第十四章 汽车动力装置参数确定

1、第一节发动机功率的选择第一节发动机功率的选择第二节传动比的选择第二节传动比的选择第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确定动加速时间曲线确定动力装置参数力装置参数第十四章汽车动力装置参数的确定第十四章汽车动力装置参数的确定 内燃机的指示性能指标是指内燃机的指示性能指标是指的指标，简称指示指的指标，简称指示指标。标。 指示指标指示指标表征工质在汽缸内部经历的循表征工质在汽缸内部经历的循环的完善程度，以工质在汽缸内对活塞做功为环的完善程度，以工质在汽缸内对活塞做功为基础，基础，评价由燃烧到热功转换工作循环进行的评价由燃烧到热功转换工作循环进行的质量，质量，是是从从示功图示功图 测量计

2、算得出测量计算得出的。的。第一节发动机功率的选择第一节发动机功率的选择指示功率指示功率Pi 指示功率指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。若：一台内燃机的缸数i，每缸的工作容积Vs (L) ，平均指示压力为pmi (MPa ) ，转速n(r/min)，冲程数。30n iVpPsmii发动机的有效性能指标发动机的有效性能指标以曲轴输出功为计算基础以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，有效性能指标，简称有效指标。有效指标。 有效指标被用来有效指标被用来直接评定发动机实际工作直接评定发动机实际工作性能性能的优劣，在实践中获得广泛的应用。的优劣，在实践中获得广泛的应用。有效功和有

3、效功率有效功和有效功率有效功和有效功率有效功和有效功率 有效功：有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量。发动机每循环曲轴输出的单缸功量。 有效功率有效功率式中：式中： Pi 指示功率指示功率 Pm 实际机械损失功实际机械损失功率率机械损失机械损失: 发动机内部摩擦损失；发动机内部摩擦损失； 驱动附件损耗；驱动附件损耗； 泵气损失等。泵气损失等。eimPPP有效转矩有效转矩 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩，可由测功器测得。为有效转矩，可由测功器测得。 Nm 内燃机的有效功率内燃机的有效功率Pe(kW)可以利用各种型可以利用各种型式的测功器和转速

4、计分别测出发动机在某一工式的测功器和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴的输出转矩况下曲轴的输出转矩Ttq及在同一工况下的发动及在同一工况下的发动机转速，按以下公式求得机转速，按以下公式求得: 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相似；与平均指示压力相似；是衡是衡 量发动机动力性能量发动机动力性能 的一个很重要的参数。的一个很重要的参数。平均有效压力平均有效压力30niVpPsmee9550nTtp Ttqpme pme 反映了发动机单位气缸工作反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。容积输出转矩的大小。，ueetBHP3106 .

5、3有效燃油消耗率有效燃油消耗率 有效燃油消耗率有效燃油消耗率g(kWh)是指单位有效是指单位有效功所消耗的燃油量，功所消耗的燃油量，用用be表示表示310eeBbP63.6 10eetubH 可见，有效燃油消耗率与有效可见，有效燃油消耗率与有效热效率成反比，知道其中一值后热效率成反比，知道其中一值后，可求出另一值。，可求出另一值。升功率升功率 升功率：在标定工况下升功率：在标定工况下(指标定转速、标定功率指标定转速、标定功率)，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。seLV iPP 式中，式中，pme为标定工况下的平均有效压力，为标定工况下的平均有效压

6、力，MPa； n为标定转速，为标定转速，rmin。比质量比质量比质量是发动机质量与所给出的标定功比质量是发动机质量与所给出的标定功率之比率之比eePmm 汽车发动机要求质量小、功率大，所以汽车发动机要求质量小、功率大，所以其升功率大、比质量小。其升功率大、比质量小。汽油机的强化程度汽油机的强化程度要比柴油机的高要比柴油机的高. .强化系数强化系数 强化系数强化系数mmeCp机械效率机械效率 机械效率：机械效率：发动机的有效功率与指示功率之比。发动机的有效功率与指示功率之比。mimmimmimemppPPpp11iemPPmitet汽车动力传汽车动力传动系统主要动系统主要包括发动机、包括发动机、

