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1、专业英语 译文彭岳华 汽车工程系 99 博 译自 SAE 1999-01-0742能预测发动机和变速器性能稳定状态的车辆模型能预测发动机和变速器性能稳定状态的车辆模型摘要摘要本文开发了一种基于不同车辆配置和工况条件的车辆模型，能预测发动机和自动变速 器的工况。采用该模型能更好地预测车辆配制和传动系统要求的大小、方向的改变后产生 的影响。该模型的结果又能作为决定动力匹配的输入参数。一般地，该一开始，模型能根 据车辆的周围环境、道路和车辆输入确定车辆道路载荷要求与车辆速度之间的函数关系。 形如道路载荷要求依次作为后桥、变速器和变矩器（锁止和非锁止）的输入和输出要求， 最后输入发动机。大开度的阻风门
2、力矩数据也将转化为车轮上的牵引力和与车辆道路载荷 要求相对应的加速度性能。介绍介绍采用传统试验的方法，建立新型发动机和变速器概念变得越来越困难和费时。随着计 算机技术的提高和发动机性能模拟程序的增加，采用仿真软件进行发动机的开发就变得更 为普遍了。本文阐述了将计算机仿真技术和试验方法相结合的途径。该方法能有效地减少 发动机开发的精力，同时也能优化发动机的性能。 该模型的代码写成 Excel 电子表格的形式以便于绘制图形效果。该研究将包括在模型 中使用的方程的概要，模型结果与实际车辆模型试验结果比较的一系列验证试验，能够改 变每个独立变量和分析车辆工况的模型参数研究，标准 Excel 电子表单输
3、出样本。本文将 对将来能进一步改善和补充讨论的地方做了归纳。 一开始，该模型通过模型能根据车辆的周围环境、道路和车辆输入确定车辆道路载荷 要求与车辆速度之间的函数关系。形如道路载荷要求依次作为后桥、变速器和变矩器（锁 止和非锁止）的输入和输出要求，最后输入发动机。对车辆速度处于 0-100mph 范围内的 变速器（分变矩器锁止和非锁止两种模式）稳定状态进行了分析。大开度的阻风门力矩数 据也将转化为车轮上的牵引力和与车辆道路载荷要求相对应的加速度性能。正文正文验证试验描述验证试验描述验证试验的结果如图 1-6 所示。为了确定模型结果与实际车辆的结果是否很好匹配进 行了一系列试验。首先将模型定义为
4、具有自动变速器和适当周围环境的车辆，然后采用该 模型计算该模型的结果和发动机工作条件。于该模型对应的实际汽车装备有驱动轴力 矩表放在 Proving Ground 试验轨道上试验。在稳定工况下车辆速度为 25-70mph 下，采 用车辆巡航控制系统实际车辆有关数据，主要包括车辆速度、驱动轴力矩、发动机转速和 电子发动机控制器预测的发动机输出转矩。分别记录了第三档变矩器锁止和未锁止两种状 态下的试验数据。通过将驱动轴力矩表测量值以实际传动比和轮胎的定义（直径）转化为 车轮驱动力，可以将车辆数据转化为实际道路载荷。三档传动比为 1：1，这样，驱动轴力 矩表测量值等于变矩器涡轮力矩值，当变矩器锁止时
5、不考虑效率损失也等于发动机输出力专业英语 译文彭岳华 汽车工程系 99 博 译自 SAE 1999-01-0742矩。三档齿轮变矩器锁止车辆试验也证明了 EEC 预测的发动机测量值于驱动轴力矩比较是 比较准确的。因此在三档变矩器非锁止状态时也可以用 EEC 预测的发动机力矩与模型预计 值相比较。 三档变矩器锁止的试验结果如图 1-3 所示。图 1 表明当车辆速度在 20-70mph 区间内模 型预测的稳定状态路面载荷（轮胎阻力）与实际路面载荷能很好地匹配。图 2 表明模型预 测的稳定状态发动机转速和实际车辆上测量的发动机转速匹配很好。图 3 表明模型预测的 发动机转矩和实际车辆上测量的发动机转
