皮卡动力选型及匹配优化研究.docx

《皮卡动力选型及匹配优化研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《皮卡动力选型及匹配优化研究.docx（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、皮卡动力选型及匹配优化研究 摘要：以某款皮卡的动力性、经济性和排放特性为优化目标，利用GT-Drive软件建立整车静力学、运动学和动力学仿真模型，运用仿真模型开展了动力选型匹配再优化探讨。探讨得到：在三款可选的发动机中，该皮卡搭载T20发动机的各项动力性指标最好，不同载荷下的一百零一公里综合油耗均最低；三款发动机的裸机排放都未能达到国IV和国V排放标准，须要采纳尾气净扮装置才能达到国V标准。探讨表明，皮卡可通过动力选型匹配再优化的途径，实现既能满意动力性的要求又能降低油耗、削减排放，从而达到将来节能减排标准。 关键词：动力选型；匹配优化；节能减排；GT-Drive 中图分类号：S 7348文献

2、标识码：A文章编号：1011-005X01-0048-06 Study on Power Selection and Matching Optimization of Pickup Yang Hanqian1，Hu Changzuo2，Wu Jiayu2，Yan Yonglin1 Abstract：Taking the performances of power，fuel economy and emission as optimization goals，the simulation models of statics，kinematics and dynamics of a pickup

3、vehicle were built by using GTDrive software.On this basis，the engine power selection and matching optimization were conducted by adopting the models.The results showed that the pickup vehicle had the best power performance and the lowest fuel consumption per 101km when it was assembled with T20 eng

4、ine among three optional engines.The original emission of all three engines cant meet the stage V emission standard of China only if all of them were equipped with exhaust gas purification devices.The results also indicated that the multiple goals of satisfying power requirement，reducing fuel consum

5、ption and toxic gas emission can be achieved on pickup vehicle by the method of engine power selection and matching optimization，which is beneficial for energy conservation and emission reduction. Keywords：power selection；matching optimization；energy saving and emissions reduction；GTDrive 引言 随着我国农业现

6、代化的发展，农村土地实施集约化经营的政策逐步推广，农夫的生活水平渐渐提高，皮卡将成为一种重要农产品物资运输工具和乘用工具1。同时，将来我国即将全面执行排放要求更低的国五排放法规和实施更为严苟的第四阶段燃油消耗标准。越来越严格的排放法规和车辆更低燃料消耗量限值标准，这就要求皮卡既要具备强劲的动力，又要具备良好的经济性和排放性，但是动力性、经济性和排放性是具有肯定的相互制约性2。因此，这给皮卡车型的动力选型匹配带来艰难的挑战。 为了提前应对将来节能减排法规要求，须要对动力选型和传动系统匹配再优化探讨。本文以某款皮卡的动力性、经济性和排放特性为优化目标，建立了整车静力学、运动学和动力学仿真模型，运用

7、仿真模型开展动力选型匹配优化探讨，在满意原车各项动力性能的前提下寻求改善整车的燃油经济性和排放性。 1整车动力学和运动学建模 11整车动力学、运动学建模基本理论 整车运动学和动力学建模的目的是分析整车的基本性能，主要有动力性、经济性和排放特性，建模主要应用受力平衡、牛顿其次定律和功率平衡等基本原理3。 12整车和选型发动机基本参数 在创建整车的运动学和动力学模型时须要运用的整车结构和技术参数见表1。 首先初选出了两款发动机，该两款发动机的功率与原车所搭载的发动机功率相当。三款发动机的名称分别为T30A ，T30B和T20，其基本技术参数见表2。 13整车系统仿真模型 汽车的动力学模型是指在驾驶

8、员限制发动机油门为全开状态下，车速由发动机工作状态和档位限制所确定，主要是为了分析整车的加速性能和最高车速等。本皮卡动力学仿真模型中含有驾驶员、发动机、离合器、整车、轮胎、道路和环境等模块，以及模块之间信号传递传感器和模块之间的连接关系，如图1所示。 汽车的静力学分析是指车速恒定时，依据发动机额定扭矩、受力平衡和功率平衡以及车速和发动机转速的对应关系，可计算得到最大爬坡度和最大承载质量等性能参数。 14仿真模型验证 通过运行上述仿真模型可得到皮卡的主要性能参数，将此类参数与试验数据进行对比，见表3。从表3可知，最高车速和油耗的仿真结果与实测值完全一样，综合油耗的误差在1%以内；最大爬坡度仿真结

