1、PAGE .PAGE 19PAGE ：.；PAGE 192汽車CVT構(gòu)造和性能的研討 摘要： 改善燃油經(jīng)濟性和二氧化碳排放程度是新型轎車開發(fā)任務(wù)中優(yōu)先思索的問題。新開發(fā)的6檔自動變速器和CVT將運用在車輛上。這些變速器可完全滿足降低燃油耗費和排放的要求，并在任何情況下都能提高駕駛溫馨性。將它們于5檔后輪驅(qū)動和4檔前輪驅(qū)動自動變速器相比，即可發(fā)現(xiàn)新變速器系統(tǒng)的優(yōu)越性。在NEDC(新歐洲循環(huán)駕駛)實驗中可節(jié)約6%8%的燃油。關(guān)鍵詞：汽車,自動變速器,無級變速器,燃油經(jīng)濟性,加速性Abstract：The improvement in fuel economy and in CO2 emission

2、 levels has a high priority in the development work of new passenger cars and new modelsNewly developed 6一speed automatic transmissions and continuously variable transmissions (CVT)will be available in vehicles in the near futureThese transmissions will fulfill the requirements to reduce fuel consum

3、ption and emissions and will increase driving com fort at the same timeA comparison with the state of the art solutions，ie5一speed automatic transmissions forrear wheel driven and 4-speed automatics for front wheel driven cars，shows the advantage of the new transmission systems The new designs lead t

4、o a fuel consumption reduction in the New European Driving Cycle(NEDC)of 6 to 8%.Key words: Automobile , Automatic Transmission , CVT , Fuel economy , Acceleration引言目前在轎車開發(fā)過程中，降低燃油耗費是檢驗新種類和新車型的一個關(guān)鍵。在歐洲，背后的促進力量：1991年德國汽車制造商自行決議在2005年實現(xiàn)減少燃油耗費25%，同時歐洲汽車協(xié)會(ACEA)在1995年建議將汽車燃油耗費降至歐洲可接受的程度。德國汽車制造商預(yù)測以汽車工業(yè)平均

5、程度而論在14年內(nèi)能將轎車的平均油耗從8升100km 降到6升100km ，相當(dāng)于從每加侖56.8英里添加到每加侖75.7英里。ACEA 的協(xié)議建立在到2021年汽車的二氧化碳排放將從180gkm(112gmi)降至140gkm(87gmi) 。這樣一個雄心勃勃的目的只能經(jīng)過各方面的改良才干實現(xiàn)。為到達該目的，除了改良發(fā)動機外，傳動系統(tǒng)也應(yīng)做出奉獻。作為傳動系的主要部件，變速器尤為重要。除了最低燃油耗費和高的性價比外，在評判轎車程度方面，駕駛溫馨性正成為一個重要的根據(jù)。本文將重點對傳動系統(tǒng)中的變速器的進展研討和論述，來闡明對變速器的改良對汽車經(jīng)濟性的奉獻。變速器的種類簡介及運用1變速器的功能變

6、速器是汽車傳動系中重要的機構(gòu)，它的作用主要有3個，分別是：第一，在較大范圍內(nèi)改動汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應(yīng)能到達100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在50km/h左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r，行駛阻力很小，那么當(dāng)滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實踐路況需求。第二，實現(xiàn)倒車行駛 。汽車發(fā)動機曲軸普通都是只能向一個方向轉(zhuǎn)動的，而汽車有時需求能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒檔來實現(xiàn)汽車倒車行駛。第三，實現(xiàn)空檔 。當(dāng)離合器接合時，

7、變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板分開駕駛員座位。變速箱由變速傳動機構(gòu)和變速支配機構(gòu)兩部分組成。變速傳動機構(gòu)的主要作用是改動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；支配機構(gòu)的主要作用是控制傳動機構(gòu)，實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實現(xiàn)換檔，以到達變速變矩。機械式變速箱主要運用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換檔行為，也就是經(jīng)過支配機構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副任務(wù)。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副任務(wù)，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副任務(wù)。2變速器的種類1.2.1手動變速器MT手動變速器(MT：Manual Transmission)采用齒

