專利名稱：一種減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法。
背景技術(shù)：
百公里加速時(shí)間是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，減少百公里加速時(shí)間一 般都采用提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少空氣阻力系數(shù)、滾動(dòng)阻力系數(shù)、整車整備質(zhì)量等方法。 對(duì)于已批量生產(chǎn)的車型，如通過改善整車造型以降低空氣阻力系數(shù)、改變發(fā)動(dòng)機(jī)熱效 率或采用低滾動(dòng)阻力系數(shù)輪胎等方法，則改進(jìn)時(shí)間較長(zhǎng)且成本較高。雖然通過優(yōu)化車 身結(jié)構(gòu)以及采用新型輕質(zhì)材料可以降低整車整備質(zhì)量，從而減少車輛百公里加速時(shí) 間，但效果有限且付出的改進(jìn)代價(jià)很髙。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種通過優(yōu)化傳動(dòng)系速比來減少汽車最小百公里加速時(shí)間 的方法。
本發(fā)明的計(jì)算汽車最小百公里加速時(shí)間的方法是通過對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求 積分來求出汽車百公里加速時(shí)間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時(shí)間達(dá)到最小。
由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知
<formula>formula see original document page 4</formula>
即加速時(shí)間可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行積分計(jì)算或用圖解積分法求出。用圖解積分法，將a-v 曲線轉(zhuǎn)畫成1/a-v曲線，區(qū)間下兩個(gè)速度的區(qū)間的面積就是通過此速度區(qū)間的加速時(shí)
間，常將速度區(qū)間分為若干個(gè)間隔，通過確定面積Ai、 ~八來計(jì)算總加速時(shí)間。只 要設(shè)置合適的檔位速比及在合適的時(shí)間換檔，就可以有效減少汽車百公里加速時(shí)間。 首先利用設(shè)定的速比來計(jì)算汽車百公里加速時(shí)間，如果所求出的汽車百公里加速 時(shí)間沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則對(duì)各檔速比重新設(shè)定變化范圍，并對(duì)百公里加速時(shí)間求梟 小值。
上述方法具體包含如下步驟
A:計(jì)算得出汽車加速度和行駛車速表達(dá)式<formula>formula see original document page 5</formula> 式(1);
<formula>formula see original document page 5</formula>式(2);
其中a為汽車加速度，v為行駛車速，T為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，m為 汽車質(zhì)量，F(xiàn)為整車阻力，iO為主減速器速比，ik為檔位速比，k取正整數(shù)值，r 為驅(qū)動(dòng)輪胎半徑；
B:將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外特性進(jìn)行多項(xiàng)式擬合
<formula>formula see original document page 5</formula> 式(3); C:對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求積分來計(jì)算百公里加速時(shí)間 <formula>formula see original document page 5</formula> 式(4);
其中，n^為發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速，rw為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，v^為一檔最低車速，vlmax 為一檔最高車速，V2腿為二檔最高車速，t咖為百公里加速時(shí)間； D:將設(shè)定的初始速比值代入式(4)求出百公里加速時(shí)間；
E:若D步驟中利用設(shè)定的初始速比值所求得的百公里加速時(shí)間沒有達(dá)到最小百 公里加速時(shí)間的設(shè)計(jì)要求，則對(duì)各檔速比重新設(shè)定變化范圍，并對(duì)百公里加速時(shí)間求 最小值。
將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩以及燃油消耗率與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系以曲線 表示，則此曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線或簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線。如果發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣 門全開(或高壓油泵在最太供油位置)，則此特性曲線稱為發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線。為了 便于計(jì)算，常采用多項(xiàng)式來描述由試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得的、接近于拋物線的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線， 即對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩外特性曲線T-n進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。
