基于整车性能的汽车传动系参数的优化设计
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设备设计／ 诊断维修／ 再制造
现代制造工程 ２ ０ ０ ６ 年第 ６ 期
基于整车性能的汽车传动系参数的优化设计
李素华’ ， ２ ， 唐新蓬’ ， 方群波，
（ １ 华中科技大学机械学院， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ； ２江汉大学机电与建筑工程学院； ３东风汽车公司）
摘要 在建立发动机特性数学模型的基础上， 以原地起步连续换挡加速时间、 多工况循环行驶油耗和多工况汽车尾气 污染物排放量作为衡量动力性、 经济性和排放性能的３ 个分 目 标， 采用线性组合的方法将其转换成单一 目 标函数， 建立
Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ
ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｔ ｔ ｏ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ场 ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ． Ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ， ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ 师ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ． Ａ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ － ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｂ ａ ｎ ｂ ｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ｍ ａ ｒ ｋ ａ ｂ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｍ ｏ ｔ ｅ ｄ ．
发动机 的使用燃油万有特性 的数学模型可表
示为：
当的排放级别作为统一目 标函数的一个约束条件， 利 用计算机对汽车动力传动系统进行模拟仿真计算， 通 过对汽车动力传动系参数的优选， 达到改善汽车的燃
油经济性、 动力性和尾气排放。
现代制造工程 ２ ０ ０ ６ 年第 ６ 期
设备设计／ 诊断维修／ 再制造
式中： ４ ｃ 。 为对应发动机转速 ｎ 。 和有效转矩 Ｔ Ｑ 的发动 机Ｃ Ｏ的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｂ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为模
型的阶数。
、 艺ｊ＝ｏ 一
，
＝ ｏ ‘ ［ 寸 “
＋ １ ） （ ｊ ＋ ２ ） 一 ｊ 一 １ ＋ ｉ ］ Ｔ ｝ ｝ － ｀
（ ２ ）
滚动阻力， Ｎ ； Ｆ 。 为空气阻力， Ｎ ； Ｓ 为汽车旋转质量换
１ 发动机特性数学模型的建立
１ ． １ 发动机外特性数学模型 使用发动机的台架试验数据来描述， 以矩阵形式 输人程序， 采用最小二乘曲线拟合的方法描述：
Ｔ ， ｗ ＝ ａ ｏ ＋ ａ ， ｎ ． ， ＋ ａ Ｚ ２ ｎ ２ ， ２ ＋ …＋ ａ ２ 、 ｋ ｎ ｋ ， ｋ… …（ １ ）
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ； Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｒ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
式中： ａ ｉ （ ｉ 二 ０ ， １ ． ． ． ． ． ． ． ． ｋ ） 为待拟合多项式系数， 即通
过选取若干试验数据点进行曲线拟合得出的各阶系
数； ； ｎ ， 为 发动 机转速， ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ； Ｔ ， 。 为发动 机外特性转矩，
Ｎ ＂ ｍ ； ｋ 为多项式最高阶 数即 拟合阶 数。 １ ． ２ 发动机万有特性数学模型 １ ． ２ ． １ 发动机燃油万有特性
ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｃ ｉ ｅ ｏ ｆ ｍ ｕ ｔ ｉ － ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｙ ｐ ｅ ｒ －
比， 即 变速器 各挡的 传动比ｉ ９ 与主 减 速器传动比ｉ 。 的
乘积， 故选择设计变Байду номын сангаас为：
