重型商用車動力傳動系參數優化研究

陳君

摘要：為了對商用汽車動力傳動系參數進行優化設計，在汽車動力性和經濟性模擬計算的基礎上，應用優化設計理論及方法，以汽車能量利用率為目標函數，提出了一種商用汽車傳動系參數的優化設計方法。以某商用汽車傳動系參數的優化為例，經過優化傳動系參數后的計算結果表明：燃油經濟性提高了3.82%；0～95（km/h）加速時間為57.45（s），動力性提高了1.63%。研究結果為商用汽車動力傳動系參數的合理匹配提供了一種新的方法。

關鍵詞：商用汽車；動力傳動系；匹配；優化

1引言

汽車動力性和燃油經濟性是評價汽車性能的重要指標。它們主要取決于動力傳動系參數的合理匹配。發動機與傳動系參數的合理匹配，會大大降低汽車的燃油消耗，可節油5%～10%，并可獲得較好的動力性。

對汽車動力傳動系參數的優化匹配，以往的研究大多以驅動功率、原地起步連續換檔加速時間與六工況燃油經濟性的加權值作為綜合評價指標，而這些指標實際上是汽車基本性能指標，并不能定量反映汽車動力傳動系匹配完善程度。

汽車能量利用率把發動機和傳動系的固有特性與汽車實際行駛條件相結合，它統一了兩個相互制約的概念：動力性和燃油經濟性，真實的反映了汽車發動機與傳動系的匹配程度。

本文以能量利用率ηE為目標函數，對發動機參數給定的動力傳動系參數進行了優化設計，并給出了一個具體算例及優化結果分析

1優化計算方法

1.1目標函數

2.算例和優化結果分析

2.1.整車參數

2.2.發動機萬有特性

發動機萬有特性曲線上的等油耗線所表述的是在三維坐標系轉速—轉矩—比油耗下的一系列等油耗線在轉速—負荷平面上所做的投影，因此可以利用MATLAB語言強大的數據處理和三維曲線繪圖功能，由計算機直接繪制出所需的三維曲面，對其進行截取，從而得到所需的等油耗線。發動機各個轉速下的負荷特性擬合曲線如圖1。使用MATLAB語言中的MESH語句，應用曲面擬合原理，生成發動機萬有特性的三維曲面如圖2。有了發動機萬有特性三維曲面，就可以用一系列平行于轉速—轉矩平面的平面截取發動機萬有特性三維曲面，其一系列交線在轉速—轉矩平面內的投影即是等油耗曲線。等油耗曲線的數值取決與平面的位置。使用MATLAB中的CONTOUR語句就可以使計算機自動生成等油耗曲線，如圖3。

2.3 優化分析

3.結論

本文利用汽車理論及最優設計的基本原理，提出了以汽車能量利用率為目標函數的商用汽車傳動系參數的優化設計方法。計算結果表明，采用此方法可以更好地實現傳動系參數的優化。

參考文獻：

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