·8·内燃机与配件浅谈整车动力总成的匹配刘灵曰王三大（一汽海马汽车有限公司，海口570000）摘要院动力总成的匹配研究是当今各主机厂重点研究的工作，本文主要介绍在动力总成匹配工作中可以通过对发动机、变速器、速比及换挡规律等模块来进行研究。关键词院汽车；动力总成；研发流程0引言随着能源供给的日趋紧张，油耗法规的日趋严格。然而，降低油耗又要保持良好的汽车动力性，是当前主机厂提升整车魅力的重要工作，也是当前主机厂急需解决的关键问题。由于发动机工作区域在整车动力性与经济性对应区域体现是不同的，传统动力汽车的动力性与经济性又是一匹配工作，都对矛盾体。传统方式的整车动力总成的搭载、因此，如何平是为了整车动力性与经济性之间取得平衡，衡这对矛盾体这也是当今主机厂重点研究的工作。经济及排动力总成匹配的好坏直接影响了整车动力、放等性能。因此，动力总成的合理匹配是整车开发工作的关键，如何将整车的性能开发目标分解到动力总成甚至其零部件的性能目标和设计目标上，实现合理的系统匹配，掌握动力总成的匹配及优化方法，模拟仿真技术的应用等，这些都是动力总成匹配研究的重要课题。1动力总成研究发展趋势从各大车展、汽车网站等渠道都可以了解到各大车企对动力总成的重视程度及企业对动力总成的发展趋势。在动力总成主推的技术上，每一届上海或北京国际车展都会有主机厂推出动力总成的技术路线，例如马自上汽“CUBE-TECH”达创驰蓝天技术、大众蓝驱技术、技术等，这些技术路线基本上都是以动力总成为主体研究福特、大改善动力性、经济性的技术。在发动机技术上，众、上汽、奇瑞、长安、华泰、吉利、海马等企业都纷纷推出了小型化增压发动机、缸内直喷增压高性能发动机。另外，还有多家国内自主品牌车企还推出了DCT、多档位AT变速器等等。总体而言，未来几年汽车动力总成还是以传统动力为发动主，其发展趋势将是以提高发动机燃烧效率的利用、加上辅助新机小型轻量化、提高变速器的传动效率为主，[4]张永利，王永，苑吉友.汽车发动机悬置隔振测试及研究[J].（自然科学版），：合肥工业大学学报2007，30（增刊）90-93.张丰利.汽车NVH正向设计中的系统模态[5]陈剑，穆国宝，匹配策略研究[J].汽车工程，2010，32（5）：369-372.丁渭平.汽车NVH性能测试技术流程[J].实验室研[6]杨明亮，究与探索，2010，29（10）：29-31.张义民.阶次跟踪技术及其在汽车NVH中[7]张守元，李鹤，的应用[J].轻型汽车技术，2009（4）：14-17.吕振华.汽车动力总成隔振难点与被动悬置改进[8]范让林，技术（启停、能力回收等）的应用，优化动力总成的匹配（换，以动力总成挡规律、整车工况与发动机工况的对应区域）为主推技术，总体把控动力总成匹配优化的研究依旧是未来几年动力总成的发展方向。2动力性经济性评价方法最大爬坡度和加速动力性评价指标主要是最高车速、循环工时间为主；经济性评价指标主要是等速工况油耗、（NEDC、况油耗WLTC、FTP-75、JA10-15）为主。一般来说，整车动力性主要是体现发动机的外特性，经经济性主要是体现发动机的万有特性。但整车动力性、济性的体现时，发动机运行工况无法覆盖万有特性的全部工况。即实际行车时不会使用到的发动机的全工况，理想的状态是评价体系的发动机工况与实车发动机工况相同。在研究这也就是我们研究动力总成匹配优化的重要工作。进而各个击这项工作过程中，需要将性能目标进行分解，破进行优化，评价指标如表1所示。表1动力性经济性评价指标序号1234567评价项目最大爬坡度二档最大爬坡度最高车速最高档最高车速次高档最高车速换挡全负荷加速（0-100km/s）三挡（D挡）30km/h-80km/h全负荷加速时间四挡（D挡）50km/h-100km/h全负荷加速时间三挡（D挡）80km/h-120km/h全负荷加速时间百公里综合油耗最高档（D挡）120km/h油耗最高挡（D挡）100km/h油耗最高挡（D挡）90km/h油耗最高挡（D挡）60km/h油耗次高挡（D挡）30km/h油耗目标逸逸%km/h臆s101112131415臆L/100km技术[J].