發(fā)動機原理 汽車動力裝置參數(shù)的選定

1、第三章第三章 汽車動力裝置參數(shù)的選定汽車動力裝置參數(shù)的選定孫吉樹汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定2第三章 汽車動力裝置參數(shù)的選定 基本內(nèi)容基本內(nèi)容：發(fā)動機功率的選擇 最小傳動比的選擇 最大傳動比的選擇 變速器擋數(shù)與各擋傳動比的選擇 難點難點：利用燃油經(jīng)濟性加速時間曲線確 定動力裝置參數(shù)汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定3 汽車動力裝置參數(shù)汽車動力裝置參數(shù)是指發(fā)動機的功率、傳動系的傳動比。它們對汽車的動力性與燃油經(jīng)濟性有很大影響。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定43-1 發(fā)動機功率的選擇發(fā)動機功率的選擇 設計中常先從保證汽車預期的最高車速汽車預期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應有的功率。最高車速

2、雖然僅是動力性中的一個指標，但它實質上也反映了汽車的加速能力與爬坡能力。 若給出了期望的最高車速，選擇的發(fā)動機功率應大體等于，但不小于以最高車速行駛時行駛阻力功率之和，即： (3-1)3maxmax7614036001aDaTeuACuGfP汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定5 在實際工作中，還利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步估計汽車比功率來確定發(fā)動機應有功率。汽車比功率比功率是單位汽車總質量具有的發(fā)動機功率，比功率的常用單位為KW/t，可由式（3-1）求得汽車比功率為 (3-2) 各種貨車的、T 及CD值大致相等且最高車速也差不多，但總質量變化范圍很大。 一輛中型貨車的比功率約為10Kw/t，其中用

3、于克服滾動阻力的約占2/5。對于各類貨車第一項數(shù)值大體相同，而第二項隨A/m而變化，貨車總質量增大時，迎風面積變化較小。因此不同貨車的比功率隨其總質量的增加而逐步減小。 汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定6汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定7重型汽車 汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定8不少國家規(guī)定了最小比功率(Kw/t)：德國 大客車、貨車、鉸接式車輛及汽車列車的比功率 至少為6Kw/t;中國 低速汽車與運輸用拖拉機的比功率限值為4.0Kw/t， 其他車輛限值為4.8Kw/t； 3級大型客車（車身長度9m)的設計車速不得小于125Km/h、比功率不得小于14.5Kw/t。 轎車行駛車速高,且

4、不同轎車動力性能相差可以很大,其最高車速在100km/h-300km/h之間。利用圖3-2可以由設計轎車的總質量與預定的最高車速, 大體確定應有的發(fā)動機功率。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定9汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定10微型普通中級中高級高級 發(fā)動機排量L11 1.61.6 2.52.5 4.54.5試驗車型數(shù)量31345178平均uamaxKm/h145177207232241一般轎車的平均uamax3種MPV平均uamax=185Km/h;5種吉普車平均uamax=103Km/h；6種跑車平均uamax=288Km/h汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定11雙軸式變速器雙軸式變速

5、器三軸式變速器三軸式變速器3-2 最小傳動比的選擇最小傳動比的選擇 傳動系的總傳動比是傳動系中各部件傳動比的乘積，t=g0c 三軸式變速器有直接擋時的最小傳動比 二軸式變速器無直接擋 圖3-3是一汽車的功率平衡圖。圖上有水平路面行駛阻力功率曲線，還畫了直接擋不同主減速器傳動比i0=4. 0、4.62及5.14時發(fā)動機的功率曲線1、2、3。 汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定120377. 0iinruga汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定131、先分析最高車速uamax?？梢钥闯?，i0=4. 62時，阻力功率曲線正好與發(fā)動機功率曲線2交在其最大功率點上。若相當發(fā)動機最大功率時的車速稱為up，則

6、有uamax2=up2。發(fā)動機功率曲線1、3與阻力功率曲線的交點均不在最大功率點，即uamax1up1;uamax3up3，且uamax1、uamax3均小于uamax2。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定14 2、再討論汽車的后備功率和燃油經(jīng)濟性 當主傳動比01時，發(fā)動機功率曲線在曲線2的右方（up1uamax1，當然up1是不可能實現(xiàn)的）。因此，除了uamax1uamax2外，后背功率也較小，不過，發(fā)動機功率利用率較好，經(jīng)濟性較好。 汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定15 過去，多數(shù)汽車將最小傳動比選擇得使uamax=up,或up稍小于uamax。 近年來，為了提高燃油經(jīng)濟性，減少最小傳動

