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1、毕 业 论 文设计题目 汽车传传动系参参数优化化设计 学生姓名 陈陈震 学 号 20010110022 专业班级 车辆辆工程110级11班 指导教师 姜平 院系名称 机械械与汽车车工程学学院 2014 年 6月 7日目 录中文摘要2英文摘要31 绪论41.1课题题研究的的目的和和意义.41.22国内外外研究现现状61.3本文文的主要要研究内内容82 汽车动动力性及及燃油经经济性综综合评价价92.1汽车车动力性性的评价价指标102.2汽车车燃油经经济性评评价指标标102.3汽车车动力传传动系统统优化匹匹配的方方法 113 汽车动动力性和和燃油经经济性的的模拟计计算123.1 发发动机数数学模型型
2、建立123.2 最最小二乘乘法曲面面拟合123.3 变变速器换换挡规律律模型133.33.1 汽车换换挡规律律处理133.3.22 最佳动动力规律律处理143.3.33 最佳经经济性换换挡规律律144 汽车传传动系参参数计算算144.1 汽汽车动力力性参数数计算154.11.1 汽车动动力性模模拟计算算154.1.22 各档最最大爬坡坡度计算算164.1.33 最高车车速计算算164.1.44 汽车加加速性能能的计算算164.2 汽汽车燃油油消耗量量计算174.2.11 等速行行驶工况况燃油消消耗量计计算174.2.22等加速速行驶工工况燃油油消耗量量的计算算184.2.33 等减速速行驶工工
3、况燃油油消耗量量的计算算184.2.44 怠速速停车时时的燃油油消耗量量194.2.55 整个循循环工况况的百公公里燃油油消耗量量194.3 汽汽车传动动系匹配配的数学学模型205 汽车动动力传动动系参数数优化设设计模型型205.1 设设计变量量确定255.2 目目标函数数的建立立255.2.1 动力性性目标函函数255.2.22 经济性性目标函函数265.2.33 双目标标函数转转成单一一目标函函数265.3 约束条条件的建建立265.4 优优化数学学模型的的建立296 传动系参数数优化设设计实例例计算296.1 发发动机建建模结果果306.2 传传动系参参数优化化结果32结论355致谢36
4、6参考文献36附录377汽车传动系系参数优优化设计计摘要：本文文利用优优化设计计思想，对对货车动力传传动系统统参数进进行优化化设计，并并编写了了传动系系参数优优化设计计的mattlabb程序。首首先从汽汽车的动动力性和和燃油经经济性入入手，介介绍了发发动机外外特性数数学模型型，总结结出汽车车动力性性和燃油油经济性性的各项项评价指指标的计计算方法法。在此此基础之之上，基基于优化化设计的的理论，将将汽车动动力性分分目标函函数和燃燃油经济济性分目目标函数数统一成成一个目目标函数数，采用用加权组组合法将将多目标标优化转转化为单单目标优优化，以以汽车整整车基本本性能要要求和变变速器速速要求为为约束条条件
5、，应应用maatlaab软件件进行计计算，在在满足汽汽车各性性能指标标的前提提下，找找出最佳佳的传动动系参数，达达到燃油油消耗量量最小和和动力性性优化的的目的。基基于以上上理论，利利用 MMatllab软软件为开开发工具具，编制制出了汽汽车传动动系参数数优化程程序。最最后以某某货车为为实例，对对传动系系参数进进行了优优化，根根据程序序的实用用性和可可靠性进进行了检检验，结结果到达达预定效效果。 关键词： 优化，动力性性，燃油经经济性，传动系系参数 AAutoomobbilee Poowerr-trrainn Paraametter OptiimizzatiionAbstrractt: Inn
