发动机原理 汽车动力装置参数的选定

1、第三章第三章 汽车动力装置参数的选定汽车动力装置参数的选定孙吉树汽车理论汽车理论动力装置参数的确定2第三章 汽车动力装置参数的选定 基本内容基本内容：发动机功率的选择 最小传动比的选择 最大传动比的选择 变速器挡数与各挡传动比的选择 难点难点：利用燃油经济性加速时间曲线确 定动力装置参数汽车理论汽车理论动力装置参数的确定3 汽车动力装置参数汽车动力装置参数是指发动机的功率、传动系的传动比。它们对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定43-1 发动机功率的选择发动机功率的选择 设计中常先从保证汽车预期的最高车速汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。最高车速

2、虽然仅是动力性中的一个指标，但它实质上也反映了汽车的加速能力与爬坡能力。 若给出了期望的最高车速，选择的发动机功率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和，即： (3-1)3maxmax7614036001aDaTeuACuGfP汽车理论汽车理论动力装置参数的确定5 在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。汽车比功率比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率，比功率的常用单位为KW/t，可由式（3-1）求得汽车比功率为 (3-2) 各种货车的、T 及CD值大致相等且最高车速也差不多，但总质量变化范围很大。 一辆中型货车的比功率约为10Kw/t，其中用

3、于克服滚动阻力的约占2/5。对于各类货车第一项数值大体相同，而第二项随A/m而变化，货车总质量增大时，迎风面积变化较小。因此不同货车的比功率随其总质量的增加而逐步减小。 汽车理论汽车理论动力装置参数的确定6汽车理论汽车理论动力装置参数的确定7重型汽车 汽车理论汽车理论动力装置参数的确定8不少国家规定了最小比功率(Kw/t)：德国 大客车、货车、铰接式车辆及汽车列车的比功率 至少为6Kw/t;中国 低速汽车与运输用拖拉机的比功率限值为4.0Kw/t， 其他车辆限值为4.8Kw/t； 3级大型客车（车身长度9m)的设计车速不得小于125Km/h、比功率不得小于14.5Kw/t。 轿车行驶车速高,且

4、不同轿车动力性能相差可以很大,其最高车速在100km/h-300km/h之间。利用图3-2可以由设计轿车的总质量与预定的最高车速, 大体确定应有的发动机功率。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定9汽车理论汽车理论动力装置参数的确定10微型普通中级中高级高级 发动机排量L11 1.61.6 2.52.5 4.54.5试验车型数量31345178平均uamaxKm/h145177207232241一般轿车的平均uamax3种MPV平均uamax=185Km/h;5种吉普车平均uamax=103Km/h；6种跑车平均uamax=288Km/h汽车理论汽车理论动力装置参数的确定11双轴式变速器双轴式变速

5、器三轴式变速器三轴式变速器3-2 最小传动比的选择最小传动比的选择 传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积，t=g0c 三轴式变速器有直接挡时的最小传动比 二轴式变速器无直接挡 图3-3是一汽车的功率平衡图。图上有水平路面行驶阻力功率曲线，还画了直接挡不同主减速器传动比i0=4. 0、4.62及5.14时发动机的功率曲线1、2、3。 汽车理论汽车理论动力装置参数的确定120377. 0iinruga汽车理论汽车理论动力装置参数的确定131、先分析最高车速uamax。可以看出，i0=4. 62时，阻力功率曲线正好与发动机功率曲线2交在其最大功率点上。若相当发动机最大功率时的车速称为up，则

6、有uamax2=up2。发动机功率曲线1、3与阻力功率曲线的交点均不在最大功率点，即uamax1up1;uamax3up3，且uamax1、uamax3均小于uamax2。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定14 2、再讨论汽车的后备功率和燃油经济性 当主传动比01时，发动机功率曲线在曲线2的右方（up1uamax1，当然up1是不可能实现的）。因此，除了uamax1uamax2外，后背功率也较小，不过，发动机功率利用率较好，经济性较好。 汽车理论汽车理论动力装置参数的确定15 过去，多数汽车将最小传动比选择得使uamax=up,或up稍小于uamax。 近年来，为了提高燃油经济性，减少最小传动