２ ． ２ 目 标函数的建立 ２ ． ２ ． １ 动力性分目 标函数 采用能综合评价汽车动力性能的原地起步连续 换挡加速时间作为动力性目 标函数。
算系 数； ｍ为 汽 车 质 量， ｋ ｇ ； ｉ ｇ ， ｉ 。 分 别为变 速器和 主 减
速器传动比； ； ｒ 为车轮滚动半径， ｍ 扩为滚动阻力系数；
Ｃ 。 为空 气阻 力系 数； ； Ａ 为汽 车 迎风面 积； ｍ ２ ； ｕ 。 为汽车 车 速， ｋ ｍ ／ ｈ ； 几为 起步时间， ｓ ； ７ ） ： 为传动效率， ； ｕ －，
为了降低汽车的燃油消耗量和减少尾气排放， 各 国汽车界围绕着汽车和发动机采取了很多措施， 其 中， 优化匹配动力传动系统是一个较好的途径。汽车 的动力性、 燃油经济性和排放特性的好坏在很大程度 上取决于发动机的性能和传动系形式及参数的选择， 取决于汽车动力传动系统合理匹配的程度。 本文提出将汽车原地起步连续换档加速时间、 多 工况百公里油耗和多工况尾气排放 的主要污染物 （ Ｃ Ｏ ， Ｈ Ｃ和 Ｎ Ｏ ｘ ） 的排放总量进行加权作为统一 目 标 函数， 对汽车动力传动系统的匹配进行评价， 选取适
式中： ４ ｅ ｃ 为对应发动机转速 ｎ 。 和有效转矩 双的发动 机Ｈ Ｃ的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｃ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为模
型的阶数。
２ ． ２ ． ３ 尾气排放的分目 标函数 尾气排放的分 目标函数是以多工况汽车尾气的 主要污染物单位里程的排放总量 Ｑ ｗ （ ｇ ／ ｋ ｍ ） 来表示。 Ｑ ｗ＝Ｑ Ｃ Ｏ ＋Ｑ Ｈ Ｃ ＋Ｑ Ｎ Ｏ ｘ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ …… （ Ｓ ）
３ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ Ｈ Ｎ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｙ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｉ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ －
５
式中： ， Ｙ Ｑ为整个行驶过程包括等速、 加速、 减速及怠
速段 的油耗 量之 和， ｍ ｌ ； Ｓ为整个 循 环 的行 驶距
离， ｋ ｍ ， ）
＋ ２ ） 一 ． １ 一 １ ＋ ｉ ］ Ｔ ＇ Ｗ ， － ＇
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ …… （ ４ ）
４ ｃ ｏ 二 工乏Ｂ ［ 十 （ ｊ ＋ １ ） （ ｊ ＋ ２ ） ＿ ｊ 一 １ ＋ ｉ ］ ７ ０ ｅ ｒ ｉ ＇ ｅ ｀
ｉ ＝ｏ ｉ ＝ ｏ ．
・ ‘ ” ” ” ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ …… （ ３ ）
４ ３ ０ ０ ７ ４ ， Ｃ Ｈ Ｎ ； ２ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ Ｈ Ｎ ；
ｕ ｉ 。 为汽车加速起始及加速终了车速， ｋ ｍ ／ ｈ ｏ
２ ． ２ ． ２ 经济性分目 标函数 燃油经济性分 目 标函数是汽车多工况循环行驶 的百公里油耗量 Ｑ ： ：
０ － ＝ Ｉ Ｑ 、 １ ０ ０． ． ． ． … … ， ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． … …（ ７ ）
传动系优化数学模型， 利用复合形法对此模型进行优化。实例结果表明， 应用此法对汽车传动系参数进行设计， 整车综 合性能均有显著改善。 关键词： 汽车 整车性能 传动系参数 优化设计 中图分类号： Ｔ Ｈ １ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ６ ７ １ －３ １ ３ ３ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ６ 一 戒 ０ ９ ７ － ０ － ３
？ 艺间 ， 艺 间 ．．．
争
Ｃ
＋
式中： ９ 。为对应发动机转速ｎ 。 和有效转矩 孔的发动 机Ｎ Ｏ ｘ 的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｄ为模型中各阶系数组； ｓ为模
型的阶数。
２ 传动系参数的优化设计
２ ． １ 优化设计变量的选取 传动系主要设计参数就是各挡传动比， 对传动系 而言， 在其他条件相同的情况下， 最终影响汽车动力 性、 燃油经济性和排放性能的参数是传动系的总传动
Ｌ ｉ Ｓ ｕ ｈ ｕ ａ ＇ ＇ ２ ， Ｔ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ ＇ ， Ｆ ａ ｎ ｇ Ｑ ｕ ｎ ｂ ｏ ３
