4.3.2.2 动力总成硬件选型匹配方法
动力总成作为汽车心脏，其选型的好坏直接影响整车动力性、经济性能及排放性能等各项性能。按照一套完善的动力总成选型流程及标准，保证动力总成的正确选型，其中选型流程如图4-23所示。
1.动力总成初选
针对动力总成初选，开发出一种独有的选型标准，即“三门四参”选型标准，在产品策划与产品开发之间利用“三门四参”选型标准对动力总成进行初步选型，为整车开发前期提供技术支持，能够提高产品的技术先进性，降低开发风险，保证开发周期。
图4-22 经济性指标分解示意图
图4-23 动力总成选型流程图
“三门四参”选型标准的“三门”是指具体的性能要求，即准入门、竞争门、排放门，意思是指分别要满足红线准入要求、竞争力要求和排放法规要求；“四参”是指具体的几个评价指标，即1000转推重比、比转矩、比功率、运行点不进入高排放区域。“三门四参”选型标准，如图4-24所示。
图4-24 “三门四参”选型流程图
基于市场大数据统计确定的红线指标和核心竞争车分析，确定1000转推重比、比转矩、比功率三个评价指标的目标值，然后进行不同动力的外特性选型。如图4-25所示，动力1外特性低于目标值，不满足要求；动力2和动力3不低于目标值，满足准入门及竞争门要求。
图4-25 发动机外特性选型
基于满足准入门和竞争门初选的动力2和动力3进行排放工况点分析，如图4-26所示。经仿真分析，动力2运行工况点进入高排放区域，不满足排放门要求，动力3运行工况点未进入高排放区域，满足排放门要求。
图4-26 发动机原始排放选型
基于“三门四参”选型标准，动力3满足选型要求，可进行下一步的动力经济性仿真分析。当然，对于未满足“三门四参”选型标准的动力1及动力2，需提出优化方案，在确定方案可行性后，亦可进行下一步动力经济性仿真分析。
2.经济性仿真分析
完成动力总成初选后，需进行整车经济性仿真分析。
目前，市场上存在两款常用的经济性仿真软件：一款为奥地利AVL公司开发的AVL Cruise软件，另一款为美国Gamma Technologies公司开发的GT-SUITE软件，一般常用AVL Cruise进行经济性的仿真分析。
AVL Cruise软件是应用于车辆动力传动系统性能开发的典型软件之一，它既可以计算并优化车辆的动力性、经济性、排放性以及制动性能等，又可以为应力计算和传动系的振动生成载荷谱。
AVL Cruise软件功能强大，操作简单，其主要特点如下：
1）灵活的模块化设计理念可以对不同结构的汽车传动系统进行仿真建模。
2）复杂完善的求解器可以确保计算的速度。
3）智能化的驾驶模型，能够模拟驾驶人的真实反应。
4）黑箱模块和MATLAB接口模块，使用户方便地开发复杂的控制算法。
AVL Cruise软件提供了图形化的交互环境，只需从模块库中拖出相应的元件，就能迅速地建立系统的结构框图，输入模型参数，连接数据总线，设置仿真任务，便可快速地得到系统模型，仿真建模分析流程如图4-27所示。
图4-27 AVL Cruise仿真建模分析流程
图4-28所示为整车经济性仿真模型，可同时计算等速油耗和循环工况油耗。
图4-28 AVL Cruise仿真模型
在汽车经济性开发工作中，常需要根据发动机的万有特性图与汽车功率平衡图，对汽车燃油经济性进行估算。本节将介绍燃油经济性的理论计算方法、仿真结果分析，并结合仿真结果与发动机万有特性图提出经济性的优化方案。
如图4-29所示，根据行驶车速和实际行驶阻力，利用插值法，在发动机万有特性图上可确定相应的燃油消耗率，从而计算出车辆行驶时的瞬时燃油消耗量Qc（mL/s）为：
式中，pc为发动机功率（kW）；bc为发动机燃油消耗率［g/（kW·h）］；ρ为燃油的密度（kg/L）；g为重力加速度（m/s2）。
对于由怠速停车、等速、加速、减速等行驶工况组成的循环，如NEDC、WLTC以及CLTC，其整个循环工况的百公里燃油消耗量QS（L/100km）为：
式中，s为整个循环的行驶里程（m）；ts为测试起始时间（s）；te为测试终止时间（s）。
图4-29 瞬时油耗计算示意图
3.经济性计算结果
图4-30所示为基于AVL Cruise软件计算的WLTC工况瞬时油耗数据，最终综合油耗为瞬时油耗的积分值除以行驶里程而来。
图4-30 WLTC工况经济性仿真油耗数据
4.经济性优化方案
若经济性仿真计算结果不能满足性能目标，则需要对动力总成及整车参数提出优化方案，下面分别从发动机比油耗、变速器速比及换档规律、整车阻力或质量方面阐述优化方案及原理。
（1）发动机比油耗的优化 如图4-31所示，圆圈为油耗权重点，数据为油耗百分比，除了倒拖工况外，油耗占比大于8%的特征点分别为A、B、C、D四个点，其中A点为怠速工况，所以为了降低油耗，在发动机性能开发时应该重点减低A、B、C、D四个点的比油耗。
图4-31 WLTC工况运行权重点
（2）变速器速比优化 如图4-32所示，A点为速比优化前等速工况点，B点为速比优化后的等速工况点，蓝色点画线为等功率曲线。通过采用低转速高转矩化原理，降低速比，工况点从A点沿着等功率曲线移动到B点，燃油消耗率从254g/（kW·h）降低到245g/（kW·h），油耗降低3.5%。
图4-32 速比优化前后等速工况点
（3）变速器换档规律优化 如图4-33所示，A点为换档规律优化前加速工况点，B点为换档规律优化后的加速工况点，蓝色点画线为等功率曲线。通过优化换档规律，降低一个档位，工况点从A点沿着等功率曲线移动到B点，燃油消耗率从266g/（kW·h）降低到241g/（kW·h），油耗降低9.4%。
图4-33 换档规律优化前后等速工况点
（4）整车阻力或者质量的优化 如图4-34所示，A点为阻力或者质量优化前工况点，B点为阻力或者质量优化后工况点，蓝色点画线为等功率曲线。若通过降低阻力或者测试质量，工况点从A点沿着等功率曲线移动到B点，整车需求功率从18kW降低到14kW，燃油消耗率从255g/（kW·h）降低到245g/（kW·h），油耗降低19%。
图4-34 阻力或者质量优化前后等速工况点