本章節將針對本研究所提出之設計方法進行應用。藉由對車輛速比重新規 劃，期望提高油耗與性能。目標車輛與5-3 節相同，而此車輛原本為六速變速 箱，速比如下表 6.1。
表 6.1 六速變速箱速比
檔位 1 2 3 4 5 6
總變速比 13.942 8.043 5.180 3.838 2.836 2.240
6-1 速比設計規劃
根據4-1-1 節速比型態選用方法與 5-3-3 節速比設定進行選用。由於最高檔小 於極速檔，故型態一不採用。極速檔與最高檔比值小於2.01，型態四無法使用。
依據5-3-2 節引擎數據可以知道極速不到 250 𝑘𝑚/ℎ，故型態五也不採用。接下來 將對型態二與型態三進行規劃。
圖 6-1 期望操作效率範圍定義圖
(1)油耗部分
在進行規劃前我們需要先對引擎BSFC 圖進行觀察，並對期望操作效率範圍 進行定義，將可作為檔位最低數需求之依據。從圖 6-1 中可以看到紅線為最佳效 率曲線，扭力值為B(165𝑁)，為了達到好的效率，將訂定操作效率範圍為
260(𝑔/𝐾𝑊 ∙ ℎ)等高線區域，範圍為綠線與藍線之間，算出兩線扭力與最佳效率線 扭力比值，綠線為B(165𝑁)放大 1.24 倍，藍線為 B(165𝑁)縮小 1.32 倍。將平均檔 間速比控制在1.24 與 1.32 以內，確保升降檔操作點能落到最佳效率區線附近，
藉此確保行駛中保持高效率。
(2)性能部分
在引擎扭力曲線高轉區間，如圖 6-1 中洋紅色線 4900 𝑟𝑝𝑚到極限轉速 6000 𝑟𝑝𝑚，在此區間扭力與轉速成比例放大與縮小，為了使加速更有效不過渡換檔，
檔間速比必須略大於6000/4900=1.22。
型態二
在油耗考量下，全功率區段與節能區段平均檔間速比需控制在1.24 與 1.32 以內，故此區段檔數必須大於等於7 檔，則節能區段區段檔數必須大於等於 3 檔。以性能考量下，全功率區段平均檔間速比需控制1.22 以上，區段檔數必須小 於等於9 檔。總檔數不希望超過 15 檔，以油耗為優先考量訂定模型，數列法則 以平均檔間速比為依據，大於1.27 使用等比，小於 1.27 則無限制，結果如下表 6.2。
表 6.2 型態二速比模型
6-2 油耗與性能比較
在建立完速比後，將原本六速、型態二與型態三之速比進行油耗與性能分析 比較。油耗分析採用ADVISOR 進行車輛油耗模擬，行車模式為 5-3-1 節所提之 新歐盟行車型態(New European Driving Cycle，NEDC)，換檔策略則利用 3-3-2 節 的方法產生升檔與降檔控制曲線。性能分析主要依照駕駛模式為全油門，引擎極
表 6.5 原始六速與型態三分析結果比較 型態三
總檔數 區段檔數 油耗 𝑘𝑚/𝑙
提升
%
加速0~(𝑘𝑚/ℎ)所需時間(秒) 40 60 80 100 120 160 200 九檔 5 檔/3 檔/3 檔 9.059 4.35 1.6 3.3 5.4 8.1 11.8 23.4 85 十檔 5 檔/4 檔/3 檔 9.114 4.98 1.6 3.3 5.4 8.1 11.8 23.5 84.9 十一檔 5 檔/4 檔/4 檔 9.131 5.17 1.6 3.3 5.4 8.1 11.8 23.5 84.9 十二檔 5 檔/4 檔/5 檔 9.157 5.48 1.6 3.3 5.4 8.1 11.8 23.5 84.9 十三檔 6 檔/4 檔/5 檔 9.167 5.59 1.6 3.3 5.4 8.1 12 23.8 85.2 十四檔 7 檔/4 檔/5 檔 9.171 5.64 1.6 3.5 5.5 8.3 12.2 24 85.3 十五檔 7 檔/5 檔/5 檔 9.174 5.67 1.6 3.5 5.5 8.3 12.2 24 87.5