7、比的趋势，即令up稍大于uamax。 根据1997年Autocar杂志的数据，在最小传动比时（变速器为最高当时），约74%的轿车uamax/up值在0.91.1之间， 5.5%的轿车uamax/up值在1.1 1.39之间， 17.5%的轿车uamax/up值在0.7 0.9之间, 3%的轿车uamax/up值在0.50.7之间.汽车理论汽车理论动力装置参数的确定16下列现象出现越少，加速性能越好：喘振（surge)；加速不畅（hesitation）；加速后坐（stumble）；加速迟缓（stretchiness）；怠速不稳（roughidle）；失速（stall)；爆燃（detonation

8、）；回火（back-fire）；放炮（after-fire） 最小传动比还受到驾驶性能的限制。驾驶性能是包括驾驶平稳性在内的加速性，系指动力装置的转矩响应、噪声和振动。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定173-3 3-3 最大传动比的选择最大传动比的选择 确定最大传动比时，要考虑三方面的问题：最大爬坡度或I档最大动力因数D1max，附着力以及汽车最低稳定车速。 就普通汽车而言，传动系最大传动比itmax是变速器头档传动比ig1与主减速器传动比i0的乘积。当i0已知时确定传动系最大传动比也就是确定变速器I档传动比。 ig1 一般货车的最大爬坡度约为30%，即a16.7。TtqiTraafG0ma

9、xmaxmax)sincos(sincos01maxGGfrTtgtq汽车理论汽车理论动力装置参数的确定18 求出I档传动比后应按下式验算附着条件 求附着力 时，可取附着系数 =0.50.6 汽车理论汽车理论动力装置参数的确定193-4 传动系挡数与各挡传动比的选择 就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速与爬坡能力。就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低了 油耗。所以增加档位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。 挡数多少 还影响到挡与挡之间的传动比的比值传动比的比值。比值过大会造成换挡困难。一般认为比值不宜大于1.7

10、1.8。因此，如最大传动比与最小传动比之比值越大，挡位数也应越多。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定20轿车的行驶速度较快，比功率大，最高档的后背功率也较大，itmax/itmin小。美国轿车多用3挡变速器，欧洲和重视燃油经济性的国家多选用4档变速器，近年来普遍选用5挡变速器。轻型货车和中型货车比功率小，一般多选用5挡变速器。汽车传动系各档的传动比大体上按等比级数等比级数分配的。CA7220 五档变速器传动比与相邻两档的比值为36. 1070. 1458. 169. 1125. 26 . 34321ggggiii25. 1857. 0070. 146. 1458. 1125. 25432ggg

11、giiii彼此相差不大，但逐渐变小。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定21SH760轿车和很多货车变速器的传动比是完全按等比级数分配，式中，q为常数，就是各档传动比的公比。因此 qiiiigggg322154433221;ggggggggqiiqiiqiiqii若为5挡变速器，且ig5=1,则各档传动比与q便有如下关系4132234;qiqiqiqigggg1141nggiqiq或所以各档传动比与1挡传动比的关系为43124213414;ggggggiiiiii汽车理论汽车理论动力装置参数的确定22分析用等比级数分配传动比的好处。0377. 0iinruga用上式画出每个档位的车速与发动机转速

12、的关系。驾驶员用一档起步，当发动机转速到n2时，开始换挡，2挡时，发动机转速应降到n1,离合器才平顺接合，n1与n2的关系如下：挡时发动机转速升到n2时所对应的车速为0121377. 0iirnuga汽车理论汽车理论动力装置参数的确定23换上挡时，发动机转速降至n1,相应的车速ua2仍应等于ua1,即10212377. 0agauiirnu12211221ggggiinninin或此时离合器才能无冲击地接合。 当汽车需要大功率时，若排档选择恰当具有按等比级数传动比的变速器，能使汽车经常在接近外特性最大功率Pemax处的大功率范围内运转，从而增加后备功率，提高加速和爬坡能力。 下面比较三种不同传动比分配的3挡变速器的加速过程。汽车理论汽车理论动力装置参数的确定24汽车理论汽车理论动力装置参数的确定25 实际上，档位数较少的变速器，各档传动比之间的比值常常并不正好等于相等，即并不是正好按等比级数来分配传动比的。这主要是考虑到各档利用率差别很大的缘故。如中型五档变速器中的1、2、3三个档位的总利用率仅为1015%，所以较高相岭两个档位间的传动比间隔应小一些。汽车理论汽车理论动力装置参数的