8、輪組，由于每擋的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各擋的變速比是個定值(也就是所謂的“級)。比如，一擋變速比是3.455,二擋是2.056,再到五擋的0.85,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只需5個值(即有5級)，所以說它是有級變速器。手動變速器是最常見的變速器，它的根本構(gòu)造用一句話概括，就是兩軸一中軸，即指輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構(gòu)成了變速器的主體，當(dāng)然還有一根倒檔軸。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，經(jīng)過不同齒輪的嚙合到達變速變扭目的。1.2.2液力自動變速器AT液力自動變速器傳動部件主要是液力變矩器和多組行星齒輪組成。它依然分為多檔，實踐上是一種分段的無級

9、變速器。目前它是國外用的最多的自動變速器，在美國采用液力自動變速器的轎車已達90%以上，日本已達73%，歐洲為65%。它的效率在8690%。其優(yōu)點：免除了手動變速器的換擋和腳踩離合的頻繁操作，使開車變得簡單、省力。動力性優(yōu)越，在大阻力、低轉(zhuǎn)速下發(fā)動機不會熄火。缺陷是：構(gòu)造復(fù)雜、分量大、效率低、本錢高、油耗高。從開展來看，液力自動變速器已走過60多年歷史，其功能和潛力的開發(fā)曾經(jīng)接近極限，長期存在的缺乏比如：啟動速度慢、任務(wù)效率低、油耗大等問題到目前為止還未有突破性改良。1.2.3電控機械自動變速器AMT電控機械自動變速器是在現(xiàn)有的手動變速器根底上，添加了一套自動換擋機構(gòu)而成。自動換擋機構(gòu)已勝利運

10、用的有兩類，一是以電機為主的電控換擋機構(gòu)，二是由油缸為主的電液控制系統(tǒng)。AMT的研討始于上世紀70年代，瑞典Scania系統(tǒng)、德國Daimler Benz的ESP系統(tǒng)、美國Eaton的SAMT系統(tǒng)，1983年，日本五十鈴公司在世界上最先研制勝利電子控制全機械式有級自動變速器NAVI-5，裝于ASKA轎車投放市場，美國Eaton公司于1983年宣布勝利地將重型貨車的手動變速器實現(xiàn)了自動化，德國ZF公司對Ecosplit變速器的16擋也完全實現(xiàn)了自動換擋，并于1988年裝于Geneva貨車上。AMT是動力中斷情況下的換擋，需求頻繁地控制離合器，由于轎車的慣量小，離合器的控制好壞直接影響起步和換擋的

11、平順性，同時，每輛汽車的離合器行程存在差別，因此，離合器起步控制和換擋支配規(guī)律是困惱AMT技術(shù)開展的難點，呵斥AMT自動離合器磨損和坡道、彎道一外換擋等不良景象，難于正確反映駕駛員支配意圖，相對廣泛運用的AT來說，AMT換擋質(zhì)量較差。這一階段主要是研討自動離合器，而對于換擋控制于換擋控制戰(zhàn)略，AMT還不非常成熟。1.2.4金屬帶式無極自動變速器CVT金屬式無極自動變速器由可軸向分合的楔形帶輪和鋼帶組件構(gòu)成，變速原理類似于V形橡膠帶無級變速器傳動。金屬帶技術(shù)的開展可追述到V形橡膠帶傳動。1928年，荷蘭Dr.HubDoorne兄弟創(chuàng)建了VanDoornes AutomobielfabriekNV

12、汽車廠，1958年在Eindhoven制造了橡膠帶自動變速器Variomatic,該變速器整個安裝比較笨重，在后橋需求較大的安裝空間，經(jīng)管如此，它仍銷售了120萬臺。上世紀60年代荷蘭的汽車設(shè)計者開場研討構(gòu)造更緊湊，傳送功率更大的CVT，經(jīng)過分析，他們以為金屬帶可以傳送更大的功率密度。隨后開展了對金屬帶的研討。1973年，第一臺裝用鋼帶的CVT變速器裝用在DAF66汽車上。第2章CVT的開展歷史及現(xiàn)狀2.1 無級變速器的開展歷史達芬奇在1490年，概念化了1級無級變速。第一個有關(guān)無級變速器的專利環(huán)形無極變速器提交于1886年，并最終在1935年歐洲和美國被授予的第一個相關(guān)專利。金屬帶式CVT的

