重型商用车动力传动系参数优化研究

陈君

摘要：为了对商用汽车动力传动系参数进行优化设计，在汽车动力性和经济性模拟计算的基础上，应用优化设计理论及方法，以汽车能量利用率为目标函数，提出了一种商用汽车传动系参数的优化设计方法。以某商用汽车传动系参数的优化为例，经过优化传动系参数后的计算结果表明：燃油经济性提高了3.82%；0～95（km/h）加速时间为57.45（s），动力性提高了1.63%。研究结果为商用汽车动力传动系参数的合理匹配提供了一种新的方法。

关键词：商用汽车；动力传动系；匹配；优化

1引言

汽车动力性和燃油经济性是评价汽车性能的重要指标。它们主要取决于动力传动系参数的合理匹配。发动机与传动系参数的合理匹配，会大大降低汽车的燃油消耗，可节油5%～10%，并可获得较好的动力性。

对汽车动力传动系参数的优化匹配，以往的研究大多以驱动功率、原地起步连续换档加速时间与六工况燃油经济性的加权值作为综合评价指标，而这些指标实际上是汽车基本性能指標，并不能定量反映汽车动力传动系匹配完善程度。

汽车能量利用率把发动机和传动系的固有特性与汽车实际行驶条件相结合，它统一了两个相互制约的概念：动力性和燃油经济性，真实的反映了汽车发动机与传动系的匹配程度。

本文以能量利用率ηE为目标函数，对发动机参数给定的动力传动系参数进行了优化设计，并给出了一个具体算例及优化结果分析

1优化计算方法

1.1目标函数

2.算例和优化结果分析

2.1.整车参数

2.2.发动机万有特性

发动机万有特性曲线上的等油耗线所表述的是在三维坐标系转速—转矩—比油耗下的一系列等油耗线在转速—负荷平面上所做的投影，因此可以利用MATLAB语言强大的数据处理和三维曲线绘图功能，由计算机直接绘制出所需的三维曲面，对其进行截取，从而得到所需的等油耗线。发动机各个转速下的负荷特性拟合曲线如图1。使用MATLAB语言中的MESH语句，应用曲面拟合原理，生成发动机万有特性的三维曲面如图2。有了发动机万有特性三维曲面，就可以用一系列平行于转速—转矩平面的平面截取发动机万有特性三维曲面，其一系列交线在转速—转矩平面内的投影即是等油耗曲线。等油耗曲线的数值取决与平面的位置。使用MATLAB中的CONTOUR语句就可以使计算机自动生成等油耗曲线，如图3。

2.3 优化分析

3.结论

本文利用汽车理论及最优设计的基本原理，提出了以汽车能量利用率为目标函数的商用汽车传动系参数的优化设计方法。计算结果表明，采用此方法可以更好地实现传动系参数的优化。

参考文献：

[1]何仁.汽车动力性燃料经济性模拟计算方法及应用[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2杨连生.内燃机性能及其与传动装置的优化匹配[M].北京：学术期刊出版社，1988.

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