基于中国市区实际行车状态的城市公交性能仿真

1、汽车工程系湖北汽车工业学院科技学院THE SCIENCE AND TECHNOLOGY COLLEGE OF HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY毕 业 设 计 英 文 翻 译译文题目基于中国市区实际行车状态的城市公交性能仿真班号Kt1043-4学号20姓名朱洋迪译文字数6056专业车辆工程指导教师周红妮 基于中国市区实际行车状态的城市公交性能仿真 B. H. WANG Y. G. LUO and J. W. ZHANG湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北442002上海交通大学机械工程系，上海200240（写于2007年8月29日;经修订于2008年

2、4月7日） 摘要：本文建立了城市公交车的仿真模型EQ6110客车原型的基础上，其 的实验数据。根据实际城市驾驶循环中，燃料经济性和EQ6110的牵引性能 城市公交车进行了模拟，并等因素的驱动周期，功率的损失，发动机配件，齿轮变速 策略，发动机等的燃料阻断策略，对总线的燃油经济性的影响，也定量 分析。得出了一些结论如下：（1）驾驶循环对城市公交车的燃油经济性有很大的影响; （2）公共巴士在中国典型城市行驶循环下，发动机燃油切断策略可以约节省1至1.5 燃料消耗的百分比;（3）的最优化换档规则可以节省燃料消耗的6.7。 实验结果验证了燃油经济性为EQ6110公共巴士是由7.2 在实际改善武汉 目前

3、的公共巴士在中国的城市行驶工况。关键词：混合动力电动公交车，城市驾驶周期，建模与仿真。1引言 驾驶循环对燃油消耗影响很大 性能和公交车的牵引性能。 总线的性能是相对于车辆的加速度 性能与城市驾驶循环。为了客观地评价影响程度的 在燃料典型的中国城市行驶工况消耗 在EQ6110城市公交和灰性能，本文定量分析的主要因素 影响城市公交车的燃油经性，并提出换 抵御一些合理的节油措施，EQ6110 总线。2 实际城市驾驶循环 公共巴士在中国 两个城市驾驶循环的公交车在采用 这项研究。一个是在典型的市区行驶循环 公共巴士在中国，另一个是实际的武汉城市 驾驶公交车的周期在中国。的差异 两台驱动周期是前者合成字

4、符的公交车的城市驾驶循环的 大城市如北京，上海，武汉，以及它已经成为性能测试的国家标准公交车在中国.典型城市行驶工况公交车往往是在指定的自动用于现场测试手机质量检测中心获得国家认证。实际的武汉城市驾驶的公共巴士在循环 中国是从EQ6110的实际驾驶过程中公共巴士，以及它占人群的特点编着的人群，众多的车辆和道路不平等。这些环境条件下往往会导致不同程度的燃料与测试中心的消费比较同样的公共巴士。因此，本文研究的实际驾驶循环，进一步发展市民的潜力总线。武汉市是中国典型的大都市。有261条公交线路和6292公交车在武汉，2006年，一个共有1.4十亿乘客乘坐公共巴士在工作武汉市每年。图1（a ）示出了武

5、汉公共巴士的城市行驶工况。突出特点是很多汽车，脚和乘客的一低平均速度。对于一个典型的城市行驶循环武汉，最大速度为62公里/小时，平均速度只有16.5公里/小时平均加速度为0.39米/秒2，平均减速是-0.48米/秒2。周期是1314秒，行驶距离6.01公里，该发动机怠速时间为373秒，占28.4总的周期。图1（b ）示出的统计图表速度为实际城市驾驶循环。在这种研究中， EQ6110总线将被讨论和分析根据公开的实际武汉城市行驶工况巴士。图1（a）武汉城市行驶工况; （b）统计图表武汉市区行驶循环。3，城市客车造型 设立合理的车型是关键，准确模拟和分析的EQ6110的性能 总线。要建立一个准确的巴