6、矩匹配很好。模型误差小于 13.59J。该图也说明 EEC 预测的发动机转矩和驱动轴输出转矩测量值匹配很好。 三档变矩器未锁止的试验结果如图 4-6 所示。它分别表示为对预测模型和实际车辆结 果在路面载荷、发动机转速和发动机输出力矩三个方面的比较。这些结果都表明匹配良好。 这些结果表明该模型能精确地预测变矩器的稳定滑转、结果速度和变矩比。对于变矩器未 锁止试验，预测的发动机转矩比所示试验的误差大，这可能因为车辆硬件不太清楚引起的 实际变矩器性能曲线不精确。因此该模型定义为“一般” 变矩器，模型于试验结果不匹配 主要是变矩器的制造误差造成的。模型参数研究模型参数研究模型研究结果如图 7-19 所
7、示。通过上述验证试验，可以相信该模型的主要特征是精确 的。同样在给定的条件下是能够精确预测路面载荷、发动机转速和发动机转矩的。此外还 进行了另外一项试验，就是通过修改单个变量以确定该变量对模型预测结果的影响。然后 根据工程推理和经验分析于预期结果之间的差距。 主要修改了下面输入参数，试验结果如下： 车辆重量、路面梯度、海拔高度、环境温度、轮胎种类、传动比和变矩器种类。 图 7 表示车辆道路载荷是怎样随着车辆重量改变（在 1814.4-4535.9 公斤间）而改变的。 试验结果表明在较低速度车辆重量对路面载荷的影响较大。随着车辆速度的增加，路面载 荷增加的幅度保持不变。 图 8 表示车辆路面载荷
8、是怎样随着道路梯度变化的。结果表明路面梯度对路面载荷的 影响较大，且不随车辆速度变化。 图 9 表明车辆路面载荷是怎样随着海拔高度变化的。结果表明海拔高度越大，由于车 辆受到的空气密度较小而使路面载荷降低。同时还表明不受车速的影响。 图 10 表示路面载荷是怎样随着环境温度变化的。结果表明环境温度越低，由于车辆受 到的空气密度较大而使路面载荷增加。同时还表明环境温度效应对车辆速度来说是恒定不 变的。 图 11-13 表示车辆在三档变矩器锁止状态下车辆工作条件随轮胎种类的影响效果。在 轮胎种类中 P235/70R16 是轮胎半径最小的一种，而 P265/70R17 是轮胎半径最大的一种。 轮胎越
9、小，需要发动机转速越高，需要发动机转矩越小。大车轮和大牵引能力组合将产生 相同的速度。如果轮胎半径越小，要产生相同的车速就必须转速更快，就能将更多的发动 机转矩转化为牵引力。 图 14-16 表示三档变矩器锁止状态下车辆工作条件是怎样随传动比变化的。该本文中 试验传动比变化范围为 3.08：13.73：1。传动比越小导致发动机转速要求越小，发动机 转矩要求越大，牵引力能力要求较小。这些变化趋势与所预料的是一致的。 图 17 和 18 表示在四档变矩器未锁止时车辆工作条件是怎样随变矩器种类改变的。在 本文中采用了三不同的变矩器。它们分别是 110k、140k 和 165k。一般地，K 值较小的变
10、 矩器发动机转速较小，通常具有较小的力矩乘积引子。图 17 比较了三种变矩器发动机转速专业英语 译文彭岳华 汽车工程系 99 博 译自 SAE 1999-01-0742和车辆速度的关系比较图。图 18 表明 110K 的变矩器要求发动机转速低，发动机转矩大。 这是因为变矩器的滑转和力矩乘积特性的影响结果。 通过结合验证试验，该模型研究有助于在评价车辆参数选择的大小和方向上保证该模 型的整体有效性。这就证明该模型对于动力匹配研究是 一个非常有价值的工具。结论结论通过车辆验证试验和参数研究，该模型已经被证明是分析稳态下发动机速度和力矩的 精确工具。该模型有待进一步改进的方面包括能计算作为发动机转速、力矩、点火提前角、 空燃比和废气再循环比率的函数的制动特殊油耗的地图投影方程。用户可以通过输入点火 提前角、空燃比、废气再循环比率，就能够得到制动特殊油耗曲线，进而评价电控发动机 的控制参数。致谢致谢本文的作者对 Celia O. Saenz,，Robert Prough 和 Pete Kalaj 的工作表示感谢。同时对福 特汽车公司的 Mugamed Jawas 先生的大力帮助完成该文的草稿表示感谢。 （各图请参见原文）