9、果要比官方公布值大40%左右，这是官方公布值一般要比该车的实际爬坡度要小的缘由。这说明所创建的仿真模型是精确的，确保了后续动力选型和匹配优化的探讨结论牢靠。 2整车搭载不同发动机动力性、经济 性及排放性仿真分析21整车动力性仿真分析 满载和空载的动力特性参数见表4，从该表可知，该皮卡搭载T30A的最高车速和爬坡实力都优于T30B，搭载T20发动机的各项动力性能参数都优于前两者。尽管T20发动机排量只有20L，但是由于采纳了两级增压技术，使得发动机的单位体积发出的平均有效压力远远高于前两者的值。假如单以动力性能优劣来选配发动机，则该皮卡搭载T20发动机的动力性最好。 22整车经济性仿真分析 22

10、1全负荷加速油耗仿真分析 尽管全负荷加速油耗不能代表整车的实际燃油经济性，但是可反映出整车在加速过程的油耗特性。从表5可知，皮卡搭载三款发动机的全速全负荷加速折合一百零一公里油耗相差甚小；搭载任何一款发动机的空载油耗与满载油耗基本一样，这是因为不管空载还是满载，在全负荷加速时，整车的负载对油耗影响甚小。 222综合油耗仿真分析 本文所探讨的皮卡属于轻型商用车，质量小于3 500 kg，我国工信部规定其道路综合油耗采纳NEDC循环工况进行测试。NEDC循环工况是特地设计用于评估车辆的排放水平和燃油经济性，它由怠速、加速、减速和等速等工况组成，其中怠速时间比例最高，其次是等速时间。基于所建立的运动

11、学仿真模型，开展了空载和满载两种载荷在NEDC循环工况下的燃油经济性和排放特性分析6-8。在运动学仿真分析中采纳的换挡策略见表6，即不管整车搭载哪一款发动机，换挡策略都一样。此外，经济性仿真分析中路面坡度设为0。 232综合工况排放仿真分析 通过运动学仿真分析不仅可以得到整车的综合燃油消耗量，还可以得到各种有害物质的排放量。表9为皮卡分别搭载三款发动机在NEDC循环工况下的各种有害物质的排放量，表中还给出了国家第IV和第V阶段排放限值。从该表可知，该皮卡搭载原动力的裸车排放不能达到国IV标准，在加装尾气净化器后可满意国IV排放标准，但是仍未能满意国V排放标准。假如搭载T30B或T20发动机，则

12、须要采纳尾气净扮装置来降低各有害排放物的排放量。其中，搭载T20发动机整车NOx、CO和THC都比搭载T30B的低，但颗粒排放量恰好相反。 3结论 整车在全速全负荷加速时，无论搭载哪一款发动机，整车的负载状况对油耗和有害气体排放量影响甚小。 三款发动机中，该皮卡搭载T20发动机的各项动力性指标最好；且搭载T20发动机在NEDC循环工况下的空载和满载两种负荷的一百零一公里综合油耗最低，经济性最好；变速器和换挡策略对降低油耗有进一步优化的潜力。 该皮卡搭载原动力加装尾气净扮装置满意国IV排放标准，但是不能达到将来国V排放标准；该皮卡搭载T30B和T20两款发动机的裸车排放都不能达到国IV和国V排放

13、标准。要满意国V排放标准该皮卡无论搭载哪一款发动机，都必需加装微粒捕集器来大量降低颗粒排放量。 农用皮卡可通过动力选型匹配再优化的途径，实现既能满意动力性的要求又能降低油耗、削减排放，从而满意将来市场要求。 【参考文献】 1冯启高，毛罕平.我国农业机械化发呈现状及对策J.农机化探讨，20222：245-248. 2林学东.汽车动力匹配技术M.北京：中国水利水电出版社，2022. 3余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2022. 4宁予.基于GT-Drive的微型汽车动力传动匹配分析及优化D.武汉：武汉理工高校，2022. 5曾文梅.一种全地形车用电磁阀限制二四驱切换差速前桥的探讨J.林业