6、thhis theesiss, ooptiimizzatiion dessignn thheorry wwas useed tto ooptiimizze tthe dessignn off thhe ppoweer-ttraiin pparaametterss off auutommobiile; annd tthe proograam oof ppoweer-ttraiin pparaametterss opptimmizaatioon ddesiign wass exxplooiteed. Firrstlly, begginnningg wiith thee poowerr peerfo
7、ormaancee annd ffuell ecconoomy of auttomoobille, thee thhesiis iintrroduucedd thhe mmathhemaaticc moodell off ennginnes andd trranssmisssioon eetc, annd ssummmariizedd thhe ccalcculaatinng mmethhodss off poowerr peerfoormaancee annd ffuell ecconoomy . BBaseed oon tthiss, uusinng ooptiimizzatiion de
8、ssignn thheorry, it uniitedd thhe ppoweer pperfformmancce andd fuuel ecoonommy oof aautoomobbilee innto an aimm fuuncttionn. RRefeerriing to thee coomprreheensiive vehhiclle pperfformmancces、speed ratio of transmission , it put forward the optimization design method of automobile power-train paramet
9、ers, and solved it with Matlab algorithm. Based on the theory, Matlab was used as a tool to work out the program of power-train parameters optimization, Besides the power-train parameters optimization function, automobile performance can also be calculated by the program. Finally, a car of gasoline
10、engine was taken as an example. The power-train parameter was optimized, and a satisfying result has been got after the test on practicability and reliability of this program. Keywoordss: Opttimuum DDesiign， Powwer perrforrmannce，Fueel eeconnomyy，Powwer-traain parrameeterrs1 绪论论1.1 课课题研究究的目的的和意义义随着汽
11、车保保有量的的增加，车车用燃油油消耗量量占总燃燃油消耗耗量的比比例逐年年增加，导导致中国国对进口口原油的的依赖程程度越来来越大。220099年中国国原油对对外依存存度超过过了500%，然然而中国国汽车油油耗水平平与国外外相比仍仍存在较较大差距距；20008年年欧洲乘乘用车百百公里平平均油耗耗6.66升，日日本5.9升。 汽车尾气污污染已经经成为我我国大中中城市主主要污染染源之一一。虽然然在中国国汽车行行业已全全面实施施了国三三排放标标准，但但是大量量在用的的汽车仍仍只能满满足国二二排放的的标准。 因此汽汽车的动动力性和和燃油经经济性的的匹配至至关重要要。近些年来，由由于世界界石油危危机潜在在威