13、裝車運用只需十幾年的時間,但是CVT技術(shù)的開展已有100 多年的歷史。1886 年,Daimler Benz 在首輛采用汽油機的汽車上裝上了橡膠帶CVT。 1906 年,美國卡特車裝用了簡單的金屬盤摩擦傳動無級變速器。 1912年，英國摩托車制造商 HYPERLINK /wiki/Rudge-Whitworth o Rudge-Whitworth Rudge-Whitworth建造了Rudge Multi。Rudge Multi是一個很大的改良版本的較高境界的Gradua齒輪。該Rudge Multi是如此勝利，以致于從1913年開場無級變速器齒輪最終被制止在著

14、名的旅游杯競賽中運用。1930 年Austin Sixteen 車上,裝用了牽引式CVT。 電子控制技術(shù)特別是計算機控制技術(shù)的開展,使得無級變速傳動得到運用與開展。 20 世紀60 年代后期,荷蘭工程師Van Doorne 研討出金屬帶CVT,這是CVT技術(shù)具有劃時代意義的事件。 1972 年,H. Van Doorne 成立了獨立的公司。 1978 年,意大利Fiat 公司的汽車開場裝用Van Doorne 的CVT。 1987 年,美國Fort 汽車公司的汽車裝有這種CVT。目前,市場上的CVT有三種產(chǎn)品: P821 型,采用電磁離合器作為起動安裝,機液或電液控制系統(tǒng),以外齒輪泵作為液壓源

15、,適用于發(fā)動機排量在1. 3 以下的小型轎車; P811 型,適用于發(fā)動機排量在1. 8 以下的中型轎車; P844 型,采用新型金屬傳動帶,將液力變矩器與CVT綜合,全電子控制系統(tǒng),適用于發(fā)動機排量在3. 3 以下的奢華轎車。1990 年美國消費出計算機控制的無級調(diào)速液壓自動變速器(CVT) ,以后日本、美國、德國等轎車消費商大多采用此項技術(shù)。 日本在研制CVT的初期,即將電子控制技術(shù)與CVT技術(shù)結(jié)合,勝利地開發(fā)出電子控制技術(shù)的CVT,即ECVT,陸續(xù)裝在Rex ,Sambar 和Justy 上。1992年3月日產(chǎn)尼桑在富士重工ECVTN的根底上開發(fā)了N -無級變速器。在20世紀90年代末，

16、日產(chǎn)開場設(shè)計本人的無級變速器，允許較高的扭矩和傳送動力。這種方式的變速箱被用于日本的一些市場。日產(chǎn)也是獨一的在最近幾年，使軋輥的無級變速器推向市場的汽車制造商。其環(huán)形無級變速器，名為Extroid ，可以在日本市場的Y34日產(chǎn)凱萊和V35天然氣GT- 8 中看見它們的身影，然而，在日產(chǎn)尼桑收買Cedric/Gloria時，這種變速箱還不流行。豐田汽車在1997年的普銳斯汽車上運用來了功率分流傳動PST安裝，以及后來的在國際上銷售的一切豐田和雷克薩斯的混合動力車都繼續(xù)運用該系統(tǒng)在混合動力驅(qū)動稱號的下面有標志 。雖然出賣是類似ECVT的東西，但現(xiàn)實上這種安裝是沒有固定的傳動比的。PST系統(tǒng)允許電動

17、機或內(nèi)燃機 ICE 來驅(qū)動汽車或兩者共同來推進車輛。完好的系統(tǒng)的反響在計算機控制下是類似于電容式電壓互感器無級變速器，它速度相對較低，并不斷在低功率或更低和不斷高功率或更高功率轉(zhuǎn)換。2.2無級變速技術(shù)的開展現(xiàn)狀2.2.1 金屬帶式無級變速器國外的研討領(lǐng)域金屬帶式無級變速器的構(gòu)造、力學(xué)分析、傳動效率等,在國外已研討成熟,國外的研討熱點主要集中在CVT電液控制系統(tǒng)的控制戰(zhàn)略上,如CVT 電液控制系統(tǒng)的智能PID 控制、魯棒控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。金屬帶式無級變速器的構(gòu)造、力學(xué)分析、傳動效率等研討在國內(nèi)已獲得很大的進展,但CVT 電液控制系統(tǒng)的控制戰(zhàn)略、實驗仿真等研討在國內(nèi)剛剛起步。2.2.

