第三章 动力装置

1、前面两章内容的回顾前面两章内容的回顾根据第一章功率平衡的原根据第一章功率平衡的原理，汽车的后备功率用于理，汽车的后备功率用于汽车的加速和爬坡。汽车的加速和爬坡。给出了一定的动力性指标，给出了一定的动力性指标，必须要有相应发动机功率必须要有相应发动机功率才能够实现才能够实现()/fWTPP发动机本身功率足够只是发动机本身功率足够只是必要条件，还要能够发挥必要条件，还要能够发挥出来才能够达到目的出来才能够达到目的前面两章内容的总结前面两章内容的总结根据第二章，知道汽根据第二章，知道汽车行驶的负荷率影响车行驶的负荷率影响汽车的燃油经济性，汽车的燃油经济性，发动机功率越大，负发动机功率越大，负荷率越低

2、，经济性越荷率越低，经济性越差差汽车动力装置参数的选定汽车动力装置参数的选定3.1 发动机功率发动机功率3.2 最小传动比最小传动比3.3 最大传动比最大传动比3.4 变速器档数及其传动比变速器档数及其传动比3.5 动力传动系匹配动力传动系匹配第三章 汽车动力装置参数的选定 动力装置功能：提供原动力，使汽车行驶 动力装置组成：发动机、传动系（包括车轮） 发动机和变速器经常连接在一起，有时候称为动力总成 发动机：是动力源，和其它机械的动力源一样 最主要参数：功率 其它参数：转矩、外特性等 传动系：配合发动机发挥其功率两种车型的参数对比奥迪和红旗两种车型的参数对比奥迪和红旗奥奥迪迪红红旗旗两种车型

3、的参数对比奥迪和红旗两种车型的参数对比奥迪和红旗3.1发动机功率的选定 汽车动力性主要是由于发动机功率决定，并受传动系和外力（附着力）限制的。 汽车发动机功率一般根据动力性进行选择，再从经济性方面进行复核和校正。 动力性的三个评价指标中，最高车速反应了发动机功率的要求，也间接的反应了汽车的加速爬坡能力新一代保时捷新一代保时捷 911 GT3，最大功率，最大功率415马力，马力，最高车速达到最高车速达到310km/h，从静止加速到，从静止加速到100km/h只需只需4.3 s法拉利法拉利612搭载搭载5.7升升V12引擎，最大马力为引擎，最大马力为540hp/7250rpm，扭力，扭力60kgm

4、/5250rpm，0-100km/h的加速可在的加速可在4.2秒内完成，极速则是在秒内完成，极速则是在315km/h以上以上 1 根据最大车速根据最大车速uamax选择选择Pe3maxmax1()360076140DeaaTDTeC AmgfPuumCAfP若给定 、 、 、，则可求出功率00jiPP3maxmaxmaxmax10003.676.1410003.6/meeDaaTTTDaaTPPC AfguummmfCufguconstA m汽车比功率若已知 、,并且如果大致差不多第一项：但是，变化较大，第二项随着 增大而减小。 2 根据根据汽车比功率（单位汽车质量具有汽车比功率（单位汽车质量

5、具有的功率的功率，kW/t） 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约占约占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。 3、法规标准要求、法规标准要求 有的国家对汽车的比功率有规定，以保证路上行驶的汽车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水平，防止阻碍正常交通流。比如我动力性不低于一定的水平，防止阻碍正常交通流。比如我国的国的GB7258-2004规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率限值为率限值为4kW/t，其它机动车为，其

6、它机动车为5kW/t（标准中规定：比功（标准中规定：比功率为发动机最大净功率率为发动机最大净功率(或或0.9倍的发动机额定功率或倍的发动机额定功率或0.9 倍倍的发动机标定功率的发动机标定功率) 与机动车最大允许总质量之比。与机动车最大允许总质量之比。 有些车型要达到相应的等级，也需要具备相应的比功率。有些车型要达到相应的等级，也需要具备相应的比功率。比如根据比如根据JT/T 325-2006营运客车类型划分及等级评定，高营运客车类型划分及等级评定，高三级特大型客车的比功率要不小于三级特大型客车的比功率要不小于13kW/t 4、货车：可以根据同样、货车：可以根据同样总质量总质量与与同样类型车辆

7、同样类型车辆的比的比功率统计数据初步选择发动机功率。功率统计数据初步选择发动机功率。 5、轿车：情况不一样，根据、轿车：情况不一样，根据总质量总质量与与预期车速，参预期车速，参照同类型车确定照同类型车确定 还要考虑发动机带动附件所需要的功率还要考虑发动机带动附件所需要的功率对于轿车，情况不一样，动力性（最高车速）)相差很大，比功率也相差很大3maxmax100010003.676.14eeDaaTTPmPmC Afguum汽车比功率补充：很多情况下轿车的最高车速不具有实用价值，所以也经常根据其0-100km/h加速性能确定发动机功率发动机外特性对汽车行驶稳定性有影响tFwFFau121au2a