上述(E)步驟中對(duì)百公里加速時(shí)間求最小值后，記下此時(shí)的速比值，即為百公 里加速時(shí)間最小時(shí)的速比值。在汽車定型時(shí)采用該速比值，可以使汽車的百公里加速 時(shí)間達(dá)到最小。
上述式(3)中，系數(shù)T0、 Tl、 T2.,.Ti、 T一般由最小二乘法來確定。 在利用式(4)計(jì)算百公里加速時(shí)間時(shí)，將T參數(shù)用TO代入，可以使整個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)200810220148.0
潔、清晰，而且偏差較小。
上述(B)步驟中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外特性曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合時(shí)，最好沿用穩(wěn)態(tài) 工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)所得到的功率與扭矩曲線，可以有效排除實(shí)車時(shí)的各種因素干 擾。
本發(fā)明在現(xiàn)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)條件下，即不改變發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速 器速比，達(dá)到減少汽車最小百公里加速時(shí)間的目的，通過計(jì)算汽車最小百公里加速時(shí) 間及優(yōu)化后的速比，有效的預(yù)估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動(dòng)力性能及其所 需速比，加快研發(fā)進(jìn)度。 '
圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速-一扭矩外特性的多項(xiàng)式擬合曲線； 圖2是加速度倒數(shù)與車速關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。 實(shí)施例1:
本實(shí)施例結(jié)合一款前置前驅(qū)手動(dòng)變速汽車的計(jì)算實(shí)例，來說明本發(fā)明的實(shí)施過
程，由于計(jì)算量比較大，這里采用Matlab軟件做為輔助計(jì)算工具。 上述方法具體包含如下步驟 A:計(jì)算得出汽車加速度和行駛車速表達(dá)式
a =_^_
m 式(1);
2;mr v = "7":~~
式(2);
其中a為汽車加速度，v為行駛車速，T為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，m為 汽車質(zhì)量，F(xiàn)為整車阻力，i0為主減速器速比，ik為檔位速比，k取正整數(shù)值，r 為驅(qū)動(dòng)輪胎半徑；
B:沿用穩(wěn)態(tài)工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)所得到的功率與扭矩曲線(曲線如圖1所示)， 將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外特性進(jìn)行多項(xiàng)式擬合
T = TiXni+Txn(i-"+AT2xn2+T;xV+T。式(3);C:對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求積分來計(jì)算百公里加速時(shí)間 100 1
T- = J >
0 3
=J ~-dv + J ~^-dv + f ~^-dv
vimin T。i。ijr - F vlmax T0i0i2r - F v2max T0i0i3r - F
100i0i3
,鵬 m 2;zr' fnmaxm 2;zr' r ^ m 2;zr,
=j ~r:-x"r^n+j ~~r:-xtF^+J ~7^-xTT~dn
nmin T。i。、r - F i。i, ^腿 T0i0i2r - F i0i2 、腿T0i0i3r - F i0i3
:m[2OT(n匿-nJ , 2，證(、-"),100i0i2-2;mim" i0i!(T"r-F) i^Cnoij-F) i2(Ti0i3r-F)
即
t = fi。"d ,二m「2;r(nu-ru) , 2^^-、) , 100^-2^ 咖—J。 a — i。L i,(J"r—F)ACmr—F)i2CIV3r—F) 式(4);
5其屮，n^為發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速，rw為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，v^為一檔最低車速，vlmM
為一檔最高車速，V2^為二檔最高車速，t咖為百公里加速時(shí)間，為較少計(jì)算負(fù)擔(dān)，將
T參數(shù)用TO代入；
D:根據(jù)實(shí)際情況，將設(shè)定的初始速比值iO、 il、 i2、 i3代入式(4)，并根據(jù)最 大加速度換檔規(guī)律，即按圖2中箭頭指示位置換檔，對(duì)加速度倒數(shù)與車速曲線進(jìn)行積
10 分，求出百公里加速時(shí)間；
E:若D步驟中利用設(shè)定的初始速比值所求得的百公里加速時(shí)間沒有達(dá)到最小百 公里加速時(shí)間的設(shè)計(jì)要求，則對(duì)各檔速比重新設(shè)定變化范圍，并對(duì)百公里加速時(shí)間求 最小值，此時(shí)的速比值即為百公里加速時(shí)間最小時(shí)的速比值。在汽車定型時(shí)采用該速 比值，可以使汽車的百公里加速時(shí)間達(dá)到最小。
15 本發(fā)明在現(xiàn)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)條件下，即不改變發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速
器速比，達(dá)到減少汽車最小百公里加速時(shí)間的目的，通過計(jì)算汽車最小百公里加速時(shí) 間及優(yōu)化后的速比，有效的預(yù)估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動(dòng)力性能及其所 需速比，加快研發(fā)進(jìn)度。
權(quán)利要求