18、2 我國對于金屬帶式無級變速器的研討展望自“九五以來,轎車金屬帶式無級自動變速器的開發(fā)和研制曾經(jīng)被列入國家的艱苦科技攻關(guān)方案,重慶大學(xué)、吉林大學(xué)等承當(dāng)了多項金屬帶式無級變速器方面的國家自然科學(xué)基金工程。以奇瑞汽車為代表的汽車制造廠商承當(dāng)了科技部金屬帶式無級變速器的國家重點攻關(guān)工程。2003 年,洛陽三明實業(yè)經(jīng)過多年研討,攻克了CVT 的某些關(guān)鍵技術(shù),經(jīng)國家汽車質(zhì)量監(jiān)視檢驗中心臺架實驗和道路實驗以及東風(fēng)汽車工程研討院實驗,經(jīng)過了河南省科技廳組織的鑒定,鑒定以為CVT 具備了產(chǎn)業(yè)化條件,今年6月初,實施該項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的洛陽結(jié)合變速器掛牌成立可以投入批量消費。隨著制造業(yè)信息化進程的加快,人們對控制系

19、統(tǒng)提出越來越高的要求,要求系統(tǒng)控制精度更高,呼應(yīng)速度更快等。由于系統(tǒng)中被控對象受不確定的干擾信號的作用以及被控對象模型本身不準確,假設(shè)用傳統(tǒng)的控制方法(PID 控制) ,系統(tǒng)往往會產(chǎn)生很大的誤差,控制效果不理想。以LQG最優(yōu)控制為代表的現(xiàn)代控制實際完全依賴于被控對象的數(shù)學(xué)模型,當(dāng)數(shù)學(xué)模型準確時,所設(shè)計的控制器才干滿足控制性能的要求。實踐液壓系統(tǒng)如位置伺服系統(tǒng)常受時變不確定干擾信號的作用,其數(shù)學(xué)模型亦不準確,為獲得理想的控制效果,可采用自順應(yīng)控制、模糊控制、魯棒H 控制。第3章 轎車金屬帶式無級變速器研討的重要意義及其特點3.1 CVT的研討意義目前的轎車發(fā)動機都是高速汽油發(fā)動機，發(fā)動機的熱效率

20、越高燃油利用率越高，也就越省油。而發(fā)動機的熱效率隨緊縮比的添加而添加，如今轎車汽油發(fā)動機緊縮比普通在9.3-10.5之間。同時，還采用配氣系統(tǒng)可變安裝可變氣門升程、可變凸輪軸轉(zhuǎn)角、可變進氣管長度等和稀燃技術(shù)，來到達節(jié)油目的。汽車的傳動系對汽車的燃油經(jīng)濟性有重要影響。變速器檔位越多，不但汽車換檔平順，而且使發(fā)動機添加了處于經(jīng)濟工況下運轉(zhuǎn)的時機，有利于提高燃油經(jīng)濟性。因此現(xiàn)代汽車都趨向于5檔或以上變速器，或者采用無極變速，保證在任何條件下具有使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下任務(wù)的能夠性。在速度不變的情況下，接合高速檔時，傳動比小，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低；接合低速檔時，傳動比大，相應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速高。由發(fā)動機負荷特性可知

21、，當(dāng)發(fā)動機負荷一樣時，普通是轉(zhuǎn)速越低燃油耗費率越小。在一定的行駛條件下，傳動系的速比越小，汽車的燃油經(jīng)濟性越高，因此汽車的經(jīng)濟行駛都在高檔位。為了在良好路面條件下以較高車速行駛，轎車在變速器內(nèi)安裝速比小于1的超速檔，在車速一樣的情況下，掛上超速檔可使發(fā)動機轉(zhuǎn)速比較低，相對也降低了燃油耗費。目前轎車大量運用的變速箱，無論是手動還是自動，其傳動比是有級的。在其任務(wù)過程中，經(jīng)常需求進展擋與擋之間的變換，當(dāng)傳動比發(fā)生變化是，發(fā)動機需求加速或減速，任務(wù)處于不穩(wěn)定的形狀，帶來動力傳動系統(tǒng)的沖擊，使發(fā)動機的排放添加。而無級變速系統(tǒng)可以使發(fā)動機任務(wù)在高效益區(qū)，到達最高的燃油經(jīng)濟性能，因此無級變速系統(tǒng)的傳動效率

