【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)系（ ） ，便可確定無(wú)級(jí)變速器的調(diào)節(jié)特性，具體方法參見(jiàn)課本 P52。039。.37anriiu? 如何從改進(jìn)汽車底盤設(shè)計(jì)方面來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性？答：汽車底盤設(shè)計(jì)應(yīng)該從合理匹配傳動(dòng)系傳動(dòng)比、縮減尺寸和減輕質(zhì)量來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性。 為什么汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)匹配不好會(huì)影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性？試舉例說(shuō)明。答：在一定道路條件下和車速下，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率相同，但傳動(dòng)比大時(shí)，后備功率越大，加速和爬坡能力越強(qiáng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，傳動(dòng)比小時(shí)則相反。所以傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性因素。如最小傳動(dòng)比的選擇，根據(jù)汽車功率平衡圖可得到最高車速 umax(驅(qū)動(dòng)力曲線與行駛阻力曲線的交點(diǎn)處車速)，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率時(shí)的車速為 up。當(dāng)主傳動(dòng)比較小時(shí)，u pumax，汽車后備功率小，動(dòng)力性差，燃油經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)主傳動(dòng)比較大時(shí)，則相反。最小傳動(dòng)比的選擇則應(yīng)使 up 與 umax 相近，不可為追求單純的動(dòng)力性或經(jīng)濟(jì)性而降低另一方面的性能。 試分析超速檔對(duì)汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。答：汽車在超速檔行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率高，燃油經(jīng)濟(jì)性好。但此時(shí)，汽車后備功率小，所以需要設(shè)計(jì)合適的次一擋傳動(dòng)比保證汽車的動(dòng)力性需要。 已知貨車裝用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性與萬(wàn)有特性。負(fù)荷特性曲線的擬合公式為：。其中，b 為燃油消耗率[g/(kW ?h)]；Pe 為發(fā)動(dòng)機(jī)凈43210 eeePBPBb???功率（kW） ；擬合式中的系數(shù)隨轉(zhuǎn)速 n 變化。怠速油耗 （怠速轉(zhuǎn)速smLQid/?400r/min） 。計(jì)算與繪制題 中貨車的《汽車?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 15 頁(yè) 共 54 頁(yè)1）汽車功率平衡圖。2）最高檔與次高檔的等速百公里油耗曲線3）利用計(jì)算機(jī)求貨車按 JB335283 規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公里油耗。計(jì)算中確定燃油消耗值 b 時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷特性中給定的轉(zhuǎn)速不相等，可由相鄰轉(zhuǎn)速的兩根曲線用插值法求得。注意：發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率和外特性功率的概念不同。發(fā)動(dòng)機(jī)外特性功率是 發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門全開時(shí)的功率，計(jì)算公式為 ，在某一 轉(zhuǎn)速下，外特性功率是唯一確定的。發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率950tqeTnP?則表示發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際發(fā)出功率，可以根據(jù)汽 車行駛時(shí)的功率平衡求得，和轉(zhuǎn)速?zèng)]有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。解：（1）汽車功率平衡圖發(fā)動(dòng)機(jī)功率在各檔下的功率 、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率 對(duì)車速 的關(guān)系ePTWfP??au曲線即為汽車功率平衡圖，其中：= ，)(30162kWnTnTPtqtqe ?????? )(?—— 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（單位為 ）t mN?????????76143aDaTWf AuCGf?編程計(jì)算，汽車的功率平衡圖為：2）最高檔和次高檔的等速百公里油耗曲線先確定最高檔和次高檔的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍，然后利用 ，?的車速。由于汽車是等速行駛，因此發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該與汽車受到的阻力功率折合到曲軸上的功率相等，即 。