宫宝利 马毅 宋桂晓 管炜 蔡正雷
摘 要：为解决通过AVL_Cruise软件搭建的车辆油耗仿真模型的结果准确性问题，文章重点研究了如何搭建优化AVL_Cruise软件油耗仿真模型及仿真模型中各个车辆参数对油耗结果的影响，并将其仿真结果与实车油耗数据对比。试验结果表明，通过调整主减速比、仿真阻力参数、发动机万有及外特性曲线等众多参数，可使搭建的仿真模型的油耗仿真计算结果与实车油耗数据几乎一致。多次仿真试验数据与实车油耗对比的有效性直接表明了，后续可通过AVL_Cruise软件仿真模型对实车油耗摸底，并搭建油耗数据库为后续降低车辆油耗做好数据支撑准备。
关键词：AVL_Cruise;仿真;油耗仿真模型;油耗数据库
中图分类号：U467.4+98 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）16-109-04
Abstract： In order to solve the problem of accuracy of vehicle fuel consumption simulation model built by AVL_Cruise software， this paper focuses on how to build and optimize the fuel consumption simulation model of AVL_Cruise software and the influence of various vehicle parameters in the simulation model on the fuel consumption result， and compares the simulation result with the fuel consumption data of real vehicle. The test results show that the fuel consumption results of the simulation model can be almost consistent with the fuel consumption data of the vehicle by adjusting many parameters such as the main deceleration ratio， the simulation resistance parameters and the engine all-in-one and external characteristic curves. The effectiveness of the comparison between multiple simulation test data and vehicle fuel consumption directly shows that the vehicle fuel consumption can be tested through AVL_Cruise software simulation model in the future， and the fuel consumption database can be built to prepare data support for the subsequent reduction of vehicle fuel consumption.
Keywords： AVL_Cruise; Simulation; Fuel consumption simulation model; Fuel consumption database
CLC NO.： U467.4+98 document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）16-109-04
1 前言
近年來，随着中国汽车工业的飞速发展及国民生活水平的整体提升，汽车已经慢慢成为人们生活中的必需品。但随着汽车保有量的大幅提升，随之而来的燃油消耗量也日益增多，而燃油经济性作为衡量车辆性能的重要指标之一，严格把控车辆油耗就显得至关重要。
目前随着中国工况的预研推进，车辆第五阶段油耗限值也即将实施，对汽车经济性要求也进一步加严。这也促使各大整车企业及标定公司在整车开发阶段需通过先进技术手段对车辆油耗进行优化分析，通过建立庞大的油耗数据库来分析提出降低油耗的具体措施[1]。同时，油耗数据库的建立需企业消耗大量人力、物力、财力去完成多次的实车油耗试验数，导致企业试验成本高而难以承受。通过AVL_Cruise软件对车辆油耗进行仿真分析，不仅能将仿真结果与实际车辆油耗做比对参考，还能快速准确的分析出车辆的各个参数对实车油耗的具体影响，为企业提供巨大便利。因此，通过AVL_Cruise软件搭建油耗仿真模型来计算实车油耗的方法，值得每个整车及相关企业考究、推广。