22、遠高于有級變速系統(tǒng)，且變速的過程中動力不中斷，因此提高了汽車的動力性能。所以，對無級變速器進展研討不僅有它的實際益處還有它的實踐需求。3.2 無級變速器的技術(shù)特點CVT傳動速比可以無級調(diào)理,使在更大范圍內(nèi)控制發(fā)動機的任務(wù)點成為能夠,可以真正實現(xiàn)發(fā)動機-變速器- 道路載荷的最正確匹配,是汽車理想的變速器。CVT 擋位無級調(diào)理,換擋過程中沒有動力中斷,可以充分發(fā)揚發(fā)動機的動力性,提高換擋的平順性,減少換擋沖擊。同時,CVT 提供了達0. 5 的超速比,擴展了車輛變速的范圍,使車輛可在發(fā)動機較低轉(zhuǎn)速與較高轉(zhuǎn)矩工況下輸出功率,不僅減少噪聲,添加動力傳動系統(tǒng)效率,降低輔助安裝的動力損耗,同時使發(fā)動機轉(zhuǎn)矩

23、添加,熄滅效率提高,排氣中的廢氣污染物也將減少。發(fā)動機排氣總量減少與溫度升高使催化轉(zhuǎn)換反響條件也得到改善。以下分別從CVT的幾項性能來引見其特點。并重點引見其在經(jīng)濟性方面與不裝有無級變速器的汽車的比較。3.2.1 動力性汽車的后備功率決議了汽車的爬坡才干和加速才干。汽車的后備功率越大,汽車的動力性越好。由于CVT 的無級變速特性,使其可以獲得后備功率最大的傳動比,所以CVT 的動力性明顯優(yōu)于機械變速器(MT) 和自動變速器(AT) 。實驗顯示,CVT 汽車加速性能(0 - 100Km/ h) 比AT 汽車的加速性能提高7. 511. 5 % ,速度較高時加速性優(yōu)于MT 汽車。3.2.2 傳動效

24、率變速安裝的傳動效率對汽車的經(jīng)濟性和動力性有影響。富士重工于1988 年配備CVT的Subaru Justy 汽車進展效率測定,結(jié)果為ECVT90% ,5檔機械變速器、93% ,3檔自動變速器82%85%。據(jù)近期實驗結(jié)果,CVT 傳動效率在92%96%之間。3.2.3 排放由于CVT 系統(tǒng)具有較寬的速比變化范圍,可使發(fā)動機任務(wù)在最正確形狀,從而改善了熄滅過程,減少了廢氣排放。汽車行駛時所排出的有害物質(zhì)含量常與發(fā)動機任務(wù)形狀有關(guān),當(dāng)發(fā)動機在非穩(wěn)態(tài)工況時,它所排出廢氣中的有害物質(zhì)含量高。而有級式機械傳動,速比變化量由人工操作完成,導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化較大,使發(fā)動機處于非穩(wěn)態(tài)工況。所以,汽車排放廢氣中

25、有害物含量高,污染環(huán)境嚴重。對于自動變速,可控制發(fā)動機在排放污染較小的工況下任務(wù)。據(jù)德國ZF公司測定,配備CVT后比安裝4 - AT的汽車減少排放約10%左右。由于汽車傳動自動變速有如此眾多的優(yōu)點,因此,汽車特別是轎車,采用自動變速傳動已成為趨勢。3.2.4 可靠性安裝CVT后的汽車隨著技術(shù)的改良,可靠性不斷提高。據(jù)統(tǒng)計,在1987年到1989年間消費的42400個CVT中,缺點率為3.4%,而據(jù)1993年資料闡明,在60萬個CVT中,出現(xiàn)缺點的只需147個,缺點率降到0.025%。3.2.5 價錢CVT 構(gòu)造簡單,零部件數(shù)目比液力機械A(chǔ)T(約500個)少大約300個,假設(shè)起動部件采用諸如電磁