12、胁和和环境保保护的压压力，人人们开始始探索除除石油外外的汽车车代用燃燃料。综综合各种种因数分分析的结结果是：代用燃燃料是汽汽车燃料料的长远远发展方方向，但但是在相相当长的的时间里里还无法法与石油油燃料竞竞争，石石油仍是是21世世纪我国国的主要要能源。我国石油消消耗占总总能源消消耗的220%。11990019996年年，中国国石油表表观消耗耗量(生生产量十十进口量量一出口口量)年年均增长长率为55.122%，而而石油生生产年均均增长率率仅为11.466%, 19997220000年石油油生产年年均增长长也仅为为1%。我我国石油油的产量量和进口口量相对对需求量量而言，总总量短缺缺的矛盾盾在未来来相
13、当长长时间内内不会改改变。汽车是人们们生活中中最重要要的交通通工具,最近几几年,我我国汽车车的产量量飞速增增长,尤尤其是轿轿车正迅迅速普及及市场，随随着人们们对汽车车消费越越来越理理性,对对汽车的的动力性性和燃油油经济性性的关注注度越来来越高,即要求求汽车具具有良好好的动力力性、舒舒适性等等,同时时又希望望其油耗耗低。这这给汽车车设计者者带来的的任务就就是如何何在提高高和保证证汽车动动力性的的前提下下又使汽汽车具有有最佳的的经济性性能,一一方面努努力提高高发动机机的性能能是目前前的一个个重要研研究方向向,另一一方面,对汽车车发动机机、底盘盘传动系系、道路路行驶状状况的合合理匹配配研究以以提高汽
14、汽车经济济性能,目前国国内在这这方面的的研究还还远落后后于美国国等发达达国家。因此汽车动力性和燃油经济性的研究至关重要，如何提高动力性的前提下又进一步改善燃油经济性，让汽车发挥出更好的性能，本文主要的内容就是针对汽车动力性和燃油经济性的优化进行设计，通过调节传动比及主减速器比来调节动力性和燃油经济性。表1.1 改善汽汽车性能能的研究究研究方法解决措施提高汽车行行驶效率率减少汽车行行驶阻力力通过改进车车身造型型改善车车身结构构来减少少迎风面面积和空空气阻力力；通过过改进轮轮胎结构构减少滚滚动阻力力。底盘轻量化化采用新型轻轻质材料料，通过过可靠性性设计技技术使整整车质量量轻量化化，使各各总成部部件
15、附件件紧凑；前置发发动机前前轮驱动动化。提高驱动效效率采用自动或或无级变变速系统统，减少少轴承与与齿轮的的摩擦损损失，提提高传动动系统的的传动效效率。提高发动机机性能改进现有发发动机通过改善燃燃烧，减减少冷却却损失以以提高热热效率；采用可可变气门门定时变变排量技技术以改改善部分分负荷特特性；通通过降低低运转部部件的摩摩擦损失失和发动动机辅助助设备的的损失以以提高机机械效率率；采用用汽油喷喷射电子子点火和和微机控控制使发发动机工工作过程程最佳化化。提高能源利利用率利用涡轮增增压回收收废气能能量；利利用储能能装置（飞飞轮）回回收制动动能量；提高附附属装置置（空调调、电器器装置等等）的效效率。开发新
16、动力力开发新型发发动机研制高效率率循环发发动机；研制氢氢气发动动机；研研制利用用电能的的电动车车；采用用混合动动力驱动动系统。利用新型燃燃料采用外燃机机燃烧低低质燃油油；利用用液化天天然气石石油气等等燃料；利用乙乙醇甲醇醇等合成成燃料。利用新能源源研制高效太太阳能电电池；应应用氢气气储存法法和氢气气混合燃燃烧法。优化动力系系统发动机的选选型汽油机与柴柴油机的的选择；发动机机使用特特性的选选择；发发动机排排量的选选择。传动系及参参数的选选择变速器的型型式速比比范围挡挡位数速速比间隔隔；液力力变矩器器型式及及尺寸；驱动桥桥的类型型及尺寸寸。汽车整车性性能的好好坏不仅仅仅取决决于发动动机和传传动系各
17、各自单独独的性能能，而且且在很大大程度上上取决于于二者匹匹配得如如何。在在评价汽汽车的整整车性能能时，往往往要用用到一些些特定的的指标，如如衡量汽汽车动力力性的主主要指标标是其最最高车速速、爬坡坡性能和和加速性性能等，衡衡量燃油油经济性性的主要要指标是是汽车的的等速燃燃油经济济性和多多工况燃燃油经济济性。这这些指标标除了反反映发动动机本身身的动力力性、燃燃油经济济性外，还还体现了了整车驱驱动系统统(包括括发动机机、变速速器、主主减速器器以及驱驱动轮等等)的相相互配合合及优化化程度。即即使一台台发动机机具有良良好的性性能，如如果没有有一个与与之合理理匹配的的传动系系统，也也不能充充分发挥挥其性能
