《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》是奇瑞汽車股份有限公司於2007年12月28日申請的發明專利，該專利申請號為200710302547，公布號為CN101281551，專利公布日為2008年10月8日，發明人是趙曉峰、柳楊、李曉青、周志強。
《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》是基於發動機MAP圖（3）對汽車發動機（1）燃油消耗量進行最佳化的工藝過程，並以動力傳動系統（2）的匹配為約束條件採用上述技術方案，直接利用發動機萬有特性MAP圖能直觀的確定發動機的工作點是否處在最佳油耗區；如果不是最佳，還可利用發動機MAP圖對汽車燃油消耗量進行最佳化。上述方法對於降低燃油消耗量更加方便，有效。
2010年11月15日，《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種降低汽車燃油消耗的工藝方法
- 公布號：CN101281551
- 公布日：2008年10月8日
- 申請號：200710302547
- 申請日：2007年12月28日
- 申請人：奇瑞汽車股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市經濟技術開發區長春路8號
- 發明人：趙曉峰、柳楊、李曉青、周志強
- 代理機構：蕪湖安匯智慧財產權代理有限公司
- 代理人：蔣光恩
- Int.Cl.：G06F17/50（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
由於世界範圍內石油資源的短缺，節約使用石油資源已成人們的共識。從2007年12月之前，中國石油勘探開發形勢看，在新探明儲量無重大突破的情況下，石油產量越來越無法滿足國內需求已成定局。新出台的《汽車產業發展政策》明確提出：汽車產業及相關產業要注重發展和套用新技術，提高燃油經濟性。全球對於整車性能、特別是燃油經濟性的最佳化計算已經作了大量的研究工作。模糊最佳化、遺傳算法等各種最佳化算法在動力傳動系統的最佳化匹配方面得到廣泛套用。但是，無論何種最佳化，其最終都是希望發動機的工作區間最接近其最佳經濟區域。
根據發動機和整車的具體匹配情況來改善發動機的實際使用工況，使其更接近於最佳經濟區域，將有助於充分發揮發動機的經濟性能，降低燃油消耗量。而傳統的計算方法並不能直觀的展現在實際運行工況中，發動機是否工作在最佳經濟區，因而也就不便於確定燃油經濟性是否為最佳。
發明內容
專利目的
《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》所要解決的問題是提供一種降低汽車燃油消耗的工藝方法，其目的是利用該工藝方法的最佳化算法，找到符合整車實際使用工況的更合理的燃油消耗率，使汽車的油耗降低。
技術方案
《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》採取的技術方案為：所提供的這種降低汽車燃油消耗的工藝方法是基於發動機MAP圖對汽車發動機燃油消耗量進行最佳化的工藝過程，並以動力傳動系統的匹配為約束條件。
為使上述技術方案更加完善，該發明還進一步提出了以下更為詳盡和具體的技術方案作為補充，以獲得最佳的套用效果，更好地實現發明目的，並提高該發明的新穎性和創造性，使其具有明顯的實質性特點和顯著進步：
以上所述的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為：步驟1、工藝過程開始；步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動力傳動系統的約束條件；步驟3、計算所選取車速對應的發動機1功率，在發動機MAP圖上繪製出相應車速的等功率曲線，確定相應的發動機轉速和發動機扭矩，並在發動機MAP圖上的等功率曲線上標出；步驟4、判斷發動機當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機的工況進行計算，得出動力傳動系統參數即動力傳動系統速比；步驟6、判斷動力傳動系統參數是否滿足其約束條件，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；步驟7、以最接近等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機的工況進行計算，得出動力傳動系統速比，返回步驟6；步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
在以上所述的步驟2中，所述的數學模型為根據整車動力傳動系統的結構和汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型；所述的仿真模型為藉助計算用分析軟體建立的整車動力傳動系統的仿真模型。
所述的被選中考察的車速，分別為五檔90千米/時、120千米/時、150千米/時。
在步驟2中，所述的約束條件為：五檔總速比的約束條件為0.82×4.2≥i5i0≥0.68×4.2。
所選取的車速為90千米/時、120千米/時、150千米/時，分別對應的當前的發動機工況點A0、B0、C0，及其所對應的發動機功率為P150、P120、P90；各工況點均包括相應的轉速n和扭矩Ttq的參數。
