[發明專利]一種液力自動重型車動力傳動一體化匹配方法

在審

• 申請號: 201611267219.3
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106777761A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張文;周亞偉;韓貴遠;劉春穎;蘇夏
• 申請（專利權）人: 北奔重型汽車集團有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F02B61/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 趙欣

1.一種液力自動重型車動力傳動一體化匹配方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟1：建立汽車動力性仿真模型，得到整車的最高車速、0～60km/h加速時間以及最大爬坡度；

步驟2：根據發動機與液力變矩器共同工作特性，得出發動機與液力變矩器共同工作數學模型，根據汽車的驅動力與行駛阻力的平衡關系建立汽車行駛方程；

步驟3：根據步驟2的車輛行駛方程，建立最高車速、0～60km/h加速時間的目標函數；

步驟4：選取發動機最大功率P_emax、液力變矩器有效直徑D以及主減速器速比i₀作為優化設計變量，以車輛動力性設計指標作為約束，建立一個多目標優化模型：

X＝[P_emax,D,i₀]

約束條件有：u_a≥100km/h，t≤24s，i_max≥60％，u_min≤5km/h。其中，u_a表示最高車速，t表示0～60km/h加速時間，i_max表示最大爬坡度，u_min表示最低穩定車速；

步驟5：根據步驟4得到的多目標優化模型，進行優化，得出一個pareto前沿面，根據車輛追求的動力性還是追求的經濟性不同偏好選取最優妥協解，通過最優妥協解選取優化后的發動機最大功率P_emax、液力變矩器有效直徑D以及主減速器速比i₀；根據上述參數選取最佳的發動機、變速器、主減速器型號；

步驟6：通過發動機變速器臺架聯調試驗，分析變速器換擋規律和換檔品質，微調變速器換擋轉速。

2.根據權利要求1所述的一種液力自動重型車動力傳動一體化匹配方法，其特征在于：發動機與液力變矩器共同工作特性是指發動機與液力變矩器共同工作輸入、輸出特性的變化規律，確定發動機與液力變矩器共同工作特性就是根據發動機的特性和液力變矩器的原始特性，通過臺架測試確定共同工作輸入特性、共同工作區間及其共同工作輸出特性；發動機與液力變矩器共同工作輸入特性見圖2，發動機與液力變矩器共同工作輸出特性見圖3。

根據測試得到的發動機轉速參數

發動機轉矩T_e與轉速n_e的關系常采用多項式描述：

$T_e=a_0+a_1{n}_e+a_2{n}_e^2+...+a_k{n}_e^k$

式中：T_e為發動機轉矩，單位為N·m；n_e為發動機轉速，單位為r/min；a₀、a₁、a₂…a_k為多項式系數，由最小二乘法確定；擬合階數k隨特性曲線而異，一般取3、4、5。發動機轉矩和發動機轉速從發動機外特性獲得。

液力變矩器施加于發動機的負載特性為：

$T_p={\mathrm{\λ}}_p{\mathrm{\γD}}^5{n}_p^2$

式中：T_p為泵輪轉矩，單位為N·m；γ為工作油液重度，單位為N/m³；D為變矩器有效直徑，單位為m；n_p為泵輪轉速，單位為r/min；λ_p為泵輪轉矩系數，單位為min²/(m·r²)，各數據從液力變矩器原始特性獲得。

發動機和液力變矩器共同工作的必要條件是

T_e＝T_p；n_e＝n_p

由上述公式可計算出發動機與變矩器共同工作的一組參數點。對該組參數點按以下關系式求解可得發動機與變矩器共同工作的輸出特性離散點。

$\left[\begin{array}{c}{T}_{ti}\\ n_{ti}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{K}_i& 0\\ 0& i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_{pi}\\ n_{pi}\end{array}\right]$

通過使用最小二乘法，發動機與變矩器共同工作的輸出特性數學模型為：

$T_t=a_0+a_1{n}_t+a_2{n}_t^2+...+a_k{n}_t^k$

式中：T_t為渦輪軸輸出轉矩，單位為N·m，n_t為渦輪軸轉速，單位為r/min，a₀、a₁、a₂…a_k為多項式系數，由最小二乘法確定；擬合階數k隨特性曲線而異，一般取3、4、5。

建立的汽車行駛方程為：

F_t＝F_f+F_w+F_i+F_j

或

式中：F_t，F_f，F_w，F_i，F_j分別為汽車驅動力，滾動阻力，空氣阻力，坡度阻力，加速阻力，單位為N；i_g，i_b，i₀分別為變速器速比，分動器速比，主減速器速比；η_T為傳動系機械效率；r為車輪滾動半徑，單位為m；m為汽車整備質量，單位為kg；f為滾動阻力系數，α為道路坡度，單位為度(°)；C_D為空氣阻力系數；A為迎風面積，單位為m²；u_a為車速，單位為km/h；δ為汽車旋轉質量換算系數。上述參數均可從整車和部件固有參數中獲得。