18、能。能与与发动机机合理匹匹配的传传动系统统可以使使发动机机经常在在其理想想工作区区附近工工作。这这样不仅仅可以减减少燃油油消耗，减减轻发动动机磨损损，提高高发动机机的使用用寿命，而而且可以以取得良良好的排排放效果果。因此，通过过合理匹匹配汽车车动力传传动系统统来提高高汽车的的动力性性，降低低燃油经经济性具具有较大大的潜力力，是一一个可以以进一步步研究的的课题。1.2 国国内外研研究现状状汽车动力传传动系统统的合理理匹配，一一直是汽汽车行业业所关心心的问题题，是提提高汽车车传动效效率，提提高汽车车动力性性和提高高汽车燃燃油经济济性的重重要措施施之一，国国内外很很多专家家学者都都对此做做了大量量的
19、研究究工作。一般对汽车车的动力力性和燃燃料经济济性研究究，是通通过进行行实车道道路试验验之后给给予最后后评价的的。这种种研究方方法周期期长，成成本高，同同时在产产品设计计阶段对对整车及及各总成成方案的的确定、结结构参数数的选择择、传动动系参数数与发动动机的匹匹配等，就就有一定定的盲目目性。为研究传动动系的匹匹配，传传统的做做法首先先根据设设计者的的经验和和汽车在在某些极极限行驶驶状况下下的动力力性要求求来选择择几种方方案进行行设计、试试制、试试验，然然后通过过试验结结果的对对比，修修改设计计方案，再再试制、试试验，如如此反复复，才能能得到一一种较好好的设计计方案。这这种设计计方法耗耗资大、周周
20、期长。因因此，设设计者因因受时间间和经费费所限，往往往简单单地采用用参照法法决定了了动力与与传动系系的匹配配，其结结果虽然然能满足足基本性性能要求求，但是是发动机机与传动动系的匹匹配却不不尽合理理，没有有充分发发挥其性性能指标标，还增增加了燃燃料消耗耗，加速速了发动动机磨损损，降低低了发动动机使用用寿命，恶恶化了发发动机废废气排放放标准。因此，为了了提高设设计程度度，减少少研发周周期，在在设计阶阶段就需需要根据据有关参参数，对对汽车动动力性和和燃料经经济性进进行一定定的预测测，随着着计算机机的广泛泛应用和和现代计计算方法法的发展展，计算算机模拟拟计算方方法为汽汽车动力力性和燃燃料经济济性预测测
21、提供了了有效而而准确的的工具。计算机模拟拟与一般般的性能能计算方方法相比比，有着着许多优优点： (1）它可可以考察察出汽车车结构参参数是如如何影响响汽车动动力性、燃燃油经济济性和排排放性能能，特别别是这些些参数微微小的变变化时，实实际车辆辆试验往往往测量量不出对对动力性性、燃油油经济性性和排放放性能的的影响，而而计算机机模拟计计算则可可算出其其微小的的影响。 (2）它它可以求求解较复复杂而精精确的数数学模型型，过去去无法求求解的或或需大量量时间才才能求解解的线性性和非线线性系统统的微分分方程组组，采用用电子计计算机和和现代数数值计算算方法以以后，就就可以很很快地求求出其数数值解。所所以，在在计
22、算机机模拟的的情况下下可以采采用能精精确描述述所研究究运动的的较复杂杂模型，这这就使计计算结果果更接近近实际。 (3）它它能按预预定的程程序模拟拟各种行行驶工况况，包括括瞬变的的非稳定定工况，因因而能全全面地预预测汽车车在各种种工况下下的动力力性、燃燃油经济济性和排排放性能能。 (4）它能能在很短短时间内内对大量量的设计计方案进进行运算算，查明明这些方方案和参参数对汽汽车性能能的影响响，有助助于设计计人员很很快地找找到比较较有利的的设计方方案和参参数匹配配。由此可见，计计算机模模拟计算算方法是是汽车总总布置设设计的有有利工具具，它不不仅能分分析和预预测汽车车的动力力性、燃燃油经济济性和排排放性