圖 6-2 型態二及型態三 九到十五檔油耗變化圖
圖 6-2 為型態二及型態三之九到十五檔油耗變化圖，根據本研究提出的速比 規劃方法可以看到油耗確實有所提升，提升幅度隨著檔數九檔到十五檔從
4.35%~5.67%，只藉由速比與換檔策略的調整，油耗成長的幅度相較於 2013 年 Mercedes-Benz 9G-TRONIC 發表於期刊的 2%更佳優異[37]，但這只做為參考，模 擬與實際還是有差距。而性能方面，0~100 𝑘𝑚/ℎ加速平均減少了 0.2~0.4 秒，極
模型建立之初就是以油耗為優先考量，故表 6.6 與表 6.7 中的區段平均檔間 速比都相當吻合，油耗表現較原始六速還好，而性能方面除了節能區段之外的區 段平均檔間速比期望能高於1.22，就結果看來只有型態二與型態三的十四檔與十 五檔，有不符合的狀況，觀察其加速時間，確實相較於其他檔速慢，證實了本研 究之設計理念是合理的。數列法的選用這將說明更精準的選用方法，在區段中只 要有任一檔間速比大於1.27 時，使用等比較優於等差數列法，原因在於等差數列 法檔間速比由大變小的特性，舉例，以等差數列法來看，雖然平均檔間速比小於 1.27，但個別檔間速比未必就符合，如表 6.8。
最後挑選了型態三的十二速(5 檔/4 檔/5 檔)與原始六速做詳細的加速度與引 擎操作點比較，型態三的十二速速比如下表 6.9。
表 6.8 等差數列法各檔間速比關係
總變速比 平均檔間速比 檔間速比
2 檔
1.54
1.54 1.54
3 檔 1.25 1.28 1.22
4 檔 1.16 1.18 1.16 1.13
5 檔 1.12 1.14 1.12 1.11 1.10
6 檔 1.09 1.11 1.10 1.09 1.08 1.08
表 6.9 型態三 十二速 區段檔數 5 檔/4 檔/5 檔 速比
檔位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 總速比 19.87 15.17 11.58 8.84 6.75 5.52 4.52 3.70 3.25 2.90 2.62 2.38
圖 6-3 加速度變化線比較圖
上圖中紅色為型態三的十二速(5 檔/4 檔/5 檔)加速度變化線，藍色為原始六 速。可以看到最大加速度明顯提升許多，各檔間加速度落差縮小，可以使加速更 順暢。由於十二速的第一檔速比高達19.87，使車輛在低轉速時可獲得較大驅動 力。
接著將新歐盟行車型態分成市區行車型態與非市區行車型態進行比較，下圖 6-4 與圖 6-5 為原始六速與型態三的十二速在市區行車型態模擬下的引擎操作 圖。
圖 6-4 市區行車型態 – 原始六速引擎操作圖
圖 6-5 市區行車型態 – 十二速引擎操作圖
圖中可以發現型態三的十二速換檔時機比原始六速早，使引擎操作點較密集
的往較高效率區間移動。看完市區的低速型態，接著觀察下圖 6-6 與圖 6-7，兩 圖為原始六速與型態三的十二速在非市區行車型態模擬下的引擎操作圖。
圖 6-6 非市區行車型態 – 原始六速引擎操作圖
圖 6-7 非市區行車型態 – 十二速引擎操作圖
在使用本研究所提的速比規劃方式下，可以看到型態三的十二速的操作點幾 乎貼著最佳效率曲線移動，這提升了引擎的效率，在油耗表現也有所提升的效 果，下表 6.10 為型態三的十二速與原始六速油耗比較。
表 6.10 型態三的十二速與原始六速油耗比較
行車型態 原始六速油耗 (𝑘𝑚/𝑙) 型態三的十二速油耗 (𝑘𝑚/𝑙) 里程提升
市區 6.33 6.46 2.05%
非市區 10.64 12.02 12.97%
透過本章將速比規劃進行應用與模擬，最後不管是性能還是油耗都有正向的 影響，尤其在非市區型態每公升行駛里程提升了約13%，證實本研究換檔策略與 速比規劃是有成效的。