6、士模型，两种建模方法 理论方法 - 本文采用和实验建模方法。不同组件或系统使用不同的建模方法。对于基因拉尔部件或总成，通过理论模型对于关键总成或部件，其中一个燃料经济性有很大影响 城市公交车，实验模型基础上的测试数据在本研究中使用。当然，模拟模型也 正确地表示的结构和推进系统准公共巴士。3.1发动机型号 发动机型号是关键子系统的车型之一， 它可以显著影响燃料经济和公交车的牵引性能。在本研究中，实验模型采用，而且它非常紧密地模仿实车的原型该EQ6110客车配与六缸共轨柴油发动机。基于实验数据，发动机扭矩表1中。发动机字符的拟合函数的系数地球化学对于不同的发动机负荷。图2。发动机扭矩与发动机速度为

7、不同 发动机负荷率。T （,n） 是发动机转速和负荷信号的函数在仿真模型（理论手册，2004年）。该模型是如下： 3.2车型 基于车辆动力学理论，车辆模型令人满意，外商投资企业的车辆基本驱动功能，即总 驱动力等于总驱动的抵抗力量。该是车辆（渝，2006年）的动力学模型如下：对方程（2），公式的左手侧注意到车辆的驱动力，而右手等式德表示不同驱动电阻，即滚动阻力，坡度阻力，空气 阻力和加速阻力，分别在此公式中，ig是 齿轮传动比。 io为最终传动比。T是传输效率.r是 砂轮静半径，是道路坡度的角度。 du / dt是车辆的加速，(米/秒 2 。 m是质量车辆公斤。是一个系数变换的旋转 车

8、辆的质心运动的无倾运动，如方程（3）：在该方程中，旋转块包括两个部分，一是车轮的转动质量，另一个是发动机和传动系统的转动质量。 IW表示车轮的转动惯量（公斤）·如果是的惯性之和飞轮，曲轴和传动系公斤·平方米 。 UA是城市汽车速度公里/小时。对于四种运行阻力，该汽车的坡度阻力总计算值和加速阻力是接近的实验结果。然而，对于空气阻力阻力和滚动车轮的阻力，也存在很大的差异不同的车辆;因此，它难以从区分它们两个。因此，他们将通过表示等效借出路阻力，如公式（4）：在等式（4）中，是等效路阻系数。EQ6110试验的数据的基础总线，系数可通过嵌合来表示聚多项式，这将在这节更详细地描述 3

9、.3。3.3型号为道阻力系数 轮胎的车辆连接的道路，并产生驱动力或与路面上的制动力。轮胎有很大影响力的牵引性能， 燃料消耗性能和的操纵稳定性车辆。到目前为止不存在一个通用的数学模型适合不同类型的轮胎。在一般情况下，在轮胎 模型可以通过试验台的测试数据被反馈。实验从实验结果轮胎模型中，为了消除道路摩擦的影响风速试验一般标记出在一条直线，平坦的道路初始速度50或80公里每小时用 无风和在相反方向上重复两次根据实验台试验的分析结果为EQ6110总线数据，滚动阻力系数空气阻力系数直接按比例为UA 2。在同一时间，大的滚动阻力否定 小的空气阻力在较低的速度。因此它是非常难以区分的空气阻力阻力滚动阻力;因

10、此空气阻力可被视为作为滚动阻力的一部分。在复杂的道路电阻F包括两个电阻，因此复杂的阻力系数，它是从台架试验推导该EQ6110公共总线的数据，可以表示为如图在公式（5）：（郭任，1999）。 图3。复杂的道路阻力系数与速度为EQ6110台架的测试。3.4制动模型 制动器产生的制动力进行减速的车辆。制动转矩TB是制动几何形状的函数尺寸和制动缸压力。一般来说，一个城市公交有一个大的质量，往往采用简单的鼓式制动器。该鼓式制动器模型是类似的盘式制动器模型，不同点仅在与有效的制动系数变化不同的刹车结构。制动转矩功能（理论手册，2004），因此可以表示如下：在等式（6），PB是每平方制动压力毫米单位N/mm

