專利名稱：一種降低汽車燃油消耗的工藝方法
技術領域：
本發明屬于汽車設計與制造工藝的技術領域，涉及對汽車發動機及動力傳 動系統的優化算法工藝，更具體地說，本發明涉及一種降低汽車燃油消耗的工 藝方法。
背景技術：
由于世界范圍內石油資源的短缺，節約使用石油資源己成人們的共識。從 目前我國石油勘探開發形勢看，在新探明儲量無重大突破的情況下，石油產量 越來越無法滿足國內需求已成定局。新出臺的《汽車產業發展政策》明確提出 汽車產業及相關產業要注重發展和應用新技術，提高燃油經濟性。國內外對于 整車性能、特別是燃油經濟性的優化計算已經作了大量的研究工作。模糊優化、 遺傳算法等各種優化算法在動力傳動系統的優化匹配方面得到廣泛應用。但是， 無論何種優化，其最終都是希望發動機的工作區間最接近其最佳經濟區域。
根據發動機和整車的具體匹配情況來改善發動機的實際使用工況，使其更 接近于最佳經濟區域，將有助于充分發揮發動機的經濟性能，降低燃油消耗量。 而傳統的計算方法并不能直觀的展現在實際運行工況中，發動機是否工作在最 佳經濟區，因而也就不便于確定燃油經濟性是否為最佳。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種降低汽車燃油消耗的工藝方法，其目的 是利用該工藝方法的優化算法，找到符合整車實際使用工況的更合理的燃油消 耗率，使汽車的油耗降低。
為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為所提供的這種降低汽車燃油消耗的工藝方法是基于發動機MAP圖對汽車發動機燃油消耗量進行優化的工 藝過程，并以動力傳動系統的匹配為約束條件。
為使上述技術方案更加完善，本發明還進一步提出了以下更為詳盡和具體 的技術方案作為補充，以獲得最佳的應用效果，更好地實現發明目的，并提高 本發明的新穎性和創造性，使其具有明顯的實質性特點和顯著進步-
以上所述的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為 步驟l、工藝過程開始；
步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動 力傳動系統的約束條件;
步驟3、計算所選取車速對應的發動機1功率，在發動機MAP圖上繪制出 相應車速的等功率曲線，確定相應的發動機轉速和發動^l扭矩，并在發動機MAP 圖上的等功率曲線上標出；
步驟4、判斷發動機當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果是，則 進行步驟8;如果否，則進行下一步驟；
步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機的工況進行計算， 得出動力傳動系統參數即動力傳動系統速比；
步驟6、判斷動力傳動系統參數是否滿足其約束條件，如果是，則進行步驟 8;如果否，則進行下一步驟；
步驟7、以最接近等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機的工況進行 計算，得出動力傳動系統速比，返回步驟6;
步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
在以上所述的步驟2中，所述的數學模型為根據整車動力傳動系統的結構 和汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型；所述的仿真模型為借助計算用分析軟件建立的整車動力傳動系統的仿真模型。
所述的被選中考察的車速，分別為五檔90km/h、 120km/h、 150km/h。 在步驟2中，所述的約束條件為五檔總速比的約束條件為0.82X4.2 ^0.68X4.2。
所選取的車速為90km/h、 120km/h、 150km/h，分別對應的當前的發動機工 況點4、 A、 C。，及其所對應的發動機功率為i^、 &。、 A。；各工況點均包括 相應的轉速"和扭矩；的參數。
分別選取/^、 &。、尸9。上對應于最低燃油消耗率的發動機工況點，并在發 動機MAP圖上找出相應的發動機轉速"和扭矩T^，代入計算用數學模型或仿真
模型中，獲取動力傳動系統的速比參數，并與動力傳動系統的約束條件進行對 比；符合該約束條件，得到結論即油消耗量在動力傳動系統約束條件范圍內 的該點達到了最優。
本發明采用上述技術方案，直接利用發動機萬有特性MAP圖，通過在該圖 上繪制發動機在實際運行工況中的工作點，能直觀的確定發動機的工作點是否 處在最佳油耗區；如果不是最佳，還可利用發動機MAP圖對汽車燃油消耗量進 行優化。上述方法以汽車燃油消耗量為優化目標，以動力傳動系統合理匹配為 約束條件，優化發動機在實際整車運行工況中的工作區間，從而尋找到對應于 整車實際使用工況的更合理的燃油消耗率，達到降低油耗的目的。上述方法對 于優化燃油消耗量更加方便，有效。
下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1為本發明提供的燃油消耗率優化方法的過程框圖； 圖2本發明所涉及的整車動力傳動系統示意圖；圖3為本發明所涉及的發動機萬有特性MAP圖4為本發明的等功率曲線的繪制和發動機工況點的判斷示意圖。
圖中標記為1、發動機，2、動力傳動系統，3、發動機MAP圖，4、等功
率曲線，5、離合器，6、變速器，7、主減速器，8、差速器，9、車輪，10、車輪軸。
具體實施例方式
