基于CRUISE的乘用车传动系统参数匹配与仿真

摘要

为了保证汽车能在不同条件下正常行驶,并具有良好的动力性、燃油经济性和排放性能,在汽车动力传动系统设计中,首要要确保传动系各部件之间以及与发动机之间良好的匹配。传统动力传动系统模型的建立方法较复杂,效率不高,不便于研究工作。采用专业仿真软件建模,建模过程简单,程序运行可靠、方便调试、结果准确。本文中采用AVL公司开发的CRUISE软件,对装备液力自动变速器的样车进行了动力性、燃油经济性的仿真分析,并与实测结果进行对比,进而验证了所建立的整车模型的正确性,在此基础上对传动系统参数进行了优化匹配分析,为改善液力自动变速传动系统性能奠定了一定的基础。具体研究内容如下:
　　 (1)论述了汽车动力传动系统匹配的国内外研究现状及发展趋势。在汽车动力学分析的基础上,对汽车动力性、燃油经济性和排放性能的评价指标进行了阐述,分析变速器传动比、主减速比及换挡规律对汽车性能的影响,为传动系统的优化匹配奠定基础。
　　 (2)介绍了CRUISE软件的功能特点,详细分析主要模块的结构及设置方法,对仿真任务及其参数设置,以及软件的操作流程进行了研究。
　　 (3)建立了基于CRUISE软件的整车动力传动系统数学模型,根据样车整车参数,对各仿真模块进行了设置。定制了动力性和燃油经济性仿真任务,通过仿真结果与样车实测结果的对比分析,验证了所建立仿真模型的正确性,为利用CRUISE进行传动系统优化做好了准备。
　　 (4)在介绍优化算法发展及基本原理的基础上,建立了以动力性和经济性为优化目标的综合优化目标函数。结合MATLAB软件,应用粒子群算法,对样车变速器传动比及主减速比进行了优化计算,通过优化前后仿真结果的对比,证明了优化后的传动比能够明显改善整车综合性能,最后选取了一组传动比作为最终优化结果。
　　 (5)在对CRUISEGSP任务模块进行功能介绍和分析的基础上,定制了经济性换挡规律生成与NEDC工况优化的仿真任务。以循环工况下燃油经济性和排放性能优化为目标,对NEDC工况进行优化,根据优化结果,建立了NEDC工况下的最优换挡规律。
　　 (6)通过对比原车、仅传动比优化和传动比优化+换挡规律优化三种情况下的整车性能,证明了本文的传动比优化+换挡规律优化最大地提高了整车综合性能,同时得出了传动比和换挡规律分别主要影响汽车稳态性能和动态性能的结论。