8、utFwFFau121au2au1图图21au发动机特性（最大转矩）对其工作稳定性影响au车速发动机特性（最大转矩处转速）对其工作稳定性影响au车速发动机特性（对高速性能影响）对其工作稳定性影响au车速式中式中: Temax为最大转矩（为最大转矩（Nm）；）； a为转矩适应系数，一般在为转矩适应系数，一般在1.11.3之间选取；之间选取； Pemax为发动机最大功率（为发动机最大功率（kW）；）； np为最大功率转速（为最大功率转速（r/min）。）。maxmax9549 eepppaPTa TnT最大功率时转矩 Temax计算计算: 转矩适应系数：标志着汽车行驶阻力增加时发动机沿外特性自动增

9、加转矩适应系数：标志着汽车行驶阻力增加时发动机沿外特性自动增加转矩定能力转矩定能力对在山区行驶的车，对在山区行驶的车，a大些是很适宜的大些是很适宜的对于高速车，对于高速车， 在最大转矩相同的情况下，在最大转矩相同的情况下，a小些使得转矩平坦一些，小些使得转矩平坦一些，高速动力性好些高速动力性好些 Temax 影响加速性能、爬坡性和最大动力因数影响加速性能、爬坡性和最大动力因数2最大转矩Temax及相应的转速nTnT、 np 之间应该保持适当的关系，之间应该保持适当的关系， 如果如果nT过于接近过于接近 np则使得直接挡最低则使得直接挡最低稳定车速偏高，在通过繁忙的交叉路口时换挡次数增加。有转速

10、适应系数：稳定车速偏高，在通过繁忙的交叉路口时换挡次数增加。有转速适应系数：pTnn转速适应系数=发动机适应系数发动机适应系数转矩适应系数转矩适应系数x转速适应系数转速适应系数FmaxppeTpTnnTanTn=一般一般np /nT、 1.4 (1.42.0 发动机设计保证发动机设计保证)，F越大则发动机的适应性越好越大则发动机的适应性越好发动机要和变速器相匹配才能够获得较好的性能发动机要和变速器相匹配才能够获得较好的性能最大转矩Temax相应的转速nT液力自动变速器（AT，采用液力变矩器）能够改善汽车的稳定性P T TTPpnTiKnT高转矩发动机：高转矩发动机：在一定范围内保持在一定范围内

11、保持大致不变的功率，大致不变的功率，也称也称等功率发动机等功率发动机奔驰公司的奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机增压发动机等功率发动等功率发动机具有比机具有比较理想的特性较理想的特性奔驰公司的奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机增压发动机1982年奥迪年奥迪100 1.8L轿车发动机外特性轿车发动机外特性 奔驰公司的奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机增压发动机一汽给出的一汽给出的奥迪奥迪100 1.8L轿车发动机外特性轿车发动机外特性 一汽给出的一汽给出的红旗红旗CA7220轿车发动机轿车发动机外特性外特性 奔驰公司的奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机增压发动机一汽给出的

12、一汽给出的奥迪奥迪100发动发动机特性机特性奔驰公司的奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机增压发动机一汽给出的一汽给出的奥迪奥迪100发动发动机特性机特性奥迪奥迪016系列的两种变速器（摘自红旗）系列的两种变速器（摘自红旗）奥迪奥迪016系列的两种变速器（摘自红旗）系列的两种变速器（摘自红旗）奥迪奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）奥迪奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）奥迪奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）轿车四档

13、和五档(超速档)变速器中，各档使用时间的典型百分比如表77。汽车大部分时间以高挡行驶，其选择很重要路路程程系系数数扭扭矩矩系系数数2maxau1maxau3maxau1pu3pu2pu(1)、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ePePau0peiuP右移，变化范围大，拉宽，且向右移。)(1wfTPP01i02i03i（2）、最小传动比与后备功率）、最小传动比与后备功率ePePau0eiP拉宽，且向右移后备功率动力性经济性)(1wfTPP01i02i03i1234513pu010其中i 对应的不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。与i 对应后备功率大，动力性变

14、好，燃油经济性变差。maxmaxmaxmax,0.901.10,74%/0.700.9,17.5%1.101.39,5.5%appaapapuuuuuuuu过去选择或 稍微小于。现在 则稍微小于 ，以提高燃油经济性。轿车为了提高燃油经济性，出现了减小最小传动比的趋势， 在选择最小传动比时，要考虑最高档（直接档）有足够的动力性，即动力因数。0max0maxmax 020max0.04 0.080.1 0.1521.15( )tqTDatqDDTiC AurDmg 中型货车中级轿车主减速器传动比过小，会造成汽车运行时发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，反而不利于提高燃油经济性。