然后根據(jù)不同的 和 ，用題中給出的擬合公()360fWaeTFuP???ePn式求出對(duì)應(yīng)工況的燃油消耗率。先利用表中的數(shù)據(jù)，使用插值法，求出每個(gè) 值所對(duì)應(yīng)的《汽車?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 16 頁(yè) 共 54 頁(yè)擬合式系數(shù)： 。在這里為了保證曲線的光滑性，使用了三次樣條插值。利01234,B用求得的各個(gè)車速對(duì)應(yīng)下的功率求出對(duì)應(yīng)的耗油量燃油消耗率 。利用公式：b，即可求出對(duì)應(yīng)的車速的百公里油耗（ ） 。.saPbQug?? /10Lkm實(shí)際繪出的最高檔與次高檔的等速百公里油耗曲線如下：從圖上可以明顯看出，第三檔的油耗比在同一車速下，四檔的油耗高得多。這是因?yàn)樵谕卉囁俚人傩旭傁拢囁艿降淖枇鞠嗟?，因?基本相等，但是在同一車速eP下，三檔的負(fù)荷率要比四檔小。這就導(dǎo)致了四檔的油耗較小。但是上圖存在一個(gè)問(wèn)題，就是在兩頭百公里油耗的變化比較奇怪。這是由于插值點(diǎn)的范圍比節(jié)點(diǎn)的范圍要來(lái)得大，于是在轉(zhuǎn)速超出了數(shù)據(jù)給出的范圍的部分，插值的結(jié)果是不可信的。但是這對(duì)處在中部的插值結(jié)果影響不大。而且在完成后面部分的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，其實(shí)只需使用到中間的部分即可。（3）按 JB335283 規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公里油耗。從功率平衡圖上面可以發(fā)現(xiàn)，III 檔與 IV 檔可以滿足六工況測(cè)試的速度范圍要求。分為III 檔和 IV 檔進(jìn)行計(jì)算。先求勻速行駛部分的油耗先使用 ，求出在各個(gè)速度下，發(fā)動(dòng)機(jī)所應(yīng)該提供的功率。然后利用()360fWaeTFuP???插值法求出，三個(gè)勻速行駛速度對(duì)應(yīng)的燃油消耗率 。由 求出三段勻速行駛b102aPbsQug??部分的燃油消耗量（mL） ?！镀?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 17 頁(yè) 共 54 頁(yè)計(jì)算的結(jié)果如下：勻速行駛階段： 第一段 第二段 第三段勻速行駛速度/ (/)kmh25 40 50持續(xù)距離/ 50 250 250發(fā)動(dòng)機(jī)功率 /() 三檔 []bgkWhA四檔 三檔 /()Qml四檔 再求勻加速階段：對(duì)于每個(gè)區(qū)段，以 為區(qū)間對(duì)速度區(qū)段劃分。對(duì)應(yīng)每一個(gè)車速 ，都可以求出對(duì)1/kh au應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率： 。此時(shí)，車速與功率的關(guān)系已經(jīng)336071460aDaaTGfuCAmudPt??????????發(fā)生改變，因此應(yīng)該要重新對(duì)燃油消耗率的擬合公式中的系數(shù)進(jìn)行插值。插值求出對(duì)應(yīng)的各個(gè)車速的燃油消耗率 ，進(jìn)而用 ??。每小段的加速時(shí)間： 。每一個(gè)小區(qū)間的燃油消耗量：012,tttnQ…?。對(duì)每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量求和就可以得出加速過(guò)程的燃油消耗(1)ntnt????量。計(jì)算結(jié)果如下：加速階段 第一段 第二段最大速度 max/()ukh40 50最小速度 ：in 25 40加速度 2/()（注：書中的數(shù)據(jù)有誤）三檔 /()aQmL四檔 勻減速階段：對(duì)于勻減速階段，發(fā)動(dòng)機(jī)處在怠速工況。怠速燃油消耗率 是一定值。只要知道勻減idQ速階段的時(shí)間，就可以求出耗油量： 。diQt?。??根據(jù)以上的計(jì)算，可以求出該汽車分別在三檔和四檔的六工況耗油量：三檔：《汽車?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 18 頁(yè) 共 54 頁(yè) ????? ??四檔： . ????? ?計(jì)算程序：主函數(shù)（）：%27 題的 3 問(wèn)的程序clearglobal f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg i0 B0 B1 B2 B3 B4 n %聲明全局變量ig=[,]。r=。i0=。yita=。CDA=。f=。G=3880*。If=。Iw1=。Iw2=。m=3880。 %汽車的基本參數(shù)設(shè)定n0=[815 1207 1614 2022 2603 3006 3403 3804]。B00=[ ]。B10=[ ]。B20=[ ]。B30=[ ]。B40=[ ]。n=600:1:4000。B0=spline(n0,B00,n)。B1=spline(n0,B10,n)。B2=spline(n0,B20,n)。 %使用三次樣條插值，保證曲線的光滑連續(xù)B3=spline(n0,B30,n)。B4=spline(n0,B40,n)。ua3=*r.*n./(i0*ig(3))。 %求出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的 III、IV 檔車速ua4=*r.*n./(i0*ig(4))。F3=f*G+CDA*(ua3.^2)/。 %求出滾動(dòng)阻力和空氣阻力的和F4=f*G+CDA*(ua4.^2)/。 P_fw3=F3.*ua3./(yita**1000)。 %求出阻力功率P_fw4=F4.*ua4./(yita**1000)。