23、能能，而且且能运用用于设计计的综合合，即根根据预定定的性能能指标和和技术要要求找出出最佳的的设计参参数。中国作为一一个汽车车大国，但但并非是是汽车强强国，在在汽车的的开发研研究和试试验测试试方面跟跟国外汽汽车公司司相比有有一定的的差距。国国外公司司在开发发投放新新车型之之前，都都要针对对目前汽汽车市场场、竞争争对手的的车型、购购车者的的消费心心理做一一些分析析研究，从从而确定定所开发发车型的的主要尺尺寸、技技术参数数、性能能参数、成成本、价价格及利利润等。技技术部门门的设计计任务是是实现汽汽车的性性能，动动力性和和燃油经经济性是是其中最最基本、最最重要的的性能。传传统汽车车开发阶阶段，这这些性
24、能能主要是是通过实实车道路路试验来来测定。但但随着社社会经济济、汽车车技术及及计算机机技术的的发展，汽汽车的这这些性能能必须在在汽车概概念开发发阶段就就确定，因因此合理理的汽车车性能计计算机仿仿真成为为汽车工工业发展展的需要要。这样样不仅可可以节省省大量的的试验费费用，缩缩短设计计开发周周期，而而且使得得厂家对对自己所所设计车车型的性性能有准准确的预预先估计计。完善善的汽车车性能计计算机仿仿真，不不仅能够够模拟汽汽车在任任何行驶驶工况下下的瞬时时油耗、累累积油耗耗、行驶驶时间和和距离等等，而且且可以计计算分析析汽车设设计参数数如车重重、空气气阻力系系数、变变速器速速比等对对汽车性性能的影影响。
25、早早在上世世纪七十十年代，美美国最大大汽车公公司通用汽汽车就开开发了汽汽车动力力性和燃燃油经济济性的性性能预测测程序GGPSIIM，随随后国际际各大汽汽车公司司都在这这方面做做了大量量的研究究工作，如如福特汽汽车公司司开发了了TOEEFP，康康明斯公公司的VVMS，美美国交通通部的VVEESSIM，日日本日产产汽车公公司的CCSVFFEP，德德国奔弛弛汽车公公司的TTRASSCO，奥奥地利AAVL李李斯特公公司开发发的CRRUISSE车辆辆仿真分分析软件件，美国国可再生生能源实实验室NNRELL的ADDVISSOR等等。这些些计算机机模拟程程序与试试验相结结合，使使得设计计人员能能够在汽汽车开
26、发发阶段就就可以准准确地预预测汽车车的动力力性和燃燃料经济济性，并并且可以以快速有有效地比比较不同同发动机机与传动动系匹配配时汽车车的性能能，从而而找到最最佳的匹匹配方案案。同时时设计人人员也可可以利用用该程序序，进一一步优化化汽车结结构参数数，完善善汽车性性能指标标。通过过计算机机模拟不不仅可以以避免设设计人员员在产品品设计阶阶段对整整车总成成布置、动动力与传传动系统统选择的的盲目性性，防止止遗漏最最优方案案的可能能性，而而且还大大大缩短短了设计计周期，节节省了大大量的试试验费用用。我国国在汽车车性能计计算机模模拟仿真真方面的的研究起起步较晚晚，进入入80年年代后，国国内汽车车界如长长春汽车
27、车研究所所、吉林林大学、江江苏大学学等单位位做了一一些这方方面的研研究工作作，主要要工作内内容有:(l)汽车车动力传传动系数数学模型型的研究究；(2)给定定工况模模拟研究究;(3)实际际道路条条件随机机模拟的的研究;(4)模拟拟程序的的应用研研究。并取得了一一些成果果。但是是由于起起步比较较晚，跟跟国外大大公司开开发的模模拟程序序相比还还存在如如下主要要问题:(l)数学学模型不不完善;(2)没有有形成通通用计算算程序和和方法。这些问题导导致我国国汽车工工程界在在设计中中无法运运用有效效的工具具较为准准确地预预测和优优化汽车车的性能能，阻碍碍了开发发水平的的提高和和自主研研发能力力的进步步。1.
28、3 本本文主要要研究内内容本论文在研研究汽车车动力传传动系数数学模型型、动力力性和燃燃油经济济性的基基础上，分分析汽车车动力传传动系优优化匹配配技术。本本文的主主要任务务有：（1）系统统地分析析了汽车车动力性性和燃油油经济性性的评价价体系。研研究理想想动力传传动系和和实际动动力传动动系的差差别。从从发动机机与传动动系合理理匹配的的角度出出发，提提出动力力性和经经济性的的评价指指标。（2)以原原地起步步连续换换档加速速时间和和多工况况循环使使用油耗耗作为评评价动力力性和经经济性的的两个分分目标函函数，使使用线性性加权组组合的方方法将其其转换成成单一目目标函数数，建立立汽车传传动系参参数优化化数学