11、2 。AB是制动活塞面积为mm2 。 B 是在制动摩擦系数。 RB是制动有效 摩擦半径mm。 B是制动效率。 CB是有效的制动因素，这是相对于制动类型。用于盘式制动器，它是1，但是，对于一个简单的鼓式制动器，它是2.7。在本研究中，因子为2.7，因为EQ6110 城市公交有一个简单的鼓式制动器。3.5仿真模型及验证 该EQ6110总线配备一六缸共同共轨柴油发动机（康明斯ISB220）和六速 自动手动变速器（AMT）。推进系统具有后置发动机位置和后侧的结构四轮驱动（R，R）。的最大输出功率发动机是162 kw/2500转。基于AVL Cruise软件城市公交车仿真模型被表示为 图4图4仿真模型E

12、Q6110客车。 它来验证的仿真模型的准确性是很重要的。该仿真模型可以用三个指标，即瞬时发动机油耗，验证了短暂的发动机扭矩和平均油耗（王， 2008） 。图5和图6示出了可模拟特征研结果和瞬态燃料的试验结果浓度根据实际的都市消耗和发动机扭矩公共巴士的驾驶循环。显然，模拟结果与试验结果对瞬态燃料对应消耗曲线或瞬时扭矩曲线。该模拟数据和试验数据之间的差异主要是由于齿轮的发动机燃油切断移过程和灵敏度的速度变动模拟的过程。燃料的模拟值消费量也接近测试结果。仿真结果是每百公里36.9升，测试结果是38.1百公里每升油耗指标。错误它们之间有大约3。从燃料的角度考虑实际的武汉市区行驶循环消费公共巴士，准确性

13、和仿真模型的可靠性都得到满足。采用瞬时燃油消耗图5。模型验证。采用瞬时发动机扭矩图6。模型验证。4.分析其影响的燃油经济性的影响因素分析 EQ6110总线对于公共巴士，燃料消耗许多结果因素作用的总线上。这些因素包括损耗发动机配件，工作速度和力量负载的发动机，的反式的换档策略使命和发动机燃油切断功能。凭着巧妙地选择发动机的工作领域和控制在AMT中，EQ6110的燃料经济性的策略 公共总线可以得到改善。下面将讨论对影响EQ6110的燃料经济性的主要因素。4.1损耗发动机功率的关系与发动机转速 发动机附件包括一个冷却风扇，水泵和油泵，所有这些是绝对必要的，但是它们消耗了大量的发动机运行时的功率。图7

14、示出的损耗功率与发动机转速电源测试的康明斯ISB220柴油发动机。如在图7中，因卡塔自由党表示的内耗功率 康明斯ISB220柴油发动机在功率测试。 ACCP表示发动机配件的功率损耗。ACP表示车辆的空气调节机的消耗功率。 ACCP和IFP可以通过一个反向拖动来测量方法对电测功机。当测量IFP ，发动机附件将被拆开。何时测量ACCP ，对所有必要的配件发动机装配，总消耗功率（ TCP）计量。然后， ACCP等于不同，ENCE TCP和发展建议邀请书。 ACP可直接测量在底盘测功机切换车辆的空气调节器开启和关闭。发动机的功率消耗配件随发动机转速的上升。该配件会消耗1/8到全功率负荷的1/3在同等速

15、度。如果车辆的空气调节器也看作一个发动机配件，其消费动力将占据大约1/15的净输出的1/10发动机的接通空调机时功率。因为对于一个正常的中等功率的要求工作的总线，它有可能为康明斯ISB 220发动机在低或中等速度运行，以获得低功率消耗的配件，同时保证在EQ6110城市公共总线的牵引性能。4.2 换挡策略 复杂的城市驾驶循环往往导致更改发动机的运转状态，但是最佳操作区域是固定的康明斯ISB220柴油发动机。因此，究其原因，能够换档规则可以限制发动机工作点，预期的区域。在本研究中，三换挡策略选择和分析，即，速度策略，发动机转速策略和速度以及发动机负荷的策略。表2列出了换挡规则速度。如在表2中， G