26、離合器和多片離合器等那么本錢可低于液力機械A(chǔ)T。在1996年,配備CVT 的本田轎車比配備4檔AT轎車廉價200美圓。意大利Fiat公司開發(fā)的CVT比AT降低30%。由于它的起動性能差,需求另裝起動部件,如今較多CVT選裝液力變矩器。假設(shè)采用液力變矩器那么本錢普通接近液力機械自動變速器。3.2.6 經(jīng)濟性CVT可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，從而獲得傳動系與發(fā)動機工況的最正確匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性。德國的群眾公司在本人的Golf VR6轎車上分別安裝了4-AT和CVT進展ECE市區(qū)循環(huán)和ECE郊區(qū)循環(huán)測試，證明CVT可以有效節(jié)約燃油，安裝4-AT和CVT的群眾公司的Golf VR6汽車的

27、燃油耗費對比：實驗油耗 4-AT CVT ECE市區(qū)循環(huán)，L/100km 14.4 13.2 ECE郊區(qū)/遠程循環(huán)，L/100km 10.8 9.8 90km/h勻速，L/100km 8.3 7.0 120km/h，L/100km 10.3 9.2第4章 無級變速器與手動、自動變速器的經(jīng)濟性比較4.1 汽車燃油經(jīng)濟性引見汽車的燃油經(jīng)濟性是指在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃油耗費量經(jīng)濟行駛的才干。燃油經(jīng)濟性好，可以降低汽車的運用費用、減少國家對進口石油的依賴性、節(jié)約石油資源;同時也降低了發(fā)動機產(chǎn)生的二氧化碳溫室效應(yīng)氣體的排放量，起到防止地球變暖的作用。發(fā)動機的燃油耗費率與排放污染是有親密聯(lián)

28、絡(luò)的，只能在保證排放到達有關(guān)法規(guī)要求的前提下來降低發(fā)動機的燃油耗費率，提高汽車的燃油經(jīng)濟性。由于節(jié)約燃料、維護環(huán)境曾經(jīng)成為全球關(guān)注的艱苦事件，汽車燃油經(jīng)濟性遭到各國政府、汽車制造業(yè)與汽車運用者進一步的注重。4.1.1 汽車燃油經(jīng)濟性的評價目的汽車的燃油經(jīng)濟性常用一定運轉(zhuǎn)工況下汽車行駛百公里的燃油耗費量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來衡量。在我國及歐洲，燃油經(jīng)濟性的目的單位為升100km，即行駛100km所耗費的燃油升數(shù)。美國為MPG或mile/Usgal，指的是每加侖燃油能行駛的英里數(shù)。等速行駛百公里燃油耗費量是常用的一種評價目的，指汽車在一定載荷下，以最高檔在程度良好路面上等速行駛100km

29、的燃油耗費量。但是，在實踐運轉(zhuǎn)情況中，特別是在市區(qū)行駛的頻繁出現(xiàn)的加速，減速，怠速，停車等行駛工況下，需求用一種循環(huán)行駛實驗工況來模擬實踐汽車運轉(zhuǎn)情況。4.1.2 影響汽車燃油經(jīng)濟性的要素汽車的燃油經(jīng)濟性與行駛時的行駛阻力,燃油耗費率,傳動效率都有關(guān)系。發(fā)動機的燃油耗費率，一方面取決于發(fā)動機的類型,設(shè)計制造的程度；另一方面又與行駛時發(fā)動機的負荷率有關(guān)。從萬有特性圖上可以看出,發(fā)動機負荷率低時，b值顯著增大。當(dāng)然，總的汽車燃油耗費還與加速,減速,制動,怠速停車等工況以及汽車附件的運用有關(guān)。總的來說,汽車的燃油耗費除了與行駛阻力,發(fā)動機燃油耗費率以及傳動效率有關(guān)之外，還同停車怠速油耗，汽車附件耗費

30、及制動能量損失有關(guān)。在城市循環(huán)工況中，后三個要素的影響相當(dāng)大，它們耗費的能量達燃油化學(xué)能的25.2%。但傳統(tǒng)構(gòu)造的汽車在這些方面尚未找到突破性的提高燃油經(jīng)濟性措施。4.2 汽車燃油經(jīng)濟性數(shù)學(xué)模型的建立評價汽車燃油經(jīng)濟性的目的是汽車單位行駛里程(通常為100 km ) 的燃油耗費量。然而, 汽車等速、加速、減速、怠速等行駛工況的燃油耗費量的計算方法各不一樣。4.2.1汽車不同行駛工況下的燃油耗費量等速行駛工況燃油耗費量由發(fā)動機轉(zhuǎn)速ne 和發(fā)動機轉(zhuǎn)矩T e 在發(fā)動機萬有特性圖上可確定相應(yīng)的燃油耗費率ge, 那么整個等速過程的百公里燃油耗費量為 Qe=P ge/(1.02uag) 1式