15、动机负荷率过大，反而不利于提高燃油经济性。选择最小传动比，使得既能保证汽车的动力选择最小传动比，使得既能保证汽车的动力性，也能有合适的燃油经济性。性，也能有合适的燃油经济性。（3）、）、最小传动比还受到最小传动比还受到驾驶性能驾驶性能的限制。的限制。最小传动比过小，发动机在重负荷下工作，加最小传动比过小，发动机在重负荷下工作，加速性不好，出现噪声与振动；过大时发动机运速性不好，出现噪声与振动；过大时发动机运转速度高，噪声大转速度高，噪声大 第二节第二节 最小传动比的选择最小传动比的选择 根据每千克(磅)车质量的发动机排量毫升值，查出允许的最小n/ua值。这对选择轿车最小传动比是有参考价值的比排

16、量（发动机排量mL/汽车质量kg）奥迪1001810/1710=1.058红旗72202194/1710=1.283物理意义：保证单位质量的驱动力3CtFm第三节第三节 最大传动比的选择最大传动比的选择 1、最大爬坡度(货车)加速能力（轿车）2、最低稳定车速（越野车）3、附着力越野车最低稳定车速轿车轿车（手动）（手动）过去美国过去美国3挡，欧洲挡，欧洲4挡挡现在为了省油，一般现在为了省油，一般5挡，也有挡，也有6挡挡轻中型货车轻中型货车一般一般5挡挡重型货车重型货车一般一般6到十几个挡到十几个挡越野车越野车使用条件复杂，使用条件复杂，挡位数较同吨位的普挡位数较同吨位的普遁货车常多一倍左右遁货车

17、常多一倍左右多挡一般采用主副变速器的方案多挡一般采用主副变速器的方案变速器挡数和各挡传动比 挡数：影响动力性、经济性、复杂性、传动比间隔挡数：影响动力性、经济性、复杂性、传动比间隔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。按照等比级数分配传动比的优点按照等比级数分配传动比的优点1：可以使发动机在一定范围可以使发动机在一定范围n1-n2内内工作，有利于换挡工作，有利于换挡 ：换挡过程分析换挡过程分析au1n2nn1au2au212020322130.3770.377 aggggnnrruiiiiinni211010212120.3770.377 aggggnnrru

18、iiiiinni若每次均将转速提高到若每次均将转速提高到n2换档，只要发换档，只要发动机降低到动机降低到n1，离合器就能无冲击地接合。，离合器就能无冲击地接合。由于符合人的操作习惯，由于符合人的操作习惯，这样布档能方便这样布档能方便驾驶员加速时换档操作。驾驶员加速时换档操作。按等比级数分配传动比也在于可充分地利按等比级数分配传动比也在于可充分地利用发动机的功率，提高发动机的动力性。用发动机的功率，提高发动机的动力性。汽车需要大功率时，若档位传动比分配得汽车需要大功率时，若档位传动比分配得当，就可使发动机经常在接近外特性最大功当，就可使发动机经常在接近外特性最大功率范围内运转。从而率范围内运转。

19、从而相对相对增加汽车后备功率，增加汽车后备功率，提高汽车加速和爬坡能力。提高汽车加速和爬坡能力。这对于比功率较这对于比功率较小的大货车尤为重要小的大货车尤为重要按照等比级数分配传动比的优点按照等比级数分配传动比的优点2：汽油机的最高转速一般不大于最大功率转速的1012%，柴油机也类似1n2nePaun1gi2gi3gi2gi1n1n22ggii1n1nmaxnePaun1gi2gi3gi2gi1n1nminn22ggiiminnmaxnmaxnmaxn1n1nkq 3221iiii3221iiiiPPPnnn1n 1n 1n 1n左移eP右移eP21ggii和固定补充1：还可以用损失功率最小为

20、目标在各种车速下都能够发在各种车速下都能够发挥出最大发动机功率的挥出最大发动机功率的匹配是最理想的。所以匹配是最理想的。所以有人称等功率发动机特有人称等功率发动机特性为性为理想发动机特性理想发动机特性实际匹配无法完全满足实际匹配无法完全满足理想特性，有一定损失，理想特性，有一定损失，损失越小越好损失越小越好补充2：还可以用损失驱动力最小为目标max3600taeTFuP也就是驱动力最大，爬坡度最大当然也可以用加速度最大，加速时间最短为目标按等比级数分配传动比的按等比级数分配传动比的(主主)变速器，还便于变速器，还便于和副变速器结合构成更多挡位的变速器和副变速器结合构成更多挡位的变速器按照等比级

21、数分配传动比的优点按照等比级数分配传动比的优点3：主变速器i1副变速器i2总传动比i i1 i22468234567895121101qqqqqqqqqqqqqq1如果 挡变速器，其传动比为 、 、接一 挡副变速器，传动比为 、则可以构成一挡变速器，传动比为：、 、 、 、 、 、实际传动比的分配实际传动比的分配考虑到高挡利用率较高，所以高挡位之间的传动比差别比低档位小，实际上常有下面的关系：对货车可以同时兼顾动力性经济性轿车更好的兼顾经济性MPG第5节 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数加速时间小好加速时间大好只确定i0MPG第5节 利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数加速时间小好加速时间大好只确定i0汽车动力装汽车动力装置包括发动置包括发动机和传动系机和传动系汽车动力装置参汽车动力装置参数指主要包括发数指主要包