下面結合附圖，通過對具體實施例的描述，對本發明的技術方案作進一步 詳細的說明，以幫助本領域的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完 整、準確和深入的理解。
如圖1至圖4反應本發明的技術內容和方案，本發明為一種降低汽車燃油 消耗的工藝方法。
如圖2所示，本發明所涉及的整車的動力系統及其動力傳動系統2按其傳 動路線包括發動機l、離合器5、變速器6、主減速器7、差速器8、四個車輪9， 通過車輪軸10安裝在車身上。動力傳動系統2的主要技術參數為其傳動機構的 速比。
為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的問題并克服 其缺陷，實現利用該工藝方法的優化算法、找到符合整車實際使用工況的更合 理的燃油消耗率、使汽車的油耗降低的發明目的，本發明采取的技術方案如下-
該工藝方法是基于發動機MAP圖3對汽車發動機1燃油消耗量進行優化的 工藝過程，并以動力傳動系統2的匹配為約束條件。
在上述技術方案的基礎上，為了使本發明更為完善，還提供以下實施示例 作為本發明在具體實施時的參考
如圖1所示，以下是本發明所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法的過程，即所述的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為 步驟l、工藝過程開始；
步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動 力傳動系統2的約束條件；(選取某一個或多個重點車速進行考察。)
步驟3、計算所選取車速對應的發動機1功率，在發動機MAP圖3上繪制 出相應車速的等功率曲線4，確定相應的發動機1轉速和發動機1扭矩，并在發 動機MAP圖3上的等功率曲線4上標出；(在發動機萬有特性MAP圖上繪制與 所選取的車速對應的等功率曲線。功率不變，扭矩和轉速發生變化時產生等功 率曲線)。
步驟4、判斷發動機1當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果是， 則進行步驟8;如果否，則進行下一步驟；(在發動機萬有特性MAP圖上繪制與 車速對應的等功率曲線和相應的當前發動機的工作點，并判斷其當前的工作點 是否處在等功率曲線上的最佳油耗處；結合計算所得發動機工況，判斷其是否 處工作在等功率曲線上的最低燃油消耗率處。如果燃油消耗量未能達到最佳， 可直接選取等功率曲線上最佳燃油經濟性對應的發動機工作點，并可進一步確 定整車動力傳動系統的匹配。)
步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機1的工況進行計算， 得出動力傳動系統2參數即動力傳動系統2速比；(如果發動機沒有工作在等功 率曲線上的最低燃油消耗率處，則以最低燃油消耗率對應的發動機工況進行計 算，得出動力傳動系統速比。)
步驟6、判斷動力傳動系統2參數是否滿足其約束條件，如果是，則進行步 驟8;如果否，則進行下一步驟；(將計算得到的動力傳動系統速比與其約束條 件進行對比，若符合約束條件，計算結束，即步驟8。如果不滿足，則重新選取最接近最低燃油消耗率的發動機工況，則進行步驟7計算。)
步驟7、以最接近等功率曲線4上的最低燃油消耗率對應的發動機1的工況 進行計算，得出動力傳動系統2速比，返回步驟6; 步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
在以上所述的步驟2中，所述的數學模型為根據整車動力傳動系統2的結 構和汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型；所述的仿真模型為借助計 算用分析軟件建立的整車動力傳動系統2的仿真模型。
在步驟2中，所述的被選中考察的車速，分別為五檔90km/h、 120km/h、 150km/h。
在步驟2中，所述的約束條件為五檔總速比的約束條件為
0.82X4.2>/5 ,o》0.68X4.2。
以上所選取的車速為90km/h、 120km/h、 150km/h，分別對應的當前的發動 機1工況點4)、 A、 C。，及其所對應的發動機1功率為i^。、 &。、 A。；各工況 點均包括相應的轉速"和扭矩；的參數。
分別選取&。、尸12。、 &上對應于最低燃油消耗率的發動機1工況點，并在 發動機MAP圖3上找出相應的發動機1轉速"和扭矩J;q ，代入計算用數學模型
或仿真模型中，獲取動力傳動系統2的速比參數，并與動力傳動系統2的約束
條件進行對比；符合該約束條件，得到結論即油消耗量在動力傳動系統2約
束條件范圍內的該點達到了最優。
結合一款前置前驅手動變速汽車的計算實例，來說明本發明的實施過程 1)、根據整車動力傳動系統2的結構和相關的汽車動力學方程，建立計算
用的數學分析模型，也可借助CRUISE、 ADVISOR等計算用分析軟件建立整車
動力傳動系統2的仿真模型；2) 、選取需要重點考察的車速，本實例以五檔90、 120、 150km/h車速作為 考察對象；
3) 、受換檔平順性和五檔的動力性的要求，五檔總速比的約束條件為 0.82*4.2^"》0.68*4,2。
4) 、通過計算或者采用整車性能分析軟件CRUISE、 ADVISOR確定所選取 車速對應的發動機l的功率^。、 &。、 P,。及其當前的發動機l的工況點4、 5。、 C。(轉速"，扭矩z;q)。
