基于節(jié)能車電控燃油噴射系統(tǒng)的變速系統(tǒng)設(shè)計

鄭志，王新建，崔言書

(天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院，天津 300222)

0 引言

目前在本田節(jié)能競技大賽中，仍然有很多車隊在使用鋒影125cc發(fā)動機自帶的變速傳動機構(gòu)，這套變速機構(gòu)已經(jīng)不能滿足節(jié)能車在本田節(jié)能競技大賽中的需求。經(jīng)過調(diào)研，行星齒輪機構(gòu)具有傳動效率高、工作穩(wěn)定等優(yōu)點，且相對于鋒影發(fā)動機自身提供的變速機構(gòu)，在單片機的加持下具有更高的可操作性，極大地改善了車手的駕駛條件。為了降低節(jié)能賽車傳動系統(tǒng)的質(zhì)量以及換擋時的能力損失，根據(jù)節(jié)能車的工況進行電子噴射系統(tǒng)的實時調(diào)節(jié)，對初步設(shè)計的傳動方案進行優(yōu)化，綜合燃油經(jīng)濟性以及動力性兩個性能因素，確定兩組較為合適的傳動方案。

1 試驗方案及設(shè)計

1.1 變速機構(gòu)的分組

將節(jié)能車設(shè)計出的變速機構(gòu)分成7組，并且使用編號1—7按照傳動比從大到小降序排列(見表1)。由于節(jié)能車變速設(shè)計只采用兩組傳動比對應(yīng)兩種工況(起步工況和急加速工況)，所以相應(yīng)的將7種傳動方式按照傳動比初步分成2組，起步工況對應(yīng)方案1-5，急加速工況對應(yīng)方案6-7。

表1 變速機構(gòu)測試分組表

1.2 試驗方案

1.2.1 組合分析

由于節(jié)能車分兩種工況使用兩種不同的傳動比，所以按上述組合情況一共可以擁有7種不同的傳動方案，記錄并分析不同方案下發(fā)動機的噴油量，最終得出燃油經(jīng)濟型以及動力性最為合適的兩組傳動方案。

1.2.2 試驗設(shè)計

起步工況選用1-5號傳動方案，急加速工況選用6-7號傳動方案。確保測試溫度在同一范圍內(nèi)，路面狀況一致，均使用92號汽油，采用比賽規(guī)定容量電池?；陔妵姌?biāo)定平臺的EcoCAL啟動加濃，暖機加濃，目標(biāo)怠速，Ve表格等均保持一致。分析加速策略以及發(fā)動機工況建立試驗的邊界條件，起步加速工況應(yīng)在無初速度條件下緩加速至35 km/h，應(yīng)在速度降至20 km/h時，急加速至45 km/h。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 實時數(shù)據(jù)

7種不同傳動方式下噴油脈寬數(shù)據(jù)回放波形圖和電子燃油噴射系統(tǒng)Ve表格，如圖1—圖2所示，橫坐標(biāo)表示加速時間，縱坐標(biāo)表示噴油脈寬。

圖1 噴油脈寬數(shù)據(jù)回放波形圖

圖2 電子燃油噴射系統(tǒng)Ve表格

由圖2可知，發(fā)動機的單位容積效率取決于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和進氣壓力，確定發(fā)動機在高速下燃油經(jīng)濟性最好。分析起步工況：由圖1(a)得出1號傳動比噴油脈寬相對較高，最大達到13.1 ms，加速時間最短，明顯出現(xiàn)動力過?，F(xiàn)象，不符合節(jié)能車對燃油經(jīng)濟性的要求；由圖1(d)得出4號傳動比噴油脈寬最高為5.4 ms，加速時間為6.442 s，加速時間過長未達到節(jié)能車起步加速的時間需求；由圖1(e)得出5號傳動比的噴油脈寬相對于4號增加0.2 ms，加速時間相對于減少1.366 s，基本滿足節(jié)能車的起步加速時間需求。根據(jù)表2對比1—5號噴油脈寬，5號傳動方案噴油脈寬為5.6 ms，相對于1號，2和3號傳動方案燃油經(jīng)濟性最高。分析急加速工況：由圖1(f)和圖1(g)得到6號傳動比的噴油脈寬為4.6 ms，7號傳動比的噴油脈寬為2.75 ms，節(jié)能車在速度降落至20 km/h時，急加速至45 km/h所用的時間分別為5.714和5.8 s。如表2所示，對比6和7號傳動比，加速所需時間相差0.086 s，噴油脈寬相差1.85 ms，因此7號傳動比的燃油經(jīng)濟性優(yōu)勢更好。綜上所述，根據(jù)圖1和表2的綜合比對，得出起步工況下采用5號傳動比，急加速工況下采用7號傳動比燃油經(jīng)濟性更好。

表2 節(jié)能車變速機構(gòu)實時測試數(shù)據(jù)

3 結(jié)束語

基于發(fā)動機電子燃油噴射系統(tǒng)，采用控制變量法分析對比節(jié)能車變速機構(gòu)的各組傳動比下的加速時間和噴油脈寬，結(jié)合賽規(guī)的要求，組合5和7號傳動比的變速機構(gòu)，最終換算噴油量為653.58 km/L，相較于原車變速機構(gòu)噴油量450.7 km/L，增加202.88 km/L。最終得出起步工況采用5號和急加速工況采用7號傳動比相對于其他傳動方案較為合適。