29、模模型。（3）建立立包括怠怠速、起起步、加加速减速速、匀速速和换档档在内的的汽车不不同行驶驶模式的的仿真分分析模型型，以及及最高车车速、最最大动力力因数等等数学模模型。（4）利用用这个系系统对本本文的货货车进行行动力性性和燃油油经济性性进行模模拟计算算，并且且对传动动系的参参数进行行优化，主主要包括括变速箱箱和主减减速器传传动比的的优化，然然后通过过优化前前后整车车性能对对比得出出结论。2 汽车车动力性性及燃油油经济性性综合评评价汽车动力传传动系最最优匹配配研究的的关键问问题是确确定汽车车动力传传动系统统匹配的的评价指指标。汽车的动力力性就是是指汽车车在良好好的路面面上进行行直线行行驶的过过程
30、，可可以由纵纵向的外外力来进进行决定定相应的的行驶性性能，是是能够达达到平均均行驶速速度的要要求。我我们从这这个定义义当中就就可以看看出，对对于道路路来说，必必须要是是良好的的路面，水水平或是是坡路都都可以，运运动方式式可以采采取直线线行驶的的过程，对对于外力力因素来来说，可可以由纵纵向的外外力来决决定运动动的基础础，使其其能够达达到一定定的能力力。对于于运动能能力来说说，主要要有三个个方面的的指标，比比如汽车车的最高高车速，加加速时间间，以及及最大爬爬坡度。在在良好的的水平路路面上进进行行驶驶的车辆辆，如果果能够达达到最高高的行驶驶速度，我我们就叫叫最高车车速。对对于加速速时间来来说，通通常
31、是在在原地起起步的加加速时间间，以及及超车加加速的时时间，这这个时间间表明了了汽车的的加速能能力。世世界上评评论汽车车燃油经经济性一一般用耗耗油量或或油行程程来表示示。耗油量是指指汽车满满载时单单位行驶驶里程所所需燃油油体积。我我国和欧欧洲都用用行驶百百公里消消耗的燃燃油数(L)来来表示，即即L/ 1000 kmm；油行行程是指指汽车满满载时，单单位体积积燃油所所能行驶驶的里程程，美国国就是用用每加仑仑燃油能能行驶的的里程数数来表示示，即(英里/加仑)。前一一种表示示法，数数值越小小，燃油油经济性性越好；后一种种表示法法，数值值越大，燃燃油经济济性越好好。汽油油的燃油油经济性性指标与与发动机机
32、的特性性和汽车车的自重重、车速速及各种种运动阻阻力如空空气阻力力、滚动动阻力和和爬坡阻阻力等大大小、传传动系的的效率及及减速比比等都有有关系，因因而在数数值上往往往与实实际情况况有差别别。2.1 汽汽车动力力性的评评价指标标汽车的动力力性是指指汽车在在良好路路面上直直线行驶驶时由汽汽车受到到的纵向向外力决决定的所能达达到的平平均行驶驶速度。动动力性是是汽车各各种性能能中最基基本、最最重要的的性能。从从获得尽尽可能的的平均行行驶速度度的观点点出发，汽汽车的动动力性能能主要由由三方面面指标评评定最高高车速、加加速性能能和爬坡坡性能。 最高车速速是指在在水平良良好的路路面上汽汽车能达达到的最最高行驶
33、驶速度。它它仅仅反反映汽车车本身具具有的极极限能力力，并不不反映汽汽车实际际行驶中中的平均均速度。加加速性能能对汽车车平均行行驶速度度有着很很大的影影响，它它的评价价指标很很多，但但通用和和统一的的评价准准则还没没有。 当今汽车界界通常用用原地起起步加速速时间与与超车加加速时间间来表示示汽车的的加速性性能。原原地起步步的加速速时间指指用一挡挡或二挡挡起步，按按最佳动动力换挡挡时间逐逐次换至至高挡，油油门开度度保持全全开，加加速至某某一预定定的距离离或车速速所需要要的时间间。 汽车爬坡性性能是用用满载汽汽车在良良好路面面上的最最大爬坡坡度表示示的。显显然，最最大爬坡坡度是指指一挡最最大爬坡坡度。