5) 、在發動機萬有特性MAP圖上繪制出相應車速的等功率曲線，并將發動 機1當前的工況點在等功率曲線上4標出，如圖4所示。從圖上可以看出對應 于各車速的發動機1并未工作在最低燃油消耗率處。
6) 、分別選取&。、 &。、 P,。上對應于最低燃油消耗率的發動機l的工況點， 并在發動機MAP圖3上找出相應的發動機轉速"和扭矩7V代入計算模型中，
獲取動力傳動系統2的參數，并與動力傳動系統2的約束條件進行對比。
7) 、經計算，只有由&。上對應于最低燃油消耗率的發動機1的工況點Al (此時90、 120km/h車速對應的發動機工況點位Bl、 Cl)所確定出來的動力傳
動系統參數滿足其約束條件，燃油消耗量在約束條件范圍內達到了最優。計算結束。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上 述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性 的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在 本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于該工藝方法是基于發動機MAP圖(3)對汽車發動機(1)燃油消耗量進行優化的工藝過程，并以動力傳動系統(2)的匹配為約束條件。
2、 按照權利要求l所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于所述 的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為步驟l、工藝過程開始；步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動 力傳動系統(2)的約束條件；步驟3、計算所選取車速對應的發動機(1)功率，在發動機MAP圖(3) 上繪制出相應車速的等功率曲線(4),確定相應的發動機(1)轉速和發動機(1) 扭矩，并在發動機MAP圖(3)上的等功率曲線(4)上標出；步驟4、判斷發動機(1)當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果 是，則進行步驟8;如果否，則進行下一步驟；步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機(1)的工況進行 計算，得出動力傳動系統(2)參數即動力傳動系統(2)速比；步驟6、判斷動力傳動系統(2)參數是否滿足其約束條件，如果是，則進 行步驟8;如果否，則進行下一步驟；步驟7、以最接近等功率曲線(4)上的最低燃油消耗率對應的發動機(1) 的工況進行計算，得出動力傳動系統(2)速比，返回步驟6;步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
3、 按照權利要求2所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于所述的數學模型為根據整車動力傳動系統(2)的結構和汽車動力學方程，建立計 算用的數學分析模型；所述的仿真模型為借助計算用分析軟件建立的整車動力傳動系統(2)的仿真模型。
4、 按照權利要求3所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于所述的被選中考察的車速，分別為五檔卯km/h、 120km/h、 150km/h。
5、 按照權利要求4所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于在 步驟2中，所述的約束條件為五檔總速比的約束條件為0.82乂4.2》/5/。>0.68 X4.2。
6、 按照權利要求5所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于所 選取的車速為90km/h、 120km/h、 150km/h，分別對應的當前的發動機(1)工況 點4、 5。、 C。，及其所對應的發動機(1)功率為A。、 ？12。、 A。；各工況點均包 括相應的轉速"和扭矩z;q的參數。
7、 按照權利要求6所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特征在于分 別選取^。、 &。、 />9。上對應于最低燃油消耗率的發動機(1)工況點，并在發動 機MAP圖(3)上找出相應的發動機(1)轉速"和扭矩rtq，代入計算用數學模 型或仿真模型中，獲取動力傳動系統(2)的速比參數，并與動力傳動系統(2) 的約束條件進行對比；符合該約束條件，得到結論即油消耗量在動力傳動系 統(2)約束條件范圍內的該點達到了最優。
全文摘要
本發明公開了一種降低汽車燃油消耗的工藝方法，該工藝方法是基于發動機MAP圖(3)對汽車發動機(1)燃油消耗量進行優化的工藝過程，并以動力傳動系統(2)的匹配為約束條件采用上述技術方案，直接利用發動機萬有特性MAP圖能直觀的確定發動機的工作點是否處在最佳油耗區；如果不是最佳，還可利用發動機MAP圖對汽車燃油消耗量進行優化。上述方法對于降低燃油消耗量更加方便，有效。
文檔編號F02D29/02GK101281551SQ20071030254
公開日2008年10月8日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者周志強, 李曉青, 楊 柳, 趙曉峰 申請人:奇瑞汽車股份有限公司