汽车技术：2009，404（5）：18-22.[9]时培成.汽车动力总成悬置系统隔振分析与优化研究[D].合肥：合肥工业大学，2010.向上，等.白车身结构NVH优化技术研究[10]黄宗斌，严莉，[J].噪声与振动控制，2015，35（2）：80-85.[11]范习民，陈剑，宋萍，高煜.基于系统工程原理的汽车NVH正向设计流程[J].机械工程与自动化，2008（1）：193-195.合肥工业[12]韩晓峰.几种汽车NVH试验方法研究[D].合肥：大学，2008.InternalCombustionEngine&Parts3动力总成匹配优化的方案经济整车性能的直观表现主要为动力性、性，动力经济性的优化理论主要是通过整车行驶方程式和油耗理论计算法确定，详见公式从行驶方程式可知途径（1）。若需提升动力性，一为降低阻力。而增有两点，一为增加驱动力，加驱动力又可从提升发动机扭矩、增大速比、提高传动效率、减小轮胎半径入手。（1）优化动力性、经济性的技术路线总体来说主要有两方面：整车、动力总成。整车方面优是实现轻量化、优化迎风面积，降低风阻、提高传动效化轮胎，降低滚阻、优化底盘件，率及降低摩擦系数等等；动力总成方面，提升发动机、变提高燃烧效率的利用速器性能，优化动力总成的匹配，率及传动效率等等，本文只针对动力总成匹配优化进行介绍。3.1发动机的优化选择合在整车开发中，发动机的选择是至关重要的，并且发动机的优适的发动机是整车动力总成匹配的基础。化也是整车动力性、经济性最重要的优化方向。在动力总扭矩必须与整车重量匹配，成的匹配过程中，发动机功率、出现，要兼顾发动要满足动力性要求，避免“小马拉大车”发动机主要的工作机的功率和扭矩。在整车实际运行中，范围一般在3000rpm以下，在匹配过程中要重点关注和优化3000rpm以下区间的发动机性能。一般在动力总成开发初期，一般都先进行模拟计算，是利用AVL-Cruise、GT-SUITE软件计算分析，在软件模型的数据填写中，发动机模块需要的数据主要是万有特性曲线，而数据的准确性关系到计算结果的精度。因此，在应如对发动机测试用发动机的数据时先确认发动机的状态，应用了哪些先进技术、是环境、样机状态、电喷匹配状态、否用整车的进排气系统台架测试等信息。优化内燃机性能的所有技术均体现在如何完善内燃即提高热效率（直喷、增机进气、燃烧、做功这几个环节，·9·图1发动机新技术改善方向压、VVT、EGR等）和降低能耗（电子水泵、电子节温器、降，详细如图1所示。摩擦系数技术等）在发动机的优化过程中，一般方案就是通过应用新技图2为对一款自术去提高热效率及降低发动机附件损失。然吸气汽油机性能提升技术路线示意图。图2发动机性能提升技术路线3.2变速器的优化主要体现变速器对整车动力性、经济性有很大影响，换挡规律四个方面。在变速器类型、传递效率、速比、类型决定了它的传动变速器效率与其类型息息有关，图3不同类型变速器的油耗差异·10·内燃机与配件3.2.2换挡规律优化档位特性对整车动力性、经济性有着很大影响。一般其主要来说，自动挡的车型才会涉及到换挡规律的优化，是对换挡规律的制定，而自动挡车型匹配其实就是对换挡规律的制定，也是确定档位的主要工作。从动力性、经济性角度看，中低油门时换挡规律应能够保证选择合适的档位使得发动机尽可能多的工作在高提高发动机转速以保证效区，大油门开度时应降低档位，如图4所示。整车具有足够的加速能力，手工配凑和采用GSP换挡规律制定主要有两种方式：工具生成。手工配凑换挡规律，主要是基于对标及现有换挡规律数据积累，结合换挡规律map的特性初定规律，代入初定再根据计算结果及过规律进行整车动力性、经济性计算，程数据对换挡规律map进行调整，最终得到仿真换挡规律后，进行驾驶性的优化标定。GSP工具生成方式是采用AVL-Cruise软件自带的换挡规律生成工具，通过GSP模块设置定义生成换挡规律的边界条件，由软件自动生成换挡规律map。