專利名稱：一種減少汽車最小百公里加速時間的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種減少汽車最小百公里加速時間的方法。
背景技術：
百公里加速時間是評價汽車動力性優(yōu)劣的重要指標之一，減少百公里加速時間一 般都采用提升發(fā)動機功率，減少空氣阻力系數(shù)、滾動阻力系數(shù)、整車整備質(zhì)量等方法。 對于已批量生產(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)動機熱效 率或采用低滾動阻力系數(shù)輪胎等方法，則改進時間較長且成本較高。雖然通過優(yōu)化車 身結構以及采用新型輕質(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 間，但效果有限且付出的改進代價很髙。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種通過優(yōu)化傳動系速比來減少汽車最小百公里加速時間 的方法。
本發(fā)明的計算汽車最小百公里加速時間的方法是通過對加速度倒數(shù)在車速上求 積分來求出汽車百公里加速時間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時間達到最小。
由運動學可知
<formula>formula see original document page 4</formula>
即加速時間可用計算機進行積分計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)間下兩個速度的區(qū)間的面積就是通過此速度區(qū)間的加速時
間，常將速度區(qū)間分為若干個間隔，通過確定面積Ai、 ~八來計算總加速時間。只 要設置合適的檔位速比及在合適的時間換檔，就可以有效減少汽車百公里加速時間。 首先利用設定的速比來計算汽車百公里加速時間，如果所求出的汽車百公里加速 時間沒有達到設計要求，則對各檔速比重新設定變化范圍，并對百公里加速時間求梟 小值。
上述方法具體包含如下步驟
A:計算得出汽車加速度和行駛車速表達式<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)動機扭矩，n為發(fā)動機轉(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)動輪胎半徑；
B:將發(fā)動機的扭矩外特性進行多項式擬合
<formula>formula see original document page 5</formula> 式(3); C:對加速度倒數(shù)在車速上求積分來計算百公里加速時間 <formula>formula see original document page 5</formula> 式(4);
其中，n^為發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速，rw為發(fā)動機最高轉(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咖為百公里加速時間； D:將設定的初始速比值代入式(4)求出百公里加速時間；
E:若D步驟中利用設定的初始速比值所求得的百公里加速時間沒有達到最小百 公里加速時間的設計要求，則對各檔速比重新設定變化范圍，并對百公里加速時間求 最小值。
將發(fā)動機的功率、轉(zhuǎn)矩以及燃油消耗率與發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關系以曲線 表示，則此曲線稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速特性曲線或簡稱為發(fā)動機特性曲線。如果發(fā)動機節(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)動機外特性曲線。為了 便于計算，常采用多項式來描述由試驗臺測得的、接近于拋物線的發(fā)動機扭矩曲線， 即對發(fā)動機扭矩外特性曲線T-n進行多項式擬合。
上述(E)步驟中對百公里加速時間求最小值后，記下此時的速比值，即為百公 里加速時間最小時的速比值。在汽車定型時采用該速比值，可以使汽車的百公里加速 時間達到最小。
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)計算百公里加速時間時，將T參數(shù)用TO代入，可以使整個計算簡200810220148.0
潔、清晰，而且偏差較小。
上述(B)步驟中對發(fā)動機的扭矩外特性曲線進行多項式擬合時，最好沿用穩(wěn)態(tài) 工況時發(fā)動機臺架試驗所得到的功率與扭矩曲線，可以有效排除實車時的各種因素干 擾。
本發(fā)明在現(xiàn)有動力驅(qū)動條件下，即不改變發(fā)動機功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速 器速比，達到減少汽車最小百公里加速時間的目的，通過計算汽車最小百公里加速時 間及優(yōu)化后的速比，有效的預估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動力性能及其所 需速比，加快研發(fā)進度。 '
圖1是發(fā)動機轉(zhuǎn)速-一扭矩外特性的多項式擬合曲線； 圖2是加速度倒數(shù)與車速關系曲線。
具體實施例方式
下面結合具體實施例和附圖來詳細說明本發(fā)明。 實施例1:
本實施例結合一款前置前驅(qū)手動變速汽車的計算實例，來說明本發(fā)明的實施過
程，由于計算量比較大，這里采用Matlab軟件做為輔助計算工具。 上述方法具體包含如下步驟 A:計算得出汽車加速度和行駛車速表達式
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)動機扭矩，n為發(fā)動機轉(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)動輪胎半徑；