14、机械与木工设备，2022，41：32-35. 6国家环境爱护总局，国家质量监督检验检疫总局.GB183523-2022轻型汽车污染物排放限值及测量方法S.北京：中国环境科学出版社出版，2022. 7国家环境爱护部，国家质量监督检验检疫总局.GB183525-2022轻型汽车污染物排放限值及测量方法S.北京：中国环境科学出版社出版，2022. 8杜青，杨延相，郑伟，等.机动车排放测试循环特性分析及适用性评价J.内燃机学报，2002，20：403-407. 9李阳，郭秀荣，金帆，等.可抓卸式柴油机尾气颗粒捕集器研制及安装J.林业机械与木工设备，2022，41：39-41. 10Hallstrom

15、K，Schiavon J.Euro IV and V diesel emission control system review R.SAE Technical Paper 2022-01-2617，2022. 11Konieczny R，Muller W，Cherington B，et al.Pre-turbo charger catalyst-catalytic performances on an Euro V type diesel engine and robust design developmentR.SAE Technical Paper 2022-01-0768，2022.

16、12Mayer A，Kasper M，Mosimann T，et al.Nanoparticle-emission of EURO 4 and EURO 5 HDV compared to EURO 3 with and without DPFR.SAE Technical Paper 2022-01-1112，2022. 11Magurran A E.Ecological Diversity and its MeasurementM.Princeton：Princeton University Press，11018. 12Braak C J，Smilauer P.CANOCO Refere

17、nce Manual and CanoDraw for Windows users guide：software for canonical community ordinationM.Biometris，Wageningen，2002. 13Konstantinov S R，Zhu W Y，Williams B A，et al.Effects of fermentable carbohydrates on piglet facial bacterial communities as revealed by 16S ribosomal DNAJ.Fems Microbiology Ecolog

18、y，2003，43：225-235. 14周丽霞，丁明懋.土壤微生物学特性对土壤健康的指示作用J.生物多样性，2022，15：162-173. 15Miah M Y，Kanazawa S，Chiu C Y，et al.Microbial distribution and function across wheat rhizosphere with oxamide and ammonium sulfate as N sourcesJ.Soil Science and Plant Nutrition，2000，46：787-796. 16吴林坤，林向民，林文雄.根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互

19、作关系探讨进展与展望J.植物生态学报，2022，38：2101-310. 17Sekiguchi H，Tomioka N，Nakahara T，et a1A single band does not always represent single bactedal strains in denaturing gradient gel electrophoresis analysisJ.Biotechnology Letters，2001，23：1205-1208. 18Murray A E，Hollibaugh J T，Orrego C.Phylogenetic composition of

20、bacterioplankton from two California estuaries compared by denaturing gradient gel electrophoresis of 16SrDNA fragmentsJ.Applied Environmental Microbiology，11016，62：2676-2680. 19Singh G，Mukerji K G.Root exudates as determinant of rhizospheric microbial biodiversityA.In：Mukerji KG，Ma-noharachary C，Si

21、ngh J eds.Microbial Activity in the RhizosphereM.Berlin：Springer，2022. 20Gadkar V，David-Schwartz R，Nagahashi G，et al.Root exudate of pmi tomato mutant M161 reduces AM fungal proliferation in vitroJ.Fems Microbiology Letters，2003，223：193-1101. 21王树起，韩晓增，乔云发.根系分泌物的化感作用及其对土壤微生物的影响J.土壤通报，2022：38：1219-12

22、26. 22Wu H W，Haig T，Pratley J，et al.Allelochemicals in wheat：cultivar difference in the exudation of phenolic acidsJ.Journal of Agricultural & Food Chemistry，2001，49：3742-3745. 23Wollenweber E，Heich B，Mann K，et al.Lipophilic exudate constituents of some Rosaceae from the Southwestern USA J.Zeitschri

23、ft fur Naturforschung，11016，51：296-300. 24孙备.绿叶冬青中抗微生物作用的三萜类化合物及其抗真菌作用机理J.国际中医中药杂志，2000，22：102-103. 25Bardgett R D.The diversity of life in soil.In Bardgett RD ed.The Biology of Soil.A Community and Ecosystem ApproachM.New York：Oxford University Press，2022. 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页