基于節能車電控燃油噴射系統的變速系統設計

鄭志，王新建，崔言書

(天津職業技術師范大學汽車與交通學院，天津 300222)

0 引言

目前在本田節能競技大賽中，仍然有很多車隊在使用鋒影125cc發動機自帶的變速傳動機構，這套變速機構已經不能滿足節能車在本田節能競技大賽中的需求。經過調研，行星齒輪機構具有傳動效率高、工作穩定等優點，且相對于鋒影發動機自身提供的變速機構，在單片機的加持下具有更高的可操作性，極大地改善了車手的駕駛條件。為了降低節能賽車傳動系統的質量以及換擋時的能力損失，根據節能車的工況進行電子噴射系統的實時調節，對初步設計的傳動方案進行優化，綜合燃油經濟性以及動力性兩個性能因素，確定兩組較為合適的傳動方案。

1 試驗方案及設計

1.1 變速機構的分組

將節能車設計出的變速機構分成7組，并且使用編號1—7按照傳動比從大到小降序排列(見表1)。由于節能車變速設計只采用兩組傳動比對應兩種工況(起步工況和急加速工況)，所以相應的將7種傳動方式按照傳動比初步分成2組，起步工況對應方案1-5，急加速工況對應方案6-7。

表1 變速機構測試分組表

1.2 試驗方案

1.2.1 組合分析

由于節能車分兩種工況使用兩種不同的傳動比，所以按上述組合情況一共可以擁有7種不同的傳動方案，記錄并分析不同方案下發動機的噴油量，最終得出燃油經濟型以及動力性最為合適的兩組傳動方案。

1.2.2 試驗設計

起步工況選用1-5號傳動方案，急加速工況選用6-7號傳動方案。確保測試溫度在同一范圍內，路面狀況一致，均使用92號汽油，采用比賽規定容量電池。基于電噴標定平臺的EcoCAL啟動加濃，暖機加濃，目標怠速，Ve表格等均保持一致。分析加速策略以及發動機工況建立試驗的邊界條件，起步加速工況應在無初速度條件下緩加速至35 km/h，應在速度降至20 km/h時，急加速至45 km/h。

2 試驗結果及分析

2.1 實時數據

7種不同傳動方式下噴油脈寬數據回放波形圖和電子燃油噴射系統Ve表格，如圖1—圖2所示，橫坐標表示加速時間，縱坐標表示噴油脈寬。

圖1 噴油脈寬數據回放波形圖

圖2 電子燃油噴射系統Ve表格

由圖2可知，發動機的單位容積效率取決于發動機的轉速和進氣壓力，確定發動機在高速下燃油經濟性最好。分析起步工況：由圖1(a)得出1號傳動比噴油脈寬相對較高，最大達到13.1 ms，加速時間最短，明顯出現動力過剩現象，不符合節能車對燃油經濟性的要求；由圖1(d)得出4號傳動比噴油脈寬最高為5.4 ms，加速時間為6.442 s，加速時間過長未達到節能車起步加速的時間需求；由圖1(e)得出5號傳動比的噴油脈寬相對于4號增加0.2 ms，加速時間相對于減少1.366 s，基本滿足節能車的起步加速時間需求。根據表2對比1—5號噴油脈寬，5號傳動方案噴油脈寬為5.6 ms，相對于1號，2和3號傳動方案燃油經濟性最高。分析急加速工況：由圖1(f)和圖1(g)得到6號傳動比的噴油脈寬為4.6 ms，7號傳動比的噴油脈寬為2.75 ms，節能車在速度降落至20 km/h時，急加速至45 km/h所用的時間分別為5.714和5.8 s。如表2所示，對比6和7號傳動比，加速所需時間相差0.086 s，噴油脈寬相差1.85 ms，因此7號傳動比的燃油經濟性優勢更好。綜上所述，根據圖1和表2的綜合比對，得出起步工況下采用5號傳動比，急加速工況下采用7號傳動比燃油經濟性更好。

表2 節能車變速機構實時測試數據

3 結束語

基于發動機電子燃油噴射系統，采用控制變量法分析對比節能車變速機構的各組傳動比下的加速時間和噴油脈寬，結合賽規的要求，組合5和7號傳動比的變速機構，最終換算噴油量為653.58 km/L，相較于原車變速機構噴油量450.7 km/L，增加202.88 km/L。最終得出起步工況采用5號和急加速工況采用7號傳動比相對于其他傳動方案較為合適。