31、中P 發(fā)動機提供的功率, kWge燃油耗費率, g/(kW h)燃油密度, kg/Lua汽車行駛速度, km/h汽油的g 可取為6196 7115 N /L , 柴油可取7194 8113 N /L某一輕型貨車的有關(guān)數(shù)據(jù)及符號闡明 貨車總質(zhì)量 3880 車輪半徑 0.367 傳動系機械效率 0.85 滾動阻力系數(shù) 0.013 空氣阻力系數(shù)迎風(fēng)面積 2.77 主減速器傳動比 5.83 重力加速度 9.8 一擋變速器傳動比 6.09 二擋變速器傳動比 3.09 三擋變速器傳動比 1.71 四擋變速器傳動比 1.00 發(fā)動機功率 滾動阻力功率 空氣阻力功率 燃油耗費率 貨車時速 燃油密度 此處取MA

32、TLAB計算機模擬clear,close allG=3880*9.8; %貨車分量f=0.013; %滾動阻力系數(shù)CDA=2.77; %空氣阻力系數(shù)*迎風(fēng)面積 nr=0.85; %傳動系機械效率r=0.367; %車輪半徑ig=1.0; %變速器傳動比i0=5.83; %主減速器傳動比for a=1:8 n(a)=input(n=); b(a)=input(b=); ua(a)=(0.377*r*n(a)/(ig*i0); p(a)=(G*f*ua(a)/3600)+(CDA*(ua(a)3)/76140)/nr; Qs(a)=(p(a)*b(a)/(1.02*ua(a)*7.05);end,

33、ua,p,Qsplot(ua,Qs)title(汽車等速百公里燃油耗費曲線),grid on,xlabel(ua/(km/h),ylabel(Qe/(L/100km)n=815b=700n=1207b=550n=1614b=450n=2021b=395n=2603b=345n=3006b=340n=3403b=340n=3804b=340ua = 19.3418 28.6448 38.3038 47.7493 61.7750 71.3391 80.7608 90.2775p = 3.4342 5.6333 8.5929 12.3730 20.0690 27.0634 35.5911 46.07

34、44Qs = 17.2836 15.0413 14.0385 14.2337 15.5863 17.9368 20.8368 24.130 加速行駛工況燃油耗費量整個加速行駛過程的燃油耗費量為 減速行駛工況燃油耗費值減速行駛時, 發(fā)動機處于強迫怠速形狀, 其燃油耗費量即為正常怠速燃油耗費, 所以減速工況燃油耗費量等于減速行駛時間與怠速燃油耗費率的乘積。整個減速過程燃油耗費量為式中Q i怠速單位時間燃油耗費量,mL /sua2、ua3 減速過程的起始和終了車速,km/h 怠速停車時燃油耗費量假設(shè)怠速停車時間為ts ( s) , 那么燃油耗費量為4.2.

35、2 整個循環(huán)工況的百公里燃油耗費量對于由等速、加速、減速、怠速停車等行駛工況組成的循環(huán), 其整個實驗循環(huán)的百公里燃油耗費量為4.3 手動、自動變速器及無級變速器燃油耗費的比較過去主要采用4檔和5檔手動變速器(MT)。由于采用機械機構(gòu)，效率很高，但隨著交通日益擁堵和對溫馨性的注重，已不能滿足許多用戶的需求。因此4檔和5檔自動變速器(AT)被采用。目前這些自動變速器能提供很高的駕駛溫馨性，但由于較高動力損失呵斥較高的燃油耗費。所以除了上述變速器外，正在或即將投入市場其它類型的變速器主要用于降低轎車油耗。手動變速器的趨勢是6檔+ 自動換檔，這就是所謂的機械自動變速器(AMT)。在傳統(tǒng)機械變速器上安裝

