商用車發(fā)動機(jī)與動力傳動系參數(shù)匹配的模糊優(yōu)化研究.pdf

1、商用車作為汽車家族的主要成員，在現(xiàn)代交通運(yùn)輸中發(fā)揮著不可替代的作用。近年來，以其前所未有的發(fā)展勢頭，成為客運(yùn)、貨運(yùn)用車的主力軍。商用車動力傳動系作為商用車正常行駛的動力生命線，其作用是至關(guān)重要的。商用車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性的好壞，在很大程度上取決于發(fā)動機(jī)性能及底盤傳動系參數(shù)的選擇。往往是一流的發(fā)動機(jī)加上一流的底盤不一定等于一流的汽車，其中關(guān)鍵是匹配問題。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，目前國內(nèi)大部分車用發(fā)動機(jī)均工作在遠(yuǎn)離最佳經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)。這主要是由于發(fā)動機(jī)

2、和傳動系參數(shù)匹配不當(dāng)所致。發(fā)動機(jī)性能與傳動系參數(shù)的匹配不合理，將使二者的優(yōu)勢不能充分發(fā)揮出來，從而使商用車整車的性能不能達(dá)到最佳。所以，商用車發(fā)動機(jī)與其傳動系的合理匹配，對提高其運(yùn)輸生產(chǎn)率和降低燃油消耗具有非常重要的意義。 本文在系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)汽車?yán)碚撘饬x上的汽車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，確定了以平均技術(shù)速度為動力性評價指標(biāo)，以單位時間燃油消耗量為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，以能量效率作為動力傳動系最優(yōu)匹配的綜合評價指標(biāo)。汽車能量效率

3、統(tǒng)一了兩個相互制約的概念，燃料經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)率。從能量的觀點看，為獲得最高的生產(chǎn)率和燃料經(jīng)濟(jì)性，需要盡可能減少汽車行駛過程中不必要的能量損耗，即以較少的燃油消耗完成一定的運(yùn)輸工作量。能量效率這一指標(biāo)把發(fā)動機(jī)和底盤的固有特性與汽車實際行駛條件相結(jié)合，既反映汽車動力傳動系統(tǒng)與使用工況的使用程度，又能提示動力傳動系統(tǒng)改善的潛力和途徑。在一定條件下彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評價指標(biāo)的不足。 本文采用曲線擬合及曲面擬合的方法，對商用車發(fā)動機(jī)外特性和發(fā)動機(jī)萬

4、有特性進(jìn)行數(shù)學(xué)模型描述。繪制了三維萬有特性曲線，建立了商用車動力傳動系數(shù)學(xué)模型，主要包括離合器接合過程數(shù)學(xué)模型，變速器數(shù)學(xué)模型，驅(qū)動橋效率數(shù)學(xué)模型，輪胎數(shù)學(xué)模型等，為模擬方便，并對車輛系統(tǒng)的慣性進(jìn)行了處理。在建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，編制商用車動力性及燃油經(jīng)濟(jì)性模擬計算程序。計算后并通過與試驗結(jié)果對比，驗證了數(shù)學(xué)模型的正確性。 對于商用車動力傳動系的優(yōu)化匹配，本文首先對汽車動力傳動系優(yōu)化匹配中常規(guī)的優(yōu)化方法進(jìn)行分析，常規(guī)方法實際上分

5、別以驅(qū)動功率、原地起步連續(xù)換檔加速時間與六工況燃油經(jīng)濟(jì)性的加權(quán)值作為綜合評價指標(biāo)，這些指標(biāo)實際上是汽車基本性能指標(biāo)，并不能定量反映汽車動力傳動系匹配完善程度。而本文分別對發(fā)動機(jī)給定、優(yōu)化傳動系參數(shù)及傳動系參數(shù)給定、優(yōu)選發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)這兩種匹配方式，采用模糊優(yōu)化設(shè)計的方法，以商用車行駛能量利用率的倒數(shù)作為模糊目標(biāo)函數(shù)，確定設(shè)計變量后，首先建立普通約束條件，然后將普通約束條件轉(zhuǎn)化為模糊約束條件，建立約束條件的隸屬度函數(shù)，得到最優(yōu)水平截集后，