第十四章 汽车动力装置参数确定

第一节发动机功率的选择

第二节传动比的选择

第三节利用燃油经济性——加速时间曲线确定动力装置参数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以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。指示指标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基础，评价由燃烧到热功转换工作循环进行的质量，是从示功图测量计算得出的。第一节发动机功率的选择指示功率Pi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。发动机的有效性能指标以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标。有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，在实践中获得广泛的应用。有效功和有效功率有效功和有效功率有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量。有效功率式中：Pi指示功率

Pm实际机械损失功率机械损失:发动机内部摩擦损失；驱动附件损耗；泵气损失等。有效转矩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。[N·m]

内燃机的有效功率Pe(kW)可以利用各种型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Ttq及在同一工况下的发动机转速，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。与平均指示压力相似；平均有效压力是衡量发动机动力性能的一个很重要的参数。平均有效压力

Ttq∝pmepme反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。有效热效率有效热效率是实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值，有效燃油消耗率有效燃油消耗率[g／(kW·h)]是指单位有效功所消耗的燃油量，用be表示可见，有效燃油消耗率与有效热效率成反比，知道其中一值后，可求出另一值。升功率升功率：在标定工况下(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。式中，pme为标定工况下的平均有效压力，MPa；

n为标定转速，r／min。比质量比质量是发动机质量与所给出的标定功率之比汽车发动机要求质量小、功率大，所以其升功率大、比质量小。汽油机的强化程度要比柴油机的高.强化系数强化系数机械效率机械效率：发动机的有效功率与指示功率之比。汽车动力系统汽车动力传动系统主要包括发动机、传动系的变速器和主减速器。汽车动力传动系统参数主要包括发动机功率、变速器档位数与速比、主减速器的型式与速比。对动力传动系进行优化（折衷），以满足汽车对动力性和燃料经济性以及汽车驾驶性的要求。汽车动力传动路线汽车动力传递路线：发动机→离合器→变速器→副变速器→传动轴→主减速器→差速器→半轴→轮边减速器→车轮1根据最大车速uamax选择Pe2汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）发动机功率的确定中型货车的比功率约为10kw/t,其中Ff约占40％。

A/m项，m增加，A增加有限，因此，A/m随总质量的增加而减少(2～3m2)。。由上述两项可知，货车比功率随总质量增加而减小。通常，货车的比功率约为7.35kW/t。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。发动机选型案例分析考虑因素1．动力性指标2．耐久性指标3．经济性指标4．重量指标5．先进性指标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，导致经济性能下降。由设计任务书要求知3303整车的总质量ma=43000kg当满载时最高车速Vamax=50km/h汽车迎风面积A=(3.645-0.5)X3.15=9.90m2算得，Pemax=214KW发动机选型设计案例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Pemax=210KW4.88*43000=209.840KW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M11-C300,NTA855-C潍坊柴油机厂和杭州发动机厂的斯太尔WD615.67/77和WD615.68/78。但是斯太尔系列发动机是为斯太尔91系列公路用车作配套动力的。按照GB1105-74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1小时功率。由于矿用汽车工作条件恶劣，连续工作时间长，工作循环时间短，全负荷使用频繁。因此把12小时功率作为矿用汽车正常使用功率。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。由于没有高压油管，喷油压力可以很高（约130Mpa）。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，燃烧完全，可提高柴油机的性能。由输油泵送至喷油器的柴油只有少量部分喷入气缸。康明斯系列发动机的NTA-855C和M11-C300其功率都在所选范围内，NTA-855C在3305B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排放标准，和用户对发动机经济性，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淘汰机型的日程表。同等功率的NTA-855C和M11-C300相比，首先在个头和重量上就有明显的差距，NTA-855C的缸径为140mm,M11-C300为125mm。NTA-855C的活塞冲程为152mm，M11-C300为147mm。可以看出M11-C300比NTA-855C升功率明显提高了，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NTA-855C湿重为1348Kg而M11-C300湿重为981Kg，重量减了367Kg这对于整车减重指标有着重大意义。M11-C300和NTA-855C相比M11-C300对涡轮增压器作了重新调整，采用HolsetHX50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。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30%。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，降低了废气排放。采用组合式全流和旁通机油滤清器，改善了滤清效果，大大降低了更换费用。燃油系统采用STC带分级可变正时的PT燃油系统，更精确控制了燃油喷射量。第二节传动比的选择一、最小传动比的选择

二、最大传动比的选择

三、档数和各档传动比图3－1最小传动比与最高车速的关系一、最小传动比的选择结论：

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。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力因数，特别是对货车。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，反而不利于提高燃油经济性。适当地选择最小传动比，使得既能保证汽车的动力性，也能有合适的燃油经济性。最大传动比是汽车为I档时传动系的总传动比，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，只要确定I档传动比即可。最大爬坡度、I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素。讨论最大爬坡度时，车速很低，近似等速，所以，Fj和Fw均可忽略。二、最大传动比的确定货车的最大爬坡度约为30％，约为16.7°。

取ig1除了应满足要求外，还要考虑道路的附着条件。

对于越野汽车还要考虑最低稳定车速：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。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1.7~1.8。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、档数及其传动比的确定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。汽车各档传动比大体采用等比级数分配。由此可倒出n档变速器的各档传动比：q=const的优点如下：若每次均将转速提高到n2换档，只要发动机降低到n1，离合器就能无冲击地接合。由于符合人的操作习惯，这样布档能方便驾驶员加速时换