GSP是Cruise自带换挡规律制定模块，可以生成所需的换档规可根据律、液力变矩器锁止规律以及相应的驾驶性范围，通过在已有排放和油耗的约束对变速器的状态进行优化。的整车性能仿真模型的基础上新建GSP任务，并进行相应设置，达到换挡规律制定的目的。4总结覆盖技术面广、具有较动力总成匹配是一个复杂的、大技术难度的过程，动力匹配过程既要满足整车技术目标，还有满足顾客对汽车魅力质量的需求。通过优化动力性、经济性的途径有很多种，降低风但动力总成匹配阻、整车轻量化、应用低滚阻轮胎等等，变的好坏程度是平衡动力经济性的重中之重，发动机、也是当前各速器系统的选择、匹配优化进行分析研究，文章中的动力大主机厂提升汽车品质魅力的重大课题，总成研究内容基本上是目前行业内动力总成匹配的经验总结。参考文献院[1]刘玉梅主编.汽车节能技术与原理[D].吉林大学，机械工业出版社.[2]吴光强主编.汽车理论[D].上海交通大学，人民交通出版社，2007.[3]林学东编著.汽车动力匹配技术[M].中国水利水电出版社，2010.[4]贝尔恩德.海森英等著.汽车行驶动力学性能的主观评价[M].人民交通出版社，2010.[5]UrbschatMV,BernhartW.Powertrain2020-TheFutureDrivesE-lectric:RolandBerger.2009.09.15.[6]L.Y.TongandL.P.An.Incrementallearningofdecisionrulesbasedonroughsettheory[C].inProceedingsofthe4thWorldCongressonIntelligentControlandAutomation,vol.1,Shanghai,PressofEastChinaUniversityofScienceandTechnology,June2002:420-425.效率，传动效率的损失主要与变速器油、离合器滑磨、硬件从而影结构有关。传递效率低会导致扭矩和能量的损失，在变速器的应用响到整车的动力性、经济性。一般来说，但有研究机构表明，上，手动变速器比自动变速器要省油，在不同车型及不同级别的车型里面，DCT变速器才是最省油的，详见图3。在整车开发过程中，对现有变速器优化的方案一般是通过优化速比和换挡规律来改善整车的动力性及经济性。3.2.1速比优化速比是由各档速比、主减速比和轮胎滚动半径共同而速比组成，改变任何一个，都会影响到总速比的大小，对动力性和经济性又有着最直接的影响。在调整时必须要谨慎，在速比的优化时一定是要以满足动力性为前提，坚决不能以降低速比来满足经济性的匹配优化方式。因优化10%的油耗，为通过降速比，常常损失20-30%的整爬坡、离合器寿车动力性。而且降低速比还会带来起步、档位数不同，动命、换挡冲击等等一系列问题。一般来说，力性、经济性也会有所不同，通常档位越多对动力性、经济性越有利，但成本和匹配难度会成为多档位变速器选择的阻力。在速比优化上，有手动配凑和DOE自动优化两种方式。在手动配凑速比优化上是根据离合器滑磨功（MT）、最低稳定车速、相关车型总速比等情况来初定一组总速然后比，接着结合各档档间比范围确定各档速比的范围，通过解析NEDC工况需求，结合发动机的map图，计算各档在该范围内的最优速比值，计算初定速比下的整车动力性、经济性，得到最终初定速比后进行工程化分析。DOE自动优化方式分两种情况，一种为采用平台化变速器，采用解算软件DOE计算的方式优化主减速比；采用多目标优化集成平台另一种为采用全新速比优化，通过I-DOE方式。在多目标优化集成平台DOE方式中，SIGHT与Cruise软件集成，即输入输出文件配置和解算软件进行设计目标及边界条件的定义，包括定义DOE解算算法及步长。然后再优化结果存储设置，通过监视器设置来运行DOE优化仿真，最后再对优化结果进行后处理。图4某车型动力性与经济性对应发动机工作区域