分別選取P150、P120、P90上對應於最低燃油消耗率的發動機工況點，並在發動機MAP圖上找出相應的發動機轉速n和扭矩Ttq，代入計算用數學模型或仿真模型中，獲取動力傳動系統的速比參數，並與動力傳動系統的約束條件進行對比；符合該約束條件，得到結論：即油消耗量在動力傳動系統約束條件範圍內的該點達到了最優。
改善效果
《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》直接利用發動機萬有特性MAP圖，通過在該圖上繪製發動機在實際運行工況中的工作點，能直觀的確定發動機的工作點是否處在最佳油耗區；如果不是最佳，還可利用發動機MAP圖對汽車燃油消耗量進行最佳化。上述方法以汽車燃油消耗量為最佳化目標，以動力傳動系統合理匹配為約束條件，最佳化發動機在實際整車運行工況中的工作區間，從而尋找到對應於整車實際使用工況的更合理的燃油消耗率，達到降低油耗的目的。上述方法對於最佳化燃油消耗量更加方便，有效。
附圖說明
圖1為《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》的過程框圖；
圖2該發明所涉及的整車動力傳動系統示意圖；
圖3為該發明所涉及的發動機萬有特性MAP圖；
圖4為該發明的等功率曲線的繪製和發動機工況點的判斷示意圖。
圖中標記為：1、發動機，2、動力傳動系統，3、發動機MAP圖，4、等功率曲線，5、離合器，6、變速器，7、主減速器，8、差速器，9、車輪，10、車輪軸。
權利要求
1、《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》其特徵在於：該工藝方法是基於發動機MAP圖（3）對汽車發動機（1）燃油消耗量進行最佳化的工藝過程，並以動力傳動系統（2）的匹配為約束條件。
2、按照權利要求1所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於所述的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為：步驟1、工藝過程開始；步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動力傳動系統（2）的約束條件；步驟3、計算所選取車速對應的發動機（1）功率，在發動機MAP圖（3）上繪製出相應車速的等功率曲線（4），確定相應的發動機（1）轉速和發動機（1）扭矩，並在發動機MAP圖（3）上的等功率曲線（4）上標出；步驟4、判斷發動機（1）當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機（1）的工況進行計算，得出動力傳動系統（2）參數即動力傳動系統（2）速比；步驟6、判斷動力傳動系統（2）參數是否滿足其約束條件，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；步驟7、以最接近等功率曲線（4）上的最低燃油消耗率對應的發動機（1）的工況進行計算，得出動力傳動系統（2）速比，返回步驟6；步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
3、按照權利要求2所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於：所述的數學模型為根據整車動力傳動系統（2）的結構和汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型；所述的仿真模型為藉助計算用分析軟體建立的整車動力傳動系統（2）的仿真模型。
4、按照權利要求3所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於：所述的被選中考察的車速，分別為五檔90千米/時、120千米/時、150千米/時。
5、按照權利要求4所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於：在步驟2中，所述的約束條件為：五檔總速比的約束條件為0.82×4.2≥i5i0≥0.68×4.2。
6、按照權利要求5所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於：所選取的車速為90千米/時、120千米/時、150千米/時，分別對應的當前的發動機（1）工況點A0、B0、C0，及其所對應的發動機（1）功率為P150、P120、P90；各工況點均包括相應的轉速n和扭矩Ttq的參數。
7、按照權利要求6所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法，其特徵在於：分別選取P150、P120、P90上對應於最低燃油消耗率的發動機（1）工況點，並在發動機MAP圖（3）上找出相應的發動機（1）轉速n和扭矩Ttq，代入計算用數學模型或仿真模型中，獲取動力傳動系統（2）的速比參數，並與動力傳動系統（2）的約束條件進行對比；符合該約束條件，得到結論：即油消耗量在動力傳動系統（2）約束條件範圍內的該點達到了最優。
實施方式
如圖1至圖4反應《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》的技術內容和方案。