7、传动系的变传动系的变速器和主减速器和主减速器。速器。汽车动力传动系汽车动力传动系统参数主要包括统参数主要包括发动机功率、变发动机功率、变速器档位数与速速器档位数与速比、主减速器的比、主减速器的型式与速比。型式与速比。对动力传动系对动力传动系进行优化（折进行优化（折衷），以满足衷），以满足汽车对动力性汽车对动力性和燃料经济性和燃料经济性以及汽车驾驶以及汽车驾驶性的要求。性的要求。汽车动力传动路线汽车动力传递路线：发动机汽车动力传递路线：发动机离合器离合器变变速器速器副变速器副变速器传动轴传动轴主减速器主减速器差速器差速器半轴半轴轮边减速器轮边减速器车轮车轮1 根据最大车速根据最大车速uamax选

8、择选择PeeTDaDaTePfACmuACumgfP，则可求出功率、若给定)761403600(13maxmax变化较大。但是，大致差不多，及、若已知汽车比功率mAconstufguCfumACufgmPaTaDTaTDaTe/6 . 314.766 . 31000maxmax3maxmax00jiPP2 汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）中型货车的比功率约为中型货车的比功率约为10kw/t,其中其中Ff约约占占40。 A/m项，项，m增加，增加，A增加有限，因此增加有限，因此，A/m随总质量的增加而减少随总质量的增加而减少(23m2)。由上述两项可知，货

9、车比功率随总质由上述两项可知，货车比功率随总质量增加而减小。通常量增加而减小。通常，货车的比功率约货车的比功率约为为7.35kW/t。有的国家对汽车的比功率有规定，以保有的国家对汽车的比功率有规定，以保证路上行驶的汽车动力性不低于一定的证路上行驶的汽车动力性不低于一定的水平，防止阻碍正常交通流。水平，防止阻碍正常交通流。发动机选型案例分析 考虑因素1动力性指标动力性指标2耐久性指标耐久性指标3经济性指标经济性指标4重量指标重量指标5先进性指标先进性指标发动机选型案例分析发动机选型案例分析 汽车的动力性主要取决于发动机功率的大小。发动机功汽车的动力性主要取决于发动机功率的大小。发动机功率越大，整

10、车的动力性也越好。但发动机功率选择的太率越大，整车的动力性也越好。但发动机功率选择的太大，会造成不必要的功率浪费和燃油消耗，导致经济性大，会造成不必要的功率浪费和燃油消耗，导致经济性能下降。能下降。 eTDaDaTePfACmuACumgfP，则可求出功率、若给定)761403600(13maxmax由设计任务书要求知由设计任务书要求知3303整车的总质量整车的总质量ma=43000 kg当满载时最高车速当满载时最高车速Vamax=50 km/h汽车迎风面积汽车迎风面积A=(3.645-0.5)X3.15=9.90 m2算得，算得，Pemax=214 KW发动机选型设计案例发动机选型设计案例上

11、表中的比功率值求平均值：上表中的比功率值求平均值：X=(5.13+4.59+4.7+5.43+3.8+5.6)/6=4.88因此粗估新车发动机功率为因此粗估新车发动机功率为Pemax=210 KW4.88*43000=209.840 KW发动机选型案例分析发动机选型案例分析 此功率范围内的发动机厂家及型号有重庆康明斯公司的此功率范围内的发动机厂家及型号有重庆康明斯公司的M11-C300,NTA855-C 潍坊柴油机厂和杭州发动机厂的斯太尔潍坊柴油机厂和杭州发动机厂的斯太尔WD615.67/77和和WD615.68/78。但是斯太尔系列发动机是为斯太尔。但是斯太尔系列发动机是为斯太尔91系列公系

12、列公路用车作配套动力的。按照路用车作配套动力的。按照GB1105-74规定，对于用在公路规定，对于用在公路上行驶的大型载重卡车其发动机功率标定采用上行驶的大型载重卡车其发动机功率标定采用1小时功率。小时功率。由于矿用汽车工作条件恶劣，连续工作时间长，工作循环时由于矿用汽车工作条件恶劣，连续工作时间长，工作循环时间短，全负荷使用频繁。因此把间短，全负荷使用频繁。因此把12小时功率作为矿用汽车正小时功率作为矿用汽车正常使用功率。常使用功率。 安装，使用，保养，维修带来很大的方便安装，使用，保养，维修带来很大的方便 PT燃油系统作为康明斯发动机专利与斯太尔系列发动机燃油燃油系统作为康明斯发动机专利与