2 AVL_cruise油耗仿真影响参数
AVL_Cruise可用于车辆的动力性，燃油经济性以及排放性能的仿真，其模块化的建模理念使得用户可以便捷的搭建不同布置结构的车辆模型，其复杂完善的求解器可以确保计算的速度[2]。而其在优化车辆油耗数据计算方面，车辆的多个参数又对油耗仿真结果有着不同程度的影响。
2.1 车辆整备质量
因在现行油耗试验标准（如GB/T 19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法）中，要求车辆的油耗测试试验采用国五NEDC工况进行相关测试[3]。而在试验准备阶段，试验设备底盘测功机的惯量加载需在国五标准中通过测量整备质量去查找载荷与惯量设定表来确定，因此整备质量会直接影响测功机载荷从而影响车辆油耗仿真的结果[4]。
2.2 变速器各档位传动比及主减速比
车辆传动比会直接影响车辆的转速车速比，在AVL_ Cruise仿真过程中一般通过降低车辆主减速比的方法来降低整车油耗，而且还不会改变各档位速比。同时，通过减小主减速比数值，油耗的仿真也值会减小得更为明显，但车辆动力性会降低。
2.3 轮胎滚动半径
在油耗仿真计算中，车辆的轮胎滚动半径也是影响因素之一。滚动半径不仅影响车辆的转速车速比，而且不同的轮胎滚动半径也不同，导致阻力系数也不一样，这就直接导致油耗的仿真结果不一样。
2.4 发动机万有数据
发动机万有数据可以反映发动机在不同负荷、不同转速下的燃油消耗率。在油耗仿真过程中，仿真软件计算工况点对应的发动机负荷使用插值法得到对应的燃油消耗量，因此发动机油耗万有的准确性对油耗仿真的结果有着重大影响。
2.5 怠速油耗量
怠速油耗量反映发动机怠速状态下的油耗量，可由发动机测试台架在发动机标定过程中提供，一般1.5-1.6L排量及以下发动机設为固定值0.45kg/h，1.8L排量发动机设定为0.6kg/h。
2.6 冷机启动修正
在车辆油耗测试试验中，对于试验环境有一定要求。在油耗测试试验时，室内温度要求在20℃至30℃之间，发动机冷却液和润滑油温度要求要达到室温的±2℃范围内。而发动机正常运行过程中的水温一般在80℃以上，因此冷启动过程中会有一部分燃油燃烧产生的热能用于发动机机体升温，造成冷机启动与热机启动在NEDC工况中前500s～600s内的油耗差异。
图1是一种简化后的冷、热机油耗修正曲线，显示了不同时间段内冷、热机油耗比值的近似值。这种方法在油耗仿真计算过程中，可以通过将启动后一段时间内的油耗量乘以一个固定修正系数来对冷机油耗进行修正。
2.7 仿真阻力参数
在车辆油耗仿真计算过程中，仿真阻力参数是一个影响结果的重要参数。因此，如何准确计算仿真所需要的阻力参数则至关重要。
2.7.1 车辆在测功机转毂上滑行时的受力分析
车辆在测功机转毂上滑行时所受到的总阻力F由四部分组成[5]：
从上述结果看出，根据排放污染物计算的油耗结果也与仿真油耗值结果吻合，从而再次验证AVL_Cruise软件油耗仿真模型的数据准确性。
5 结论
综上，基于AVL-Cruise软件，实现了车辆油耗仿真模型的搭建，分析研究了仿真模型中，车辆哪参数对油耗结果存在直接影响。根据实车油耗测试数据与仿真结果的对比分析，结果显示油耗实测值与计算值高度一致，也直接验证了基于AVL-Cruise的油耗仿真模型的有效性。同时，也从车辆排放试验中污染物排放量的计算，侧面佐证了油耗仿真模型的准确性。但现阶段油耗仿真模型仍有些许不足，因缺少中国工况换挡参数等详细法规要求，该模型无法准确仿真计算出关于中国工况的油耗数据值。后续仍需持续改进仿真模型，为中国工况搭建庞大油耗数据库做好充足准备。
参考文献
[1] 邬邵宁，杨晓.基于AVL CRUISE的某款轻型商用车降低油耗方案分析[C].AVL年用户大会论文集，2008.
[2] AVL Cruise Users Guide[G].李斯特技术中心（上海），2011.
[3] GB/T 19233-2008，轻型汽车燃料消耗量试验方法[S].
[4] GB18352.5-2013， 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）[S].
[5] 余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2018.
[6] 韩宗奇.用滑行试验法测定汽车空气阻力系数研究[J].汽车技术， 2001，（5）.
[7] GB18352.6-2016，轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）[S].
[8] 黄仕阳，张金一.AVL_Cruise仿真在客车油耗分析中的应用[J].客车技术与研究，2013（27）.