如圖2所示，該發明所涉及的整車的動力系統及其動力傳動系統2按其傳動路線包括發動機1、離合器5、變速器6、主減速器7、差速器8、四個車輪9，通過車輪軸10安裝在車身上。動力傳動系統2的主要技術參數為其傳動機構的速比。
為了解決在該說明書背景技術部分所述的2007年12月之前公知技術存在的問題並克服其缺陷，實現利用該工藝方法的最佳化算法、找到符合整車實際使用工況的更合理的燃油消耗率、使汽車的油耗降低的發明目的，該發明採取的技術方案如下：該工藝方法是基於發動機MAP圖3對汽車發動機1燃油消耗量進行最佳化的工藝過程，並以動力傳動系統2的匹配為約束條件。
在上述技術方案的基礎上，為了使該發明更為完善，還提供以下實施示例作為該發明在具體實施時的參考：如圖1所示，以下是該發明所述的降低汽車燃油消耗的工藝方法的過程，即所述的工藝方法確定最佳燃油消耗量的步驟為：步驟1、工藝過程開始；步驟2、建立計算用數學模型或仿真模型；選擇若干車速進行考察；確定動力傳動系統2的約束條件；（選取某一個或多個重點車速進行考察。）步驟3、計算所選取車速對應的發動機1功率，在發動機MAP圖3上繪製出相應車速的等功率曲線4，確定相應的發動機1轉速和發動機1扭矩，並在發動機MAP圖3上的等功率曲線4上標出；（在發動機萬有特性MAP圖上繪製與所選取的車速對應的等功率曲線。功率不變，扭矩和轉速發生變化時產生等功率曲線）。步驟4、判斷發動機1當前工作點是否處在最低燃油消耗率點處，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；（在發動機萬有特性MAP圖上繪製與車速對應的等功率曲線和相應的當前發動機的工作點，並判斷其當前的工作點是否處在等功率曲線上的最佳油耗處；結合計算所得發動機工況，判斷其是否處工作在等功率曲線上的最低燃油消耗率處。如果燃油消耗量未能達到最佳，可直接選取等功率曲線上最佳燃油經濟性對應的發動機工作點，並可進一步確定整車動力傳動系統的匹配。）步驟5、以等功率曲線上的最低燃油消耗率對應的發動機1的工況進行計算，得出動力傳動系統2參數即動力傳動系統2速比；（如果發動機沒有工作在等功率曲線上的最低燃油消耗率處，則以最低燃油消耗率對應的發動機工況進行計算，得出動力傳動系統速比。）步驟6、判斷動力傳動系統2參數是否滿足其約束條件，如果是，則進行步驟8；如果否，則進行下一步驟；（將計算得到的動力傳動系統速比與其約束條件進行對比，若符契約束條件，計算結束，即步驟8。如果不滿足，則重新選取最接近最低燃油消耗率的發動機工況，則進行步驟7計算。）步驟7、以最接近等功率曲線4上的最低燃油消耗率對應的發動機1的工況進行計算，得出動力傳動系統2速比，返回步驟6；步驟8、燃油消耗量最優，工藝過程結束。
在以上所述的步驟2中，所述的數學模型為根據整車動力傳動系統2的結構和汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型；所述的仿真模型為藉助計算用分析軟體建立的整車動力傳動系統2的仿真模型。
在步驟2中，所述的被選中考察的車速，分別為五檔90千米/時、120千米/時、150千米/時。
在步驟2中，所述的約束條件為：五檔總速比的約束條件為：
0.82×4.2≥i5i0≥0.68×4.2。
以上所選取的車速為90千米/時、120千米/時、150千米/時，分別對應的當前的發動機1工況點A0、B0、C0，及其所對應的發動機1功率為P150、P120、P90；各工況點均包括相應的轉速n和扭矩Ttq的參數。
分別選取P150、P120、P90上對應於最低燃油消耗率的發動機1工況點，並在發動機MAP圖3上找出相應的發動機1轉速n和扭矩Ttq，代入計算用數學模型或仿真模型中，獲取動力傳動系統2的速比參數，並與動力傳動系統2的約束條件進行對比；符合該約束條件，得到結論：即油消耗量在動力傳動系統2約束條件範圍內的該點達到了最優。
結合一款前置前驅手動變速汽車的計算實例，來說明該發明的實施過程：
1）根據整車動力傳動系統2的結構和相關的汽車動力學方程，建立計算用的數學分析模型，也可藉助CRUISE、ADVISOR等計算用分析軟體建立整車動力傳動系統2的仿真模型；
2）選取需要重點考察的車速，該實例以五檔90、120、150千米/時車速作為考察對象；
3）受換檔平順性和五檔的動力性的要求，五檔總速比的約束條件為0.82*4.2≥i5i0≥0.68*4.2。
4）通過計算或者採用整車性能分析軟體CRUISE、ADVISOR確定所選取車速對應的發動機1的功率P150、P120、P90及其當前的發動機1的工況點A0、B0、C0（轉速n，扭矩Ttq）。
5）在發動機萬有特性MAP圖上繪製出相應車速的等功率曲線，並將發動機1當前的工況點在等功率曲線上4標出，如圖4所示。從圖上可以看出對應於各車速的發動機1並未工作在最低燃油消耗率處。
6）分別選取P150、P120、P90上對應於最低燃油消耗率的發動機1的工況點，並在發動機MAP圖3上找出相應的發動機轉速n和扭矩Ttq，代入計算模型中，獲取動力傳動系統2的參數，並與動力傳動系統2的約束條件進行對比。
7）經計算，只有由P150上對應於最低燃油消耗率的發動機1的工況點A1（此時90、120千米/時車速對應的發動機工況點位B1、C1）所確定出來的動力傳動系統參數滿足其約束條件，燃油消耗量在約束條件範圍內達到了最優。計算結束。
榮譽表彰
2010年11月15日，《一種降低汽車燃油消耗的工藝方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
