赵亚男 赵福堂 刘碧荣
【摘要】 建立了汽车燃油经济性数学模型, 开发了计算仿真程序。以东风EQ 140 型汽车为例进行了仿真计算, 仿真结果与其使用参数较为吻合; 分析了其参数灵敏度, 各参数对汽车燃油经济性的影响以传动系的机械效率和汽车的总质量最为显著, 滚动阻力系数、空气阻力系数与迎风面积的影响则小一些。
关键词: 汽车 燃油经济性 仿真
Computer Simulation of Automobile Fuel Economy
Zhao Ya’nan Zhao Fu tang L iu B irong
(B eij ing Institu te of T echnology )
Abstract
A mathemat icalmodel of au tomob ile fuel economy w as estab lished and it s compu ter simu la2
t ion p rogram w as comp iled. The simu lato r calcu lated the fuel economy of a EQ 140 type of au tomob ile. The simu lat ion resu lt co incides w ith that w as ob tained f rom the real au tomob ile. Parameter sen sit ivity w as analyzed. A u tomob ile fuel economy w as inf luenced by a variety of parameter sand the mechan ical eff iciency and to tal quality of au tomob ile are obviou s ones. The ro lling resistance coeff icien t, air resistance coeff icien t and f ron tal area have less inf luence
Key words: A u tomob ile, Fuel economy, Simu lat ion
引言
利用计算机仿真技术对汽车行驶过程中的燃油经济性进行仿真模拟, 在原型车制造和道路试验之前即能预测汽车性能, 消除了实车道路试验中司机、道路环境、气候等因素对汽车使用性能测定的影响,具有可比性好、重复性强的优点[1 ] , 本文对此加以研究。
1．汽车燃油经济性数学模型的建立
评价汽车燃油经济性的指标是汽车单位行驶里程(通常为100 km ) 的燃油消耗量。然而, 汽车等速、加速、减速、怠速等行驶工况的燃油消耗量的计算方法各不相同[2 ]。
由发动机转速ne 和发动机转矩T e 在发动机万有特性图上可确定相应的燃油消耗率g e, 则整个等速过程的百公里燃油消耗量为
式中 P ——发动机提供的功率, kW
ge——燃油消耗率, g/(kW ·h)
Q——燃油密度, kg/L
ua——汽车行驶速度, km/h
汽油的Qg 可取为6196～ 7115 N /L , 柴油可取7194～ 8113 N/L 。
整个加速行驶过程的燃油消耗量为
(3) 减速行驶工况燃油消耗量
减速行驶时, 发动机处于强制怠速状态, 其燃油消耗量即为正常怠速燃油消耗, 所以减速工况燃油消耗量等于减速行驶时间与怠速燃油消耗率的乘积[3 ]。
整个减速过程燃油消耗量为
式中 Qi——怠速单位时间燃油消耗量,mL/s
ua2、ua3—— 减速过程的起始和终了车速,km/h
(4) 怠速停车时燃油消耗量
若怠速停车时间为ts ( s) , 则燃油消耗量为
1.2 整个循环工况的百公里燃油消耗量
对于由等速、加速、减速、怠速停车等行驶工况组成的循环, 其整个试验循环的百公里燃油消耗量为
式中 s——整个循环的行驶距离, km
1.3 汽车燃油经济性仿真模型建立
汽车燃油经济性仿真程序的流程如图1 所示,仿真程序的部分Simu link 模型如图2 和图3 所示。
图1 汽车燃油经济性仿真计算流程图
F ig. 1 Simulat ion flow chart of automobile fuel economy
图2 等速百公里燃油消耗量仿真模型
F ig. 2 Simulat ion model of fuel consump t ion in equal speed
图3 循环工况百公里燃油消耗量仿真模型
F ig. 3 Simulat ion model of fuel consump t ion in recursive wo rk ing condit ion
2．仿真软件系统的设计
运用M at lab 中的M 语言和Simu link 模块建立汽车燃油经济性数学模型, 凭借M at lab 强大的图形用户界面(GU I) 功能以及图形功能, 设计出汽车燃油经济性仿真系统。
汽车燃油经济性仿真模块如图4 所示。
图4 燃油经济性仿真模块界面
F ig. 4 Simulat ion module interface of fuel economy
首先对整车参数(长、宽、高、轴距、轮距、轴载荷、迎风面积、质量、空气阻力系数、汽车最高车速等)、轮胎参数(半径、转动惯量等)、传动系参数(各挡传动比、主减速器传动比、传动效率等)、发动机参数(最高转速、最低转速、额定功率、最大转矩、飞轮转动惯量、燃油密度、怠速油耗等)、滚动阻力系数、汽车类别(货车、轿车、客车等)、发动机类型(汽油发动机、柴油发动机等)、变速器类型(机械有级式、机械无级式、液力变速器等) 进行设置, 点击“确认”按钮对输入参数进行确认。
燃油经济性仿真模块主菜单分为: 等速百公里油耗和循环工况油耗。点击进入相应的工况, 调用后台基于M at laböS imu link 的仿真程序, 将输入参数值赋予模块中的变量, 计算结束时将在不同的图形窗口输出表征汽车燃油经济性的各种曲线, 以