13、斯太尔系列发动机燃油系统相比有较为突出的优点，系统相比有较为突出的优点，PT燃油系统虽然也有燃油泵和燃油系统虽然也有燃油泵和喷油器，但其燃油泵只是一个低压输油泵，只起油量调节的喷油器，但其燃油泵只是一个低压输油泵，只起油量调节的作用，而喷油器则产生高压和保证供油时刻。由于没有高压作用，而喷油器则产生高压和保证供油时刻。由于没有高压油管，喷油压力可以很高（约油管，喷油压力可以很高（约130Mpa）。各缸喷油量比较）。各缸喷油量比较均匀稳定和容易调整。由于喷油压力高，使燃油雾化较好，均匀稳定和容易调整。由于喷油压力高，使燃油雾化较好，燃烧完全，可提高柴油机的性能。由输油泵送至喷油器的柴燃烧完全，可

14、提高柴油机的性能。由输油泵送至喷油器的柴油只有少量部分喷入气缸。油只有少量部分喷入气缸。 康明斯系列发动机的康明斯系列发动机的NTA-855C和和M11-C300其功率都在所选范围内，其功率都在所选范围内，NTA-855C在在3305B上使用也很成熟。但作为康明斯公司的老机型上使用也很成熟。但作为康明斯公司的老机型NTA-855C已不能满足日益严格的已不能满足日益严格的排放标准排放标准，和用户对发动机经济性，和用户对发动机经济性，动力性越来越苛刻的要求，因此，动力性越来越苛刻的要求，因此NTA-855C已被康明斯公司列入了已被康明斯公司列入了淘汰机型的日程表。同等功率的淘汰机型的日程表。同等功

15、率的NTA-855C和和M11-C300相比，首先在相比，首先在个头和重量上就有明显的差距，个头和重量上就有明显的差距，NTA-855C的缸径为的缸径为140mm, M11-C300为为125 mm。NTA-855C的活塞冲程为的活塞冲程为152mm，M11-C300为为147mm。可以看出。可以看出M11-C300比比NTA-855C升功率明显提高升功率明显提高了，同时也了，同时也表明其强化程度和经济性能有了较大的提高了。另外表明其强化程度和经济性能有了较大的提高了。另外NTA-855C湿重湿重为为1348Kg而而M11-C300湿重为湿重为981Kg，重量减了重量减了367 Kg这对于整车

16、减这对于整车减重指标有着重大意义。重指标有着重大意义。M11-C300和和NTA-855C相比相比M11-C300对涡轮对涡轮增压器作了重新调整，增压器作了重新调整，采用采用Holset HX50 涡轮增压器提供了更强劲的涡轮增压器提供了更强劲的低速扭矩和比较完美的瞬时反应性。低速扭矩和比较完美的瞬时反应性。使用铰接式钢制活塞，提高了可使用铰接式钢制活塞，提高了可靠性且使活塞的使用寿命延长了靠性且使活塞的使用寿命延长了30%。改进了进气管形式，采用涡流。改进了进气管形式，采用涡流式气道缸盖，使油气混合更加充分，提高了低速动力，降低了废气排式气道缸盖，使油气混合更加充分，提高了低速动力，降低了废

17、气排放。放。采用组合式全流和旁通机油滤清器采用组合式全流和旁通机油滤清器，改善了滤清效果，大大降低，改善了滤清效果，大大降低了更换费用。燃油系统采用了更换费用。燃油系统采用STC带分级可变正时的带分级可变正时的PT燃油系统燃油系统，更精，更精确控制了燃油喷射量。确控制了燃油喷射量。 第二节传动比的选择第二节传动比的选择一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择二、最大传动比的选择二、最大传动比的选择三、档数和各档传动比三、档数和各档传动比2maxau1maxau3maxau1pu3pu2pu0i图图31 最小传动比与最高车速的关系最小传动比与最高车速的关系ePePau且向右移。拉宽，变化范围大，

18、右移，eaPui 0)(1wfTPP 03i02i01i 结论： 燃油经济性变差。好，后备功率大，动力性变时，性变好。动力性变差，燃油经济率小，不可能达到！但后备功其中时，时，2max3max33max012max1max11max0max22max0,5,55aapapaapaaapauuuuiuuuuuiuuuuimaxmaxmaxmaxmax0,0.90 1.10,74%0.70 0.9,17.5%/0.5 0.7,3%1.10 1.39,5.5%/,appaapapappuuuuuuuuuuui过去选择或稍微小于。现在 则稍微小于，以提高燃油经济性。轿车燃油经济性在选择最小传动比时，要

