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1、:汽车:车辆工程:申喜翠:2201080103摘要在建立发动机特性数学模型的基础上，以原地起步连续换挡加速时间、多工况循环行驶油耗和多工况汽车尾气污染物排放量作为衡量动力性、经济性和排放性能的3个分目标,建立数学模型，并对此模型进行优化。实例结果表明,应用此法,可以明显改善汽车的传动性能,进而提高整体的综合性能。关键词:汽车整车性能传动系参数优化设计为了降低汽车的耗油量和废气排放,我们一般采用优化匹配动力传动系统。因为汽车的动性燃油经济性和排放特性的好坏在很大程度上取决于发动机的性能和传动系形式参数的选择。本文提出将汽车原地起步连续换档加速时间、多工况百公里油耗和多工况尾气排放
2、的主要污染物（CO、H才和NOx）的排放总量作为汽车传动糸优化性能的指标,利用计算机对汽车动力传动系统进行模拟仿真计算,通过对汽车动力传动系参数的优选，达到改善汽车的燃油经济性、动力性和尾气排放.1发动机特性数学模型的建立1.1发动机外特性数学模型使用发动机的台架试验数据来描述,以矩阵形式输入程序，采用最小二乘曲线拟合的方法描述:rri2/kltq=a0+^jncl-ba2nc2+口nck式中：码(i二0,1,UU,k)为待拟合多项式系数,即通过选取若干试验数据点进行曲线拟合得出的各阶系数;亚为发动机转速,r/min;Ttq为发动机外特性转矩,N•m;k为多项式最高阶数即拟合阶
3、数。1.2发动机万有特性数学模型1.2.1发动机的使用燃油万有特性的数学模型可表示为:gc=召=C^=(A[(j+i)(j+2)/2・j・i+ijry-J'c式中:gc为发动机的燃油消耗率,g/(kW•h);Te为发动机的有效转矩,N•m;A为模型中各阶系数组;s为模型的阶数。1.2.2发动机的主要排放物CO、HC和NOx的排放率分别为qCO、qHC和qNOx的数学模型为:qCO二2：j二科*[(j+1)(j+2)/2・j.1+i]Tc『c□式中:qCO为对应发动机转速ne和有效转矩Te的发动机CO的排放率,g/s;B模型中各阶系数组;s为模型的阶数。qHC二召二心=0C[(j
4、+l)(j+2)/2・j・l+i]T；/；式中:qHC为对应发动机转速g和有效转矩Te的发动机HC的排放率,g/s;C为模型中各阶系数组;s为模型的阶数。qNOx二召二Q=(Q[(j+l)(j+2)/2・j・l+i]T；/；式中:qNOx为对应发动机转速皿和有效转矩Te的发动机NOx的排放率，g/s;D为模型中各阶系数组;s为模型的阶数。2传动系参数的优化设计2.1优化设计变量的选取传动系主要设计参数就是各挡传动比,对传动系而言,在其他条件相同的情况下,最终影响汽车动力性、燃油经济性和排放性能的参数是传动系的总传动比，即变速器各挡的传动比ig与主减速器传动比iO的乘积，故选择设
5、计变量为:T......TX—[XjfX?,□,X"]—[lg]>】g21()，□，^gn10J2.2目标函数的建立°「采用能综合评价汽车动力性能的原地起步连续换挡加速时间作为动力性目标函数。Ts=TO严'/umtn8mdu/3.6[Ft・(Ff+Fw)J式中:Ft=Ttqi^r/t;Ttq=Xj=血仁nc=igi05/0.377r;Ff二Gf;Fw二CDAu./21.15;Ft为汽车驱动力,N;Ff为滚动阻力,N;lv为空气阻力,N;&为汽车旋转质量换算系数;m为汽车质量,kg;ijo分别为变速器和主减速器传动比;r为车轮滚动半径g;f为滚动阻力系数;C°为空气阻力系数;A
6、为汽车迎风面积;m2;ua为汽车车速,km/h;To为起步时间,s;t]T为传动效率,；Umax,Umin为汽车加速起始及加速终了车速,km/ho经济性分目标函数燃油经济性分目标函数是汽车多工况循环行驶的百公里油耗量Qs：Qs二100XXQ/S式中:为整个行驶过程包括等速、加速、减速及怠速段的油耗量之和,ml;S为整个循环的行驶距离,kmo尾气排放的分目标函数是以多工况汽车尾气的主要污染物单位里程的排放总量Qw(g/km)来表示。Qw=Qco+QIIC+QNOX式中:QwHC和NOx的多工况单位排放量之和,g/km;QCO为CO的多工况单位排放量,g/km;QHC为HC的多工况
7、单位排放量,g/km;QNOx为NOx的多工况单位排放量,g/kmo本文采用的目标函数f(X)为:f(X)二a)iTs(X)+32QS(X)+33Qw(X)式中3]为动力性加权因子;Ts(X)为动力性分目标函数;0)2为燃油经济性加权因子;Qs(X)为燃油经济性分目标函数;卩3为排放加权因子;Qw(X)为排放分目标函数。应考虑汽车具有足够的动力性能,即应有足够的直接挡动力因数次x和最大爬坡度Gax，同时需校核一挡最大驱动力时附着条件:gl(X)=DOmax-Doh<0;g2(^)=D0J-D
