基于经济性与排放性的轻型货车动力系统匹配优化方法研究

论文摘要

汽车保有量的增加使我国能源短缺问题日益突出和环境污染不断加剧,开展降低汽车燃油消耗和尾气排放的研究对社会发展具有重要的意义。汽车燃油经济性和排放性的好坏在很大程度上取决于其动力系统合理匹配的程度,在确保动力性的前提下通过匹配优化动力参数提高汽车的燃油经济性和排放性是一种有效的方法。本文以轻型货车为研究对象,基于层次分析法建立了轻型货车动力性、燃油经济性和排放性的综合性能评价体系,基于车辆系统动力学理论和曲线曲面拟合插值理论建立了轻型货车动力系统的数学模型,并使用MATLAB编制了动力性、燃油经济性和排放性的模拟计算程序。通过对轻型货车燃油经济性和排放性以及其行驶工况的研究,以轻型货车的燃油经济性与排放性为优化目标,以动力性为约束条件,以变速器各档传动比和主减速器传动比为设计变量,建立了动力系统的匹配优化模型,选用混合惩罚函数法进行求解,并利用MATLAB的优化工具箱编写了相应的优化程序。利用本文的数学模型和优化方法,可以对轻型货车动力系统性能进行数值模拟和动力参数优化匹配。通过实例验证了在保证动力性的条件下,通过匹配优化轻型货车的动力系统可以改善轻型货车的燃油经济性和排放性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 研究的发展趋势
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第二章 轻型货车性能测试和评价方法研究
• 2.1 动力性评价指标和测试方法
• 2.1.1 最高车速
• 2.1.2 加速性能
• 2.1.3 爬坡能力
• 2.2 燃油经济性评价指标和测试方法
• 2.2.1 等速百公里燃油消耗量
• 2.2.2 多工况燃油消耗量
• 2.3 排放性评价指标和测试方法
• 2.4 轻型货车性能综合评价方法
• 2.4.1 层次分析法原理
• 2.4.2 轻型货车综合性能评价体系
• 2.5 本章小结
• 第三章 轻型货车动力系统建模方法研究
• 3.1 发动机模型
• 3.1.1 发动机外特性
• 3.1.2 发动机部分负荷特性
• 3.1.3 发动机万有特性
• 3.1.4 发动机模型的修正
• 3.2 离合器模型
• 3.2.1 离合器输入转矩的确定
• 3.2.2 摩擦转矩的计算
• 3.2.3 等效阻力矩和等效转动惯量的计算
• 3.3 传动效率模型
• 3.4 换挡模式
• 3.4.1 最佳动力性换挡模式
• 3.4.2 最佳经济性换挡模式
• 3.4.3 个人习惯换挡模式
• 3.5 行驶阻力模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 轻型货车性能模拟计算方法
• 4.1 换挡模式模拟
• 4.1.1 最佳动力性换挡模式模拟
• 4.1.2 最佳经济性换挡模式模拟
• 4.2 动力性模拟计算
• 4.2.1 最高车速计算
• 4.2.2 最大爬坡度计算
• 4.2.3 原地起步换挡加速时间计算
• 4.3 燃油经济性模拟计算
• 4.3.1 等速百公里燃油消耗量计算
• 4.3.2 多工况燃油消耗量计算
• 4.4 排放性模拟计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 轻型货车动力系统匹配优化方法
• 5.1 发动机的选择
• 5.2 传动系参数选择对整车性能的影响
• 5.2.1 主减速器传动比的影响
• 5.2.2 变速器传动比的影响
• 5.2.3 档位数的影响
• 5.3 传动系与发动机的匹配优化
• 5.3.1 设计变量的选取
• 5.3.2 目标函数的建立
• 5.3.3 约束条件的确定
• 5.3.4 优化方法的选取
• 5.4 优化实例及结果分析
• 5.4.1 原始数据的处理
• 5.4.2 模拟计算结果分析
• 5.4.3 优化前后结果对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间获得的荣誉、主要参与的项目及发表的论文