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汽车性能模拟与道路行驶对应发动机工况简化分析

作　者: 李迎春
导　师: 刘敬平
学　校: 湖南大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 汽车整车性能模拟计算发动机工况简化
分类号: U461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
引　用: 2次
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内容摘要

计算机仿真是现代汽车技术研究和汽车开发设计的重要方法和工具,广泛应用在汽车开发设计的各个阶段。汽车性能模拟可以在汽车物理整车生产之前对其性能有较准确的预测,可以指导整车、发动机、传动系统之间的选型匹配,以达到动力性和经济性的最优结合。对于传统动力汽车,发动机是汽车的动力来源,同时也是燃料的直接消耗者和排放物的直接生成者,对汽车性能有着至关重要的影响。汽车的经济性由道路行驶时发动机的燃油消耗量决定,因此准确的分析出发动机的常用工况及其对汽车油耗的贡献率,并针对常用工况对发动机进行有侧重性的优化,对于汽车和发动机的设计开发具有非常重要的意义。然而汽车道路行驶对应的发动机工况分布散乱,很难分析出不同发动机工况对于汽车性能的影响大小。本文就是基于上述的研究意义,对汽车性能模拟和道路行驶对应发动机简化分析进行研究。首先,论文分析了当前国内外对于汽车性能模拟和道路行驶对应发动机工况分析的研究现状,基于目前商用软件的不足之处,指出研究的意义和目的。接着,对汽车动力学、运动学理论进行研究,并结合当前常用的汽车性能评价标准,分析汽车性能模拟的计算理论;基于对聚类分析方法的理解,结合道路行驶工况对应发动机工况的特点,提出基于聚类分析的发动机工况分区简化方法,并基于Excel-VBA编写了计算程序。然后,使用本文所编写程序对一款轿车的动力性、经济性进行模拟,并对汽车按国家道路试验工况行驶对应发动机工况进行简化分析,将得出的结果与试验结果及商用软件GT-Drive计算结果做对比,验证了所做理论研究的正确性和所编计算程序的精度及稳定性。最后,根据汽车和发动机正向开发不同阶段的工作内容,结合本文所编计算程序的功能,简要分析了计算程序在不同阶段的应用价值和应用方法,对本文所做研究在工程实践中的应用提供指导。结果表明,计算程序能够准确地预测汽车动力性、经济性,并得出发动机常用工况及其油耗贡献率,从而验证了计算理论的正确性和合理性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 选题背景及意义  10-14
  1.2 国内外研究情况  14-16
    1.2.1 计算机仿真技术的发展  14-15
    1.2.2 汽车道路行驶对应发动机工况分析  15-16
  1.3 研究目的和内容  16-17
    1.3.1 研究目的  16
    1.3.2 研究内容  16-17
  1.4 本章小结  17-18
第2章汽车性能评价  18-27
  2.1 汽车的动力性评价  18-20
  2.2 汽车经济性评价  20-26
    2.2.1 汽车经济性评价标准  20-23
    2.2.2 道路循环油耗计算方法  23-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章汽车性能模拟  27-38
  3.1 编程语言Excel-VBA 介绍  27
  3.2 数值模型  27-30
    3.2.1 整车数值模型  27-28
    3.2.2 发动机数值模型  28-29
    3.2.3 变速器数值模型  29-30
    3.2.4 道路行驶工况数值模型  30
  3.3 汽车动力性模拟  30-34
    3.3.1 汽车动力学原理  30-32
    3.3.2 全负荷加速性计算  32-33
    3.3.3 最高车速计算  33
    3.3.4 最大爬坡度计算  33-34
  3.4 汽车道路行驶工况向发动机工况的转换  34-36
    3.4.1 汽车车速向发动机转速的转化  34
    3.4.2 汽车行驶阻力向发动机的平均有效压力的转化  34-35
    3.4.3 汽车道路行驶工况向发动机工况的转化  35-36
  3.5 汽车经济性计算  36-37
    3.5.1 双线性插值法介绍  36
    3.5.2 整车油耗计算  36-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章发动机工况简化分析  38-58
  4.1 聚类分析简化方法  38-51
    4.1.1 数据相似性度量方法  39-41
    4.1.2 相似系数  41-43
    4.1.3 类间距离度量方法  43-48
    4.1.4 聚类分析算法  48-50
    4.1.5 聚类分析的评价标准  50-51
  4.2 本文数据简化方法  51-55
  4.3 本文所编计算软件介绍  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章试验验证与分析  58-69
  5.1 试验车型参数  58-59
  5.2 GT-Drive 建模  59-60
  5.3 计算结果分析  60-66
    5.3.1 动力性计算结果  60-61
    5.3.2 经济性计算结果  61-63
    5.3.3 发动机工况分区简化结果分析  63-66
  5.4 研究的工程应用  66-67
    5.4.1 概念设计阶段  66-67
    5.4.2 选型匹配阶段  67
    5.4.3 整车布置阶段  67
  5.5 本章小结  67-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-75
附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文和获得成果  75-76
致谢  76

汽车性能模拟与道路行驶对应发动机工况简化分析

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