36、液力或機電執(zhí)行機構(gòu)的AMT系統(tǒng)，可采用換檔程序自動實現(xiàn)換檔的切換。自動變速器系統(tǒng)的換檔特性是無動力中斷景象。在2001年首臺6檔自動變速器投入市場。除此之外，采用鋼帶或鏈條傳送轉(zhuǎn)矩的CVT 和由滾子傳動演化而來的錐盤式CVT也已投入市場。基于機械變速器的雙離合器變速器正在開發(fā)中。由于可進展動力換檔，它們都屬于自動變速器的范疇。如上所述，對燃油耗費和駕駛性能作比較的變速器僅限于那些已大規(guī)模消費的和將要投入運用的產(chǎn)品。規(guī)范傳動的構(gòu)造是發(fā)動機前置后驅(qū)方式(RWD)。適用于上述轉(zhuǎn)矩范圍的6檔手動變速器將添加。歐洲RWD車輛的變化是將5檔自動變速器改成6檔。圖4是5檔和6檔自動變速器的對比。估計CVT將

37、在發(fā)動機橫置的前驅(qū)車輛中添加份額，已做了關(guān)于4、5、6檔自動變速器和CVT在上述車型的對比。圖4是5檔自動變速器和ZFCFT23CVT 的性能對比。4.3.1 六檔手動變速器的燃油耗費關(guān)于近年來投入市場的6檔手動變速器燃油耗費和加速性能的報告看，它與先期的5檔手動變速器相比，雖然添加了檔位但在實驗循環(huán)中，油耗并未降低。實驗闡明，6檔手動變速器和5檔變速器相比，油耗添加了2%5%，加速性能降低了5%2%。這主要由以下緣由呵斥： 6檔變速器所添加的速比僅為16% 由于添加了齒輪數(shù)和同步器數(shù)量，變速器功率損失高 低檔位處的速比間隔過小 實驗循環(huán)中第6檔無明顯影響作為變速器和驅(qū)動橋主減速器的設(shè)計結(jié)果，

38、發(fā)動機轉(zhuǎn)速的添加原因于在實驗循環(huán)中特殊的換檔點。因此6檔手動變速器中第6檔齒輪無助于改善油耗、排放和加速性能。4.3.2 六檔自動變速器的燃油耗費ZF 5HP24 5檔自動變速器適用的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩為420Nm，因此可適用8缸內(nèi)燃機，總速比為I=4.44。相比6檔自動變速器6HP26的適用轉(zhuǎn)矩達440Nm,總速比為I=6.04。所添加的速比(約36%)明顯降低了油耗。由Lepelletier行星齒輪機構(gòu)組成的主機械傳動的效率高達99%以上。除此之外，在變速器的開發(fā)過程中許多具有進一步降低油耗潛力的優(yōu)化措施已被采用 。以下措施需特別提及： 開發(fā)了新型變排量轉(zhuǎn)子泵，減少了走漏和機械損失。 經(jīng)過減少走漏

39、特別是在液壓控制系統(tǒng)中的走漏，優(yōu)化了光滑油供應(yīng)。 優(yōu)化了變速器中的油道以減少牽引損失。 運用高效的光滑油，特別在任務(wù)溫度低時能減小光滑油的牽引損失。 改善變矩器鎖止離合器的性能，使之能在低車速時運用。 改良了換檔元件的尺寸以利于待機控制(standbycontro1)(空檔怠速)。 除了經(jīng)濟方式外，優(yōu)化了自順應(yīng)換檔方式，可根據(jù)駕駛員類型和駕駛風(fēng)格加以調(diào)整。其結(jié)果見圖5，對配備4.4升8缸內(nèi)燃機和主減速器的中高檔車輛油耗仿真闡明，由于總速比較大，能降低約2%的油耗。而上面所提到的那些優(yōu)化措施和新光滑油也能降低2%的油耗。假設(shè)采用了待機控制，又能降低2%的油耗。因此6HP26與5HP24相比在NEDC循環(huán)中可降低5%6%的油耗。同時從圖6中可知，0100kmh加速時間縮短了0.3秒，提高了4.4秒后的間隔 添加了3.1m或9% ，這對任何轎車而言都有半個車長。結(jié)論可用油耗加速曲線描畫，這里根據(jù)不同的主減速比對6HP26作了仿真計算(見圖6)。根據(jù)歐洲的情況，曲線左側(cè)底部是最正確方案。該曲線闡明加