7、比的趨勢，即令up稍大于uamax。 根據(jù)1997年Autocar雜志的數(shù)據(jù)，在最小傳動比時（變速器為最高當時），約74%的轎車uamax/up值在0.91.1之間， 5.5%的轎車uamax/up值在1.1 1.39之間， 17.5%的轎車uamax/up值在0.7 0.9之間, 3%的轎車uamax/up值在0.50.7之間.汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定16下列現(xiàn)象出現(xiàn)越少，加速性能越好：喘振（surge)；加速不暢（hesitation）；加速后坐（stumble）；加速遲緩（stretchiness）；怠速不穩(wěn)（roughidle）；失速（stall)；爆燃（detonation

8、）；回火（back-fire）；放炮（after-fire） 最小傳動比還受到駕駛性能的限制。駕駛性能是包括駕駛平穩(wěn)性在內(nèi)的加速性，系指動力裝置的轉矩響應、噪聲和振動。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定173-3 3-3 最大傳動比的選擇最大傳動比的選擇 確定最大傳動比時，要考慮三方面的問題：最大爬坡度或I檔最大動力因數(shù)D1max，附著力以及汽車最低穩(wěn)定車速。 就普通汽車而言，傳動系最大傳動比itmax是變速器頭檔傳動比ig1與主減速器傳動比i0的乘積。當i0已知時確定傳動系最大傳動比也就是確定變速器I檔傳動比。 ig1 一般貨車的最大爬坡度約為30%，即a16.7。TtqiTraafG0ma

9、xmaxmax)sincos(sincos01maxGGfrTtgtq汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定18 求出I檔傳動比后應按下式驗算附著條件 求附著力 時，可取附著系數(shù) =0.50.6 汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定193-4 傳動系擋數(shù)與各擋傳動比的選擇 就動力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速與爬坡能力。就燃油經(jīng)濟性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了 油耗。所以增加檔位數(shù)會改善汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。 擋數(shù)多少 還影響到擋與擋之間的傳動比的比值傳動比的比值。比值過大會造成換擋困難。一般認為比值不宜大于1.7

10、1.8。因此，如最大傳動比與最小傳動比之比值越大，擋位數(shù)也應越多。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定20轎車的行駛速度較快，比功率大，最高檔的后背功率也較大，itmax/itmin小。美國轎車多用3擋變速器，歐洲和重視燃油經(jīng)濟性的國家多選用4檔變速器，近年來普遍選用5擋變速器。輕型貨車和中型貨車比功率小，一般多選用5擋變速器。汽車傳動系各檔的傳動比大體上按等比級數(shù)等比級數(shù)分配的。CA7220 五檔變速器傳動比與相鄰兩檔的比值為36. 1070. 1458. 169. 1125. 26 . 34321ggggiii25. 1857. 0070. 146. 1458. 1125. 25432ggg

11、giiii彼此相差不大，但逐漸變小。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定21SH760轎車和很多貨車變速器的傳動比是完全按等比級數(shù)分配，式中，q為常數(shù)，就是各檔傳動比的公比。因此 qiiiigggg322154433221;ggggggggqiiqiiqiiqii若為5擋變速器，且ig5=1,則各檔傳動比與q便有如下關系4132234;qiqiqiqigggg1141nggiqiq或所以各檔傳動比與1擋傳動比的關系為43124213414;ggggggiiiiii汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定22分析用等比級數(shù)分配傳動比的好處。0377. 0iinruga用上式畫出每個檔位的車速與發(fā)動機轉速

12、的關系。駕駛員用一檔起步，當發(fā)動機轉速到n2時，開始換擋，2擋時，發(fā)動機轉速應降到n1,離合器才平順接合，n1與n2的關系如下：擋時發(fā)動機轉速升到n2時所對應的車速為0121377. 0iirnuga汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定23換上擋時，發(fā)動機轉速降至n1,相應的車速ua2仍應等于ua1,即10212377. 0agauiirnu12211221ggggiinninin或此時離合器才能無沖擊地接合。 當汽車需要大功率時，若排檔選擇恰當具有按等比級數(shù)傳動比的變速器，能使汽車經(jīng)常在接近外特性最大功率Pemax處的大功率范圍內(nèi)運轉，從而增加后備功率，提高加速和爬坡能力。 下面比較三種不同傳動比分配的3擋變速器的加速過程。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定24汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的確定25 實際上，檔位數(shù)較少的變速器，各檔傳動比之間的比值常常并不正好等于相等，即并不是正好按等比級數(shù)來分配傳動比的。這主要是考慮到各檔利用率差別很大的緣故。如中型五檔變速器中的1、2、3三個檔位的總利用率僅為1015%，所以較高相嶺兩個檔位間的傳動比間隔應小一些。汽車理論汽車理論動力裝置參數(shù)的