for i=1:1:3401 %用擬合公式求出各個(gè)燃油消耗率b3(i)=B0(i)+B1(i)*P_fw3(i)+B2(i)*(P_fw3(i))^2+B3(i)*(P_fw3(i))^3+B4(i)*(P_fw3(i))^4?！镀?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 19 頁(yè) 共 54 頁(yè)b4(i)=B0(i)+B1(i)*P_fw4(i)+B2(i)*(P_fw4(i))^2+B3(i)*(P_fw4(i))^3+B4(i)*(P_fw4(i))^4。endpg=。 %汽油的重度取 Q3=P_fw3.*b3./(.*ua3.*pg)。Q4=P_fw4.*b4./(.*ua4.*pg)。plot(ua3,Q3,39。r39。) %繪制等速百公里燃油消耗率曲線hold onplot(ua4,Q4)gtext(39。車速 u_a/(km/h)39。),gtext(39。百公里油耗 Qs/[L(100km)^1]39。),gtext(39。III39。),gtext(39。IV39。)。ua3_m=[25,40,50]。 %勻速階段的車速s_m=[50,250,250]。 %每段勻速走過(guò)的距離b3_m=spline(ua3,b3,ua3_m) 。 %插值得出對(duì)應(yīng)速度的燃油消耗率F3_m=f*G+CDA*(ua3_m.^2)/。 %車速對(duì)應(yīng)的阻力P_fw3_m=F3_m.*ua3_m./(yita**1000) %發(fā)動(dòng)機(jī)功率Q3_m=P_fw3_m.*b3_m.*s_m./(102.*ua3_m.*pg) %求燃油消耗量ua4_m=[25,40,50]。 %勻速階段的車速s_m=[50,250,250]。 %每段勻速走過(guò)的距離b4_m=spline(ua4,b4,ua4_m)。 %插值得出對(duì)應(yīng)速度的燃油消耗率F4_m=f*G+CDA*(ua4_m.^2)/。 %車速對(duì)應(yīng)的阻力P_fw4_m=F4_m.*ua4_m./(yita**1000) %發(fā)動(dòng)機(jī)功率Q4_m=P_fw4_m.*b4_m.*s_m./(102.*ua4_m.*pg) Q3_a1=jiasu(40,25,ig(3),ua3) %調(diào)用函數(shù)，求出每段的燃油消耗量Q3_a2=jiasu(50,40,ig(3),ua3)Q4_a1=jiasu(40,25,ig(4),ua4)Q4_a2=jiasu(50,40,ig(4),ua4)Qid=。tid=。s=1075。 Q_i=Qid*tid。 %求出減速階段的燃油消耗量 Q3all=(sum(Q3_m)+Q3_a1+Q3_a2+Q_i)*100/s %III 檔六工況百公里燃油消耗量Q4all=(sum(Q4_m)+Q4_a1+Q4_a2+Q_i)*100/s %IV 檔六工況百公里燃油消耗量子程序（）%加速階段處理函數(shù)function q=jiasu(umax,umin,ig,a,ua0)。global f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg i0 B0 B1 B2 B3 B4 n。ua1=umin:1:umax。 %把速度范圍以 1km/h 為間隔進(jìn)行劃分delta=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig^2*i0^2*yita)/(m*r^2)。 P0=(G*f.*ua0./3600+CDA.*ua0.^3/76140+(delta*m.*ua0/3600)*a)/yita?！镀?yán)碚摗妨?xí)題指導(dǎo)及參考答案第 20 頁(yè) 共 54 頁(yè)P(yáng)=(G*f.*ua1/3600+CDA.*ua1.^3/76140+(delta*m.*ua1/3600)*a)/yita。dt=1/(*a) 。 %速度每增加 1km/h 所需要的時(shí)間for i=1:1:3401 %重新利用擬合公式求出 b 與 ua 的關(guān)系 b0(i)=B0(i)+B1(i)*P0(i)+B2(i)*(P0(i))^2+B3(i)*(P0(i))^3+B4(i)*(P0(i))^4。endb1=interp1(ua0,b0,ua1)。 %插值出各個(gè)速度節(jié)點(diǎn)的燃油消耗率Qt=P.*b1./(.*pg)。 %求出各個(gè)速度節(jié)點(diǎn)的燃油消耗率i1=size(Qt)。 i=i1(2)。Qt1=Qt(2:i1)q=(Qt(1)+Qt(i))*dt./2+sum(Qt1)*dt %求該加速階段的燃油消耗量討論：一、關(guān)于插值方法的討論：在完成本題的第二個(gè)小問(wèn)題，即求等速百公里油耗曲線的時(shí)候，處理題中所給的擬合函數(shù)的時(shí)候有兩種處理方法：一是先使用已經(jīng)給出的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，使用插值方法，得出轉(zhuǎn)速插值點(diǎn)的對(duì)應(yīng)燃油消耗率 。然后再進(jìn)而求出對(duì)應(yīng)車速的等速燃油消耗量。在這里的處理b方法就是這種。從得到的等速百公里油耗曲線上可以發(fā)現(xiàn)，曲線有比較多的曲折。估計(jì)這是使用三次樣條插值方法得到的結(jié)果。因?yàn)槿螛訔l插值具有很好的光滑性。如果改用線形內(nèi)插法的話，得到的曲線雖然不光滑，但是能夠體現(xiàn)一個(gè)大體的趨勢(shì)。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，使用三次樣條插值得到的曲線中部與線形內(nèi)插得到的曲線十分相似。但是使用線形內(nèi)插的最大問(wèn)題在于，對(duì)于超出節(jié)點(diǎn)兩頭的地方無(wú)法插值。在處理的時(shí)候，如果把頭尾的轉(zhuǎn)速去掉，即只考慮 n 從 815rpm 到 3804rpm 的時(shí)候。在完成全部的計(jì)算任務(wù)之后，得到的三、四檔的六工況百