19、考虑最高档（直接档）有足够的动力性，即动力因数。mgu15.21ACriTD15. 01 . 0D08. 004. 0D2atqDT0maxtqmax0max0max0中级轿车中型货车最小传动比的选择，既要考虑汽车最小传动比的选择，既要考虑汽车的最高车速，也要考虑最高档的动的最高车速，也要考虑最高档的动力因数，特别是对货车。力因数，特别是对货车。主减速器传动比过小，会造成汽车主减速器传动比过小，会造成汽车运行时发动机负荷率过大，反而不运行时发动机负荷率过大，反而不利于提高燃油经济性。利于提高燃油经济性。适当地选择最小传动比，使得既能适当地选择最小传动比，使得既能保证汽车的动力性，也能有合适的保

20、证汽车的动力性，也能有合适的燃油经济性。燃油经济性。最大传动比是汽车为最大传动比是汽车为I档时传动系的总传档时传动系的总传动比，因主减速器传动比是固定的，通动比，因主减速器传动比是固定的，通常汽车没有分动器和轮边减速器，因此，常汽车没有分动器和轮边减速器，因此，只要确定只要确定I档传动比即可。档传动比即可。最大爬坡度、最大爬坡度、I档动力因数、附着力和汽档动力因数、附着力和汽车最小稳定车速是最大传动比的制约因车最小稳定车速是最大传动比的制约因素。素。讨论最大爬坡度时，车速很低，近似等讨论最大爬坡度时，车速很低，近似等速，所以速，所以，Fj和和Fw均可忽略均可忽略。TtqgTgtqiftiTrf

21、mgimgmgfriiTFFF0maxmaxmax1maxmax01maxmaxmax)sincos(sincos6.05.001maxmax通常取FriiTFTgtqt货车的最大爬坡度约为货车的最大爬坡度约为30， 约为约为16.7。1tF2tF3tF4tFwfFF fFF)(sin1maxmgFFFtgiwfttF驱动力au速度 取取ig1除了应满足除了应满足 要求外，还要考要求外，还要考虑道路的附着条件。虑道路的附着条件。 对于越野汽车还要考虑最低稳定对于越野汽车还要考虑最低稳定车速车速：确定的。传动比是根据加速能力性，其最大轿车由于有较高的动力minarminmaxturn377. 0

22、i档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近功档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力，同时率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力，同时也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会，档也增加了发动机在低燃油消耗率工作的机会，档位数增加对动力性和燃油经济性均有利。位数增加对动力性和燃油经济性均有利。档位数还影响邻档间传动比的比值。比值过大档位数还影响邻档间传动比的比值。比值过大会造成换档困难。通常其比值要小于会造成换档困难。通常其比值要小于1.71.8。最大与最小传动比值越大，档位数应越大。最大与最小传动比值越大，档位数应越大。轿车行驶车速高，比功率大，最高档后备功率轿车

23、行驶车速高，比功率大，最高档后备功率也大，最大与最小传动比的比值小。过去一般为也大，最大与最小传动比的比值小。过去一般为三个档，现在一般为五个前进档。三个档，现在一般为五个前进档。轻型和中型货车比功率小，一般采用五档变速轻型和中型货车比功率小，一般采用五档变速器。重型货车档位数多于六档，采用副变速器。器。重型货车档位数多于六档，采用副变速器。汽车各档传动比大体采用等比级数分配。汽车各档传动比大体采用等比级数分配。gkgkgggggkgkggggiiiiiiqiiiiii1322113221.而实际上是gnigngggggkgkgggggkgkggggqiiqiiqiiqiiiiiiiiiiii

24、,.,.32211322113221即,ii ,ii ,iiiqqi ,qi ,qi ,qi, 1i, 5n432g423g41g4g41g41g32g23g4g5g1g1g则且若由此可倒出由此可倒出n档变速器的各档传动比：档变速器的各档传动比：。是否小于校验公比，还要确定了各档的传动比后档，则对于第8 . 17 . 1qiimii ,ii ,ii1nmngm1n4n4g1n3n3g1n2n2g1g1g1g1g无冲击接合或档）（档）间变化，则在工作范围设发动机转速2g1g121g22g12a1a02g12a01g21a21iinnininIIuI(uiirn377. 0u ,iirn377. 0unnnq=const的优点如下：的优点如