34、有有的国家家规定在在常遇到到的坡度度上，以以汽车必必须保证证的车速速来表明明它的爬爬坡能力力。控制制这个指指标可以以保证各各种车辆辆的动力力性相差差不至太太悬殊，以以维持路路面上各各种车辆辆畅通行行驶。现现有的汽汽车动力力性的评评价指标标只是反反映了汽汽车本身身具有的的极限能能力，在在一定程程度上反反映了汽汽车动力力性的好好坏，但但由于未未与复杂杂的实际际使用工工况统一一考虑，因因而往往往与汽车车实际使使用效果果相差很很大。例例如国内内目前的的城市公公共汽车车，尽管管其最高高车速设设计在770kmm/h左左右，而而实际汽汽车运行行平均车车速只有有2030kmm/h。2.2 汽汽车燃油油经济性性
35、的评价价指标 汽车燃油油经济性性常用一一定运输输工况下下汽车行行驶百公公里的耗耗油量或或一定燃燃油量能能使汽车车行驶的的里程来来衡量。目目前，一一般采用用等速燃燃油经济济性和多多工况燃燃油经济济性来评评价汽车车燃油经经济性。(1)等速速燃油经经济性 汽车等速速燃油经经济性是是常用的的一种评评价指标标，它指指汽车在在额定载载荷下，以以最高挡挡在水平平良好路路面上等等速行驶驶1000km的燃燃油消耗耗量。常常测出每每隔100km/h或20kmm/h速速度间隔隔的等速速百公里里燃油消消耗量，然然后在图图上连成成曲线，称称为等速速百公里里燃油消消耗量曲曲线，以以它来评评价汽车车的燃油油经济性性。但是是
36、，这种种评价方方法没有有反映出出汽车实实际行驶驶中受工工况经常常变化的的影响，特特别是市市区行驶驶中频繁繁出现的的加速、减减速、怠怠速停车车等行驶驶工况。(2)循环环行驶工工况燃油油经济性性 汽汽车多工工况循环环模式，是是在大量量进行汽汽车实际际行驶工工况调研研和统计计的基础础上获得得的，因因而采用用多工况况循环试试验规范范获得的的汽车燃燃油经济济性更接接近实际际行驶状状态。自自20世世纪700年代起起，各国国为了能能正确地地模拟汽汽车行驶驶工况，在在测定汽汽车典型型使用工工况的基基础上，制制定了各各种试验验规范，如如联合国国欧洲经经济委员员会颁布布的ECCE-RR15循循环工况况，美国国环境
37、保保护局EEPA制制定的城城市循环环工况UUDDSS及公路路循环工工况HWWFETT，美国国汽车工工程师学学会SAAE制定定的燃油油经济性性测量道道路试验验程序JJ10882b,日本的的十工况况和十一一工况试试验循环环，中国国载货汽汽车六工工况试验验循环JJB33352、城城市客车车四工况况试验循循环JBB39772等，并并以这些些试验循循环的百百公里燃燃油消耗耗量来评评定相应应行驶工工况的燃燃油经济济性。本本次讨论论燃油经经济性主主要使用用六工况况法进行行试验，六六工况实实验法的的主要参参数表格格如下：表2.1 六工况况实验参参数工况运转状态（kkm/hh）行程（m）累计行程（mm）时间（s
38、）加速度（mm/s22）变速器档位位12550507.2-最高档22540015020016.70.25最高档340250450225-最高档44050017562514.00.20最高档550250875180-最高档650255200107519.3-0.366最高档注：a.实实验车在在第六工工况的终终速度的的偏差为为3kmm/h。b.对于最最高档的的最小稳稳定车速速大于225kmm/h的的车，使使用档位位允许从从最高档档降低一一档进行行，当车车辆进行行等速行行驶路段段和减速速段时再再换入最最高档进进行实验验。c.汽车在在进行六六工况实实验时，加加速、匀匀速和用用车辆的的制动器器减速时时，
39、每个个实验工工况除单单独规定定外，允允许车速速偏差2kmm/h。在在工况改改变过程程中允许许车速的的偏差大大于规定定值，但但在任何何条件下下超过车车速偏差差的时间间不大于于1s，即即时间偏偏差为1s。2.3 汽汽车动力力传动系系统优化化匹配的的方法 汽车动力力传动系系参数的的优化匹匹配就是是根据汽汽车使用用条件和和要求，通通过优选选适当的的动力传传动系型型式和参参数（如如发动机机型式及及排量，机机械变速速器的型型式，速速比范围围、挡位位数、速速比间隔隔，驱动动桥的型型式及速速比，轮轮胎类型型及尺寸寸）使发发动机经经常工作作区尽量量与理想想经济工工作区相相接近，以以获得最最佳的整整车动力力性与燃