（ １ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ａ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ
为发 式中： ９ ， 为发动机的燃油消耗率， ｇ ／ （ ｋ Ｗ・ ｈ ） Ｊ， 动机的有效转矩， Ｎ・ ｍ ； Ａ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为
模型的阶数。 １ ． ２ ． ２ 发动机排放万有特性 发动机的主要排放物 Ｃ Ｏ ， Ｈ Ｃ和 Ｎ Ｏ ｘ 的排放率分
别为４ ｃ ｏ ， ４ ｅ ｃ 和４ 。的数学模型为：
现代制造工程 ２ ０ ０ ６ 年第 ６ 期
基于整车性能的汽车传动系参数的优化设计
李素华’ ， ２ ， 唐新蓬’ ， 方群波，
（ １ 华中科技大学机械学院， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ； ２江汉大学机电与建筑工程学院； ３东风汽车公司）
摘要 在建立发动机特性数学模型的基础上， 以原地起步连续换挡加速时间、 多工况循环行驶油耗和多工况汽车尾气 污染物排放量作为衡量动力性、 经济性和排放性能的３ 个分 目 标， 采用线性组合的方法将其转换成单一 目 标函数， 建立
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发动机 的使用燃油万有特性 的数学模型可表
示为：
当的排放级别作为统一目 标函数的一个约束条件， 利 用计算机对汽车动力传动系统进行模拟仿真计算， 通 过对汽车动力传动系参数的优选， 达到改善汽车的燃
油经济性、 动力性和尾气排放。
现代制造工程 ２ ０ ０ ６ 年第 ６ 期
设备设计／ 诊断维修／ 再制造
式中： ４ ｃ 。 为对应发动机转速 ｎ 。 和有效转矩 Ｔ Ｑ 的发动 机Ｃ Ｏ的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｂ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为模
型的阶数。
、 艺ｊ＝ｏ 一
，
＝ ｏ ‘ ［ 寸 “
＋ １ ） （ ｊ ＋ ２ ） 一 ｊ 一 １ ＋ ｉ ］ Ｔ ｝ ｝ － ｀
（ ２ ）
滚动阻力， Ｎ ； Ｆ 。 为空气阻力， Ｎ ； Ｓ 为汽车旋转质量换
１ 发动机特性数学模型的建立
１ ． １ 发动机外特性数学模型 使用发动机的台架试验数据来描述， 以矩阵形式 输人程序， 采用最小二乘曲线拟合的方法描述：
Ｔ ， ｗ ＝ ａ ｏ ＋ ａ ， ｎ ． ， ＋ ａ Ｚ ２ ｎ ２ ， ２ ＋ …＋ ａ ２ 、 ｋ ｎ ｋ ， ｋ… …（ １ ）
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ； Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｒ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
式中： ａ ｉ （ ｉ 二 ０ ， １ ． ． ． ． ． ． ． ． ｋ ） 为待拟合多项式系数， 即通
过选取若干试验数据点进行曲线拟合得出的各阶系
数； ； ｎ ， 为 发动 机转速， ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ； Ｔ ， 。 为发动 机外特性转矩，
Ｎ ＂ ｍ ； ｋ 为多项式最高阶 数即 拟合阶 数。 １ ． ２ 发动机万有特性数学模型 １ ． ２ ． １ 发动机燃油万有特性
ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｃ ｉ ｅ ｏ ｆ ｍ ｕ ｔ ｉ － ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｙ ｐ ｅ ｒ －
比， 即 变速器 各挡的 传动比ｉ ９ 与主 减 速器传动比ｉ 。 的
乘积， 故选择设计变Байду номын сангаас为：
２ ． ２ 目 标函数的建立 ２ ． ２ ． １ 动力性分目 标函数 采用能综合评价汽车动力性能的原地起步连续 换挡加速时间作为动力性目 标函数。
算系 数； ｍ为 汽 车 质 量， ｋ ｇ ； ｉ ｇ ， ｉ 。 分 别为变 速器和 主 减
速器传动比； ； ｒ 为车轮滚动半径， ｍ 扩为滚动阻力系数；
Ｃ 。 为空 气阻 力系 数； ； Ａ 为汽 车 迎风面 积； ｍ ２ ； ｕ 。 为汽车 车 速， ｋ ｍ ／ ｈ ； 几为 起步时间， ｓ ； ７ ） ： 为传动效率， ； ｕ －，