1、一種減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于該方法是通過對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求積分來求出汽車百公里加速時(shí)間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時(shí)間達(dá)到最小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于首先利用設(shè)定的速比來計(jì)算汽車百公里加速時(shí)間，如果所求出的汽車百公里加速時(shí)間沒 有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則對(duì)各檔速比重新設(shè)定變化范圍，并對(duì)百公里加速時(shí)間求最小 值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于包含如 下步驟A:計(jì)算得出汽車加速度和行駛車速表達(dá)式Ti人r隱Fa =-^-m2;mr v 二-式(1);式(2);其中a為汽車加速度，v為行駛車速，T為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，m 為汽車質(zhì)量，F(xiàn)為整車阻力，i。為主減速器速比，ik為檔位速比，k取正整數(shù)值， r為驅(qū)動(dòng)輪胎半徑；B:將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外特性進(jìn)行多項(xiàng)式擬合T二TiXni+T(iDxn(")+AT2xn2+T,xn'+To式(3);C:對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求積分來計(jì)算百公里加速時(shí)間t — f10。ldv_m 2^r(n^-nj , 2mu(i, -i2) , lOOfe-2m^ 100 —J。 a —i0L i,(T"r-F)^OUr—F)i2CTy3r—F) 式(4);其中，r^為發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速，n,為發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，v^為一檔最低車速， V^為一檔最高車速，V2^為二檔最高車速，t咖為百公里加速時(shí)間； D:將設(shè)定的初始速比值代入式(4)求出百公里加速時(shí)間；E:若D步驟中利用設(shè)定的初始速比值所求得的百公里加速時(shí)間沒有達(dá)到最小百公里加速時(shí)間的設(shè)計(jì)要求，則對(duì)各檔速比重新設(shè)定變化范圍，并對(duì)百公里加速時(shí) 間求最小值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于(E) 步驟中對(duì)百公里加速時(shí)間求最小值后，記下此時(shí)的速比值，即為百公里加速時(shí)間 最小時(shí)的速比值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于式(3)中，系數(shù)T。、 T\、 T2...Ti、 T由最小二乘法來確定。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于在 利用式(4)計(jì)算百公里加速時(shí)間時(shí)，將T參數(shù)用TO代入。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法，其特征在于(B) 步驟中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外特性曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合時(shí)，沿用穩(wěn)態(tài)工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái) 架試驗(yàn)所得到的功率與扭矩曲線。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種通過優(yōu)化傳動(dòng)系速比來減少汽車最小百公里加速時(shí)間的方法。本發(fā)明的計(jì)算汽車最小百公里加速時(shí)間的方法是通過公式t<sub>100</sub>＝∫<sup>100</sup><sub>0</sub>(1/a)dv＝(m/i<sub>0</sub>)[(2πr(n<sub>max</sub>-n<sub>min</sub>)/i<sub>1</sub>(Ti<sub>0</sub>i<sub>1</sub>r-F))+(2πrn<sub>max</sub>(i<sub>1</sub>-i<sub>2</sub>)/i<sub>1</sub>i<sub>2</sub>(Ti<sub>0</sub>i<sub>2</sub>r-F))+(100i<sub>0</sub>i<sub>2</sub>-2πrn<sub>max</sub>/i<sub>2</sub>(Ti<sub>0</sub>i<sub>3</sub>r-F))]對(duì)加速度倒數(shù)在車速上求積分來求出汽車百公里加速時(shí)間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時(shí)間達(dá)到最小。本發(fā)明在現(xiàn)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)條件下，即不改變發(fā)動(dòng)機(jī)功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速器速比，達(dá)到減少汽車最小百公里加速時(shí)間的目的，通過計(jì)算汽車最小百公里加速時(shí)間及優(yōu)化后的速比，有效的預(yù)估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動(dòng)力性能及其所需速比，加快研發(fā)進(jìn)度。
文檔編號(hào)B60W40/105GK101441132SQ200810220148
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者宋豐源, 廷 曹, 李紅蕾, 楊亞娟 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司