行研究,能够在促进汽车产业发展的基础上,为低碳环保产业做出相应的贡献,为汽车行业的技术改进带来一个全新的方向,从而使汽车产业能够向低耗能、高性能的方面进行更加有效地发展。
参考文献
[1] 王小龙,郭凡,张博.纯电动轻型载货车动力总成计算匹配及控制策略研究[J].汽车实用技术,2019(22):36-38.
[2] 杨建军,刘双喜,张先锋.乘用车动力总成的能量损失及匹配研究[J].中国汽车,2019(09):28-33.
[3] 胡济民.动力总成悬置系统与整车NVH 匹配技术研究[D].吉林大学,2019.
[4] 刘灵,王三大.浅谈整车动力总成的匹配[J].内燃机与配件,2018(13):8-10.


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