40、燃油经济济性以及及良好的的排放性性能。 目标函数数：取多多工况燃燃油经济济性，也也有选取取汽车原原地起步步连续换换挡加速速时间与与多工况况燃油经经济性的的加权值值。 设计变量量：选变变速器各各挡传动动比、驱驱动桥主主减速器器传动比比。 约束条件件：一般般选择整整车动力力性要求求，变速速器速比比分配规规律为约约束条件件。3 汽车车动力性性和燃油油经济性性的模拟拟计算3.1 发发动机数数学模型型的建立立汽车动力性性燃油经经济性模模拟计算算是以发发动机数数学模型型为重要要依据的的。发动动机数学学模型的的描述，包包括汽车车发动机机外特性性(使用用外特性性，对于于柴油机机来说，是是功率特特性)和和发动机
41、机万有特特性。描描述发动动机性能能的方法法有表格格法、差差值法和和数学模模型法三三种，前前两种精精度较高高，但占占用内存存较多、运运算速度度较慢，故故目前都都采用数数学模型型法对于于已知试试验数据据的发动动机，其其使用外外特性可可以看作作是发动动机转速速的一元元函数，用用最小二二乘法获获得。限限于发动动机测试试技术，目目前还主主要是利利用稳态态工况下下发动机机特性试试验数据据获得的的模型近近似的代代替非稳稳态工况况下发动动机瞬时时特性。考考虑到发发动机加加速工况况时，其其转矩较较稳定工工况有所所下降，燃燃料消耗耗率有所所上升，一一般认为为其转矩矩下降量量与曲轴轴角加速速度成线线性关系系，可以以
42、采用修修正系数数方法来来考虑这这种影响响，借以以减少稳稳态工况况代理瞬瞬态工况况带来的的误差。3.2 最小二二乘法曲曲面拟合合采用曲面拟拟合的方方法求取取模型的的参数，实实际上是是个线性性回归问问题。即即认为平平面上的的各测点点Z是其其坐标(X,YY)的函函数，从从而建立立回归模模式为： （3-11） 式中：模模型中待待定系数数； 随机机误差； N试试验数据据点数； S拟拟合阶数数；k待定系系数个数数，与多多项式的的拟合阶阶数s存存在如下下关系： （33-2）拟合阶数高高时拟合合值更接接近于实实际试验验数据，但但此时在在上下限限区域内内通常会会产生畸畸变，严严重影响响汽车燃燃油经济济性的模模拟
43、计算算，因此此本文拟拟合阶数数取3。回归模型写写成矩阵阵形式： （3-3）其中G为阶阶矩阵，ZZ和E均均为列向向量。假设 （3-4）按照极值理理论应有有 （33-5） 易得： （3-6）拟合值与观观测值拟拟合程度度，可以以用拟合合度C来来评价，同同时也确确定最佳佳s值。 （3-7）式中 为总总体的均均值。3.3 变变速器换换挡规律律模型3.3.11 汽车车换挡规规律的处处理机械变速器器是否需需要换挡挡，取决决于驾驶驶员对汽汽车行驶驶条件以以及对发发动机转转速和负负荷的判判断。在在行驶中中，首先先驾驶员员应严格格遵守道道路环境境对速度度的限制制；其次次在未达达到对速速度的限限制时，可可以充分分发
44、挥汽汽车的动动力性；在满足足上述两两条件时时，应考考虑汽车车的燃油油经济性性，尽量量利用高高挡行驶驶。一般般来说，确确定换挡挡规律时时应满足足两个条条件： （1）选择择最佳的的挡位及及换挡时时机，使使汽车具具有良好好的动力力性和燃燃油经济济性。 （2）在一一般道路路条件下下，要尽尽量减少少换挡次次数，使使换挡稳稳定可靠靠，并尽尽量减少少在某些些道路条条件下相相邻两挡挡间不断断循环换换挡的现现象。3.3.22 最佳佳动力性性换挡规规律最佳动力性性换挡规规律应用用于动力力性模拟拟计算中中，它认认为汽车车尽可能能在较低低挡位行行驶。现现在关键键问题是是是换挡挡点的选选择，目目前有两两种判断断法：一一种是以以同一车车速下各各挡加速速度的大大小作为为换挡依依据；另另一种是是以同一一车速下下各挡动动力的大大小作为为换挡依依据。在模拟计算算中，对对驾驶员员换挡规规律规定定：(1)当发发动机转转速低于于其最小小稳定转转速时，由由高挡换换入低挡挡。(2)当发发动机转转速高于于其最大大转速时时，由低低挡换入入高挡。(3)当发发动机转转速介于于其最大大和最小小转速之之间时，若若高挡加加速度大大于低挡挡加速度度时，应应由低挡挡换入高