B:沿用穩(wěn)態(tài)工況時發(fā)動機臺架試驗所得到的功率與扭矩曲線(曲線如圖1所示)， 將發(fā)動機的扭矩外特性進行多項式擬合
T = TiXni+Txn(i-"+AT2xn2+T;xV+T。式(3);C:對加速度倒數(shù)在車速上求積分來計算百公里加速時間 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)動機最低轉(zhuǎn)速，rw為發(fā)動機最高轉(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咖為百公里加速時間，為較少計算負擔，將
T參數(shù)用TO代入；
D:根據(jù)實際情況，將設定的初始速比值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，對加速度倒數(shù)與車速曲線進行積
10 分，求出百公里加速時間；
E:若D步驟中利用設定的初始速比值所求得的百公里加速時間沒有達到最小百 公里加速時間的設計要求，則對各檔速比重新設定變化范圍，并對百公里加速時間求 最小值，此時的速比值即為百公里加速時間最小時的速比值。在汽車定型時采用該速 比值，可以使汽車的百公里加速時間達到最小。
15 本發(fā)明在現(xiàn)有動力驅(qū)動條件下，即不改變發(fā)動機功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速
器速比，達到減少汽車最小百公里加速時間的目的，通過計算汽車最小百公里加速時 間及優(yōu)化后的速比，有效的預估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動力性能及其所 需速比，加快研發(fā)進度。
權利要求
1、一種減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于該方法是通過對加速度倒數(shù)在車速上求積分來求出汽車百公里加速時間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時間達到最小。
2、 根據(jù)權利要求l所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于首先利用設定的速比來計算汽車百公里加速時間，如果所求出的汽車百公里加速時間沒 有達到設計要求，則對各檔速比重新設定變化范圍，并對百公里加速時間求最小 值。
3、 根據(jù)權利要求2所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于包含如 下步驟A:計算得出汽車加速度和行駛車速表達式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)動機扭矩，n為發(fā)動機轉(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)動輪胎半徑；B:將發(fā)動機的扭矩外特性進行多項式擬合T二TiXni+T(iDxn(")+AT2xn2+T,xn'+To式(3);C:對加速度倒數(shù)在車速上求積分來計算百公里加速時間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)動機最低轉(zhuǎn)速，n,為發(fā)動機最高轉(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咖為百公里加速時間； D:將設定的初始速比值代入式(4)求出百公里加速時間；E:若D步驟中利用設定的初始速比值所求得的百公里加速時間沒有達到最小百公里加速時間的設計要求，則對各檔速比重新設定變化范圍，并對百公里加速時 間求最小值。
4、 根據(jù)權利要求3所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于(E) 步驟中對百公里加速時間求最小值后，記下此時的速比值，即為百公里加速時間 最小時的速比值。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，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)權利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于在 利用式(4)計算百公里加速時間時，將T參數(shù)用TO代入。
7、 根據(jù)權利要求3或4所述的減少汽車最小百公里加速時間的方法，其特征在于(B) 步驟中對發(fā)動機的扭矩外特性曲線進行多項式擬合時，沿用穩(wěn)態(tài)工況時發(fā)動機臺 架試驗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)化傳動系速比來減少汽車最小百公里加速時間的方法。本發(fā)明的計算汽車最小百公里加速時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))]對加速度倒數(shù)在車速上求積分來求出汽車百公里加速時間，并調(diào)整汽車的速比，使得汽車百公里加速時間達到最小。本發(fā)明在現(xiàn)有動力驅(qū)動條件下，即不改變發(fā)動機功率、整車參數(shù)，通過優(yōu)化變速器速比，達到減少汽車最小百公里加速時間的目的，通過計算汽車最小百公里加速時間及優(yōu)化后的速比，有效的預估了在車輛開發(fā)中整車所具備的潛在的動力性能及其所需速比，加快研發(fā)進度。
文檔編號B60W40/105GK101441132SQ200810220148
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權日2008年12月18日
發(fā)明者宋豐源, 廷 曹, 李紅蕾, 楊亞娟 申請人:奇瑞汽車股份有限公司