为了降低汽车的燃油消耗量和减少尾气排放， 各 国汽车界围绕着汽车和发动机采取了很多措施， 其 中， 优化匹配动力传动系统是一个较好的途径。汽车 的动力性、 燃油经济性和排放特性的好坏在很大程度 上取决于发动机的性能和传动系形式及参数的选择， 取决于汽车动力传动系统合理匹配的程度。 本文提出将汽车原地起步连续换档加速时间、 多 工况百公里油耗和多工况尾气排放 的主要污染物 （ Ｃ Ｏ ， Ｈ Ｃ和 Ｎ Ｏ ｘ ） 的排放总量进行加权作为统一 目 标 函数， 对汽车动力传动系统的匹配进行评价， 选取适
式中： ４ ｅ ｃ 为对应发动机转速 ｎ 。 和有效转矩 双的发动 机Ｈ Ｃ的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｃ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为模
型的阶数。
２ ． ２ ． ３ 尾气排放的分目 标函数 尾气排放的分 目标函数是以多工况汽车尾气的 主要污染物单位里程的排放总量 Ｑ ｗ （ ｇ ／ ｋ ｍ ） 来表示。 Ｑ ｗ＝Ｑ Ｃ Ｏ ＋Ｑ Ｈ Ｃ ＋Ｑ Ｎ Ｏ ｘ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ …… （ Ｓ ）
３ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｆ ｅ ｎ ｇ Ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ Ｈ Ｎ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｙ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｉ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ －
５
式中： ， Ｙ Ｑ为整个行驶过程包括等速、 加速、 减速及怠
速段 的油耗 量之 和， ｍ ｌ ； Ｓ为整个 循 环 的行 驶距
离， ｋ ｍ ， ）
＋ ２ ） 一 ． １ 一 １ ＋ ｉ ］ Ｔ ＇ Ｗ ， － ＇
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ …… （ ４ ）
４ ｃ ｏ 二 工乏Ｂ ［ 十 （ ｊ ＋ １ ） （ ｊ ＋ ２ ） ＿ ｊ 一 １ ＋ ｉ ］ ７ ０ ｅ ｒ ｉ ＇ ｅ ｀
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４ ３ ０ ０ ７ ４ ， Ｃ Ｈ Ｎ ； ２ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ Ｈ Ｎ ；
ｕ ｉ 。 为汽车加速起始及加速终了车速， ｋ ｍ ／ ｈ ｏ
２ ． ２ ． ２ 经济性分目 标函数 燃油经济性分 目 标函数是汽车多工况循环行驶 的百公里油耗量 Ｑ ： ：
０ － ＝ Ｉ Ｑ 、 １ ０ ０． ． ． ． … … ， ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． … …（ ７ ）
传动系优化数学模型， 利用复合形法对此模型进行优化。实例结果表明， 应用此法对汽车传动系参数进行设计， 整车综 合性能均有显著改善。 关键词： 汽车 整车性能 传动系参数 优化设计 中图分类号： Ｔ Ｈ １ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １ ６ ７ １ －３ １ ３ ３ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ６ 一 戒 ０ ９ ７ － ０ － ３
？ 艺间 ， 艺 间 ．．．
争
Ｃ
＋
式中： ９ 。为对应发动机转速ｎ 。 和有效转矩 孔的发动 机Ｎ Ｏ ｘ 的排放率， ｇ ／ ｓ ； Ｄ为模型中各阶系数组； ｓ为模
型的阶数。
２ 传动系参数的优化设计
２ ． １ 优化设计变量的选取 传动系主要设计参数就是各挡传动比， 对传动系 而言， 在其他条件相同的情况下， 最终影响汽车动力 性、 燃油经济性和排放性能的参数是传动系的总传动
Ｌ ｉ Ｓ ｕ ｈ ｕ ａ ＇ ＇ ２ ， Ｔ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ ＇ ， Ｆ ａ ｎ ｇ Ｑ ｕ ｎ ｂ ｏ ３
（ １ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ａ ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ
为发 式中： ９ ， 为发动机的燃油消耗率， ｇ ／ （ ｋ Ｗ・ ｈ ） Ｊ， 动机的有效转矩， Ｎ・ ｍ ； Ａ为模型中各阶系数组； ； ｓ 为
模型的阶数。 １ ． ２ ． ２ 发动机排放万有特性 发动机的主要排放物 Ｃ Ｏ ， Ｈ Ｃ和 Ｎ Ｏ ｘ 的排放率分
别为４ ｃ ｏ ， ４ ｅ ｃ 和４ 。的数学模型为：