16、UP表示升档齿轮的速度和花园表示换低速档齿轮的速度。对于发动机转速的策略时，发动机转速被选择为换档参数，这是衡量规范发动机速度在发动机字符，省燃料消耗区域在任何齿轮地图。为了达到理想的燃油经济性，根据该特性映射为康明斯ISB220发动机，理想的结果是将控制发动机速度为14002000转. 表3列出了仿真结果和测试结果不同的换挡规则。对于由换挡规则速度，测试结果是根据每百公里35.8升公共巴士在中国典型城市行驶工况，并相应的模拟结果是每百公里35.5升。显然，它们之间的误差小于1个百分点。这也证明了仿真的精度高模型，并且因此，仿真结果的其他齿轮移动规则是可信的，值得我们借镜的。对于发动机转速换档

17、规则时，模拟的结果是每100公里的测试结果36.7升是每36.9升有100公里。很明显的燃料消耗速换档策略比的下发动机转速换挡策略。究其原因这FOT不同的是，不同的换档策略，导致不同的燃油经济性。图8显示了齿轮移ING由发动机转速和负荷信号规则。这种策略可以不仅限制了发动机的转速区域也控制发动机负荷。在与齿轮的结果比较由速度转向战略，节油率比较好6.7 ，和模拟下游的燃料消耗百公里33.4升。这一结果得益于适度发动机速度和负载的选择的原因，控制能够换档规则。表2由速度换挡规则的EQ6110 公共巴士表3仿真结果和EQ6110的测试结果公共巴士为不同的换档规则图8换挡规则，由速度和发动机负荷率4

18、.3 发动机燃油关断 对于一般的引擎，当车辆突然用力一发动机从高速到怠速或一个推力发动机中，燃料供给系统仍然喷射燃料的进气瓶。这种情况是相当频繁的一个驾驶循环，所以它可能导致高的燃料消耗。在一般情况下，一个内燃机不进行燃料切断，但它确实对康明斯ISB 220柴油机，与此功能可以提高总线的燃料经济性。如示于图9中，与瞬态燃料消耗燃油切断功能明显低于无燃油切断功能。对于实际的武汉线公共巴士在中国510城市行驶工况，时间发动机燃油关断占据的约6.9整个驾驶循环。从油耗的变化每100公里，每百公里35.8升36.2升如果发动机燃油切断策略被采用，而节油率达到为EQ6110城市公交车约1.1根据实际的武

19、汉城市行驶工况。图9发动机燃油关断功能5仿真与结果分析 考虑到众多的影响因素中的在EQ6110城市公交车的燃油经济性，一些节油 措施，例如经济换档策略和发动机燃油关断，用来达到更好的燃油经济。根据实际的武汉城市行驶工况公共巴士在中国，为主要的表演EQ6110总线进行分析和模拟了以下内容表4列出了规格为EQ6110城市客车。表4车辆规格为EQ6110公共巴士5.1 燃料EQ6110客车的经济性分析可以方便地对结果进行分析，仿真过程采用相同的驱动周期作为测试过程;即，它采用公开的实际武汉城市行驶工况总线。图10显示了模拟结果和测试的实际武汉城市行驶循环下的结果公共巴士在中国。 Sim_FC代表的符

20、号发动机的瞬态燃料消耗率的仿真中，符号Exp_FC代表瞬态发动机的燃料消耗率的测试，并VE是瞬时速度的驾驶循环。显而易见的是仿真结果几乎与测试对应造成的，但它们之间存在的差异的瞬态燃料消耗率。其原因是，模拟的过程是更向速度的比测试过程中的波动敏感由于是上述燃料节约措施，模拟导致了燃油消耗达到每100 35.8升公里，而测试结果是每与100公里38.1升公共巴士的实际武汉城市行驶工况。燃油经济性都会更好7.2 ，为EQ6110公众总线。图发动机瞬态11显示统计信息实际的武汉城市行驶循环下的工作点公共巴士的测试.图10仿真和测试的瞬态。比较根据实际的武汉城市比油耗公共巴士的驾驶循环。图11的发动机瞬态工作点。统计实际的武汉城市驾驶的公共巴士在循环中国。图12全负荷加速。5.2加速性能 图12示出的曲线为满载加速度从静止的EQ6110客车。齿轮变速 时间约为1.6秒，并且换挡策略采用从静止满负荷加速。显然，在测试 加速时间的结果是只有27.6其次从0到60公里/小时，并在模拟结果