第十四章 汽車動力裝置參數(shù)的確定

1、第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇第二節(jié)傳動比的選擇第二節(jié)傳動比的選擇第三節(jié)利用燃油經(jīng)濟性第三節(jié)利用燃油經(jīng)濟性加速時間曲線確定動加速時間曲線確定動力裝置參數(shù)力裝置參數(shù)第十四章汽車動力裝置參數(shù)的確定第十四章汽車動力裝置參數(shù)的確定 內(nèi)燃機的指示性能指標是指內(nèi)燃機的指示性能指標是指的指標，簡稱指示指的指標，簡稱指示指標。標。 指示指標指示指標表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循環(huán)的完善程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為環(huán)的完善程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)，基礎(chǔ)，評價由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進行的評價由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進行的質(zhì)量，質(zhì)量，是是從從示功圖示功圖 測量計

2、算得出測量計算得出的。的。第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇第一節(jié)發(fā)動機功率的選擇指示功率指示功率Pi 指示功率指示功率Pi ：發(fā)動機單位時間內(nèi)所作的指示功。若：一臺內(nèi)燃機的缸數(shù)i，每缸的工作容積Vs (L) ，平均指示壓力為pmi (MPa ) ，轉(zhuǎn)速n(r/min)，沖程數(shù)。30n iVpPsmii發(fā)動機的有效性能指標發(fā)動機的有效性能指標以曲軸輸出功為計算基礎(chǔ)以曲軸輸出功為計算基礎(chǔ)的性能指標，稱為有效性能指標，有效性能指標，簡稱有效指標。有效指標。 有效指標被用來有效指標被用來直接評定發(fā)動機實際工作直接評定發(fā)動機實際工作性能性能的優(yōu)劣，在實踐中獲得廣泛的應(yīng)用。的優(yōu)劣，在實踐中獲得廣泛的應(yīng)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：發(fā)動機每循環(huán)曲軸輸出的單缸功量。發(fā)動機每循環(huán)曲軸輸出的單缸功量。 有效功率有效功率式中：式中： Pi 指示功率指示功率 Pm 實際機械損失功實際機械損失功率率機械損失機械損失: 發(fā)動機內(nèi)部摩擦損失；發(fā)動機內(nèi)部摩擦損失； 驅(qū)動附件損耗；驅(qū)動附件損耗； 泵氣損失等。泵氣損失等。eimPPP有效轉(zhuǎn)矩有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機工作時由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩稱發(fā)動機工作時由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，可由測功器測得。為有效轉(zhuǎn)矩，可由測功器測得。 Nm 內(nèi)燃機的有效功率內(nèi)燃機的有效功率Pe(kW)可以利用各種型可以利用各種型式的測功器和轉(zhuǎn)速

4、計分別測出發(fā)動機在某一工式的測功器和轉(zhuǎn)速計分別測出發(fā)動機在某一工況下曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩況下曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩Ttq及在同一工況下的發(fā)動及在同一工況下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，按以下公式求得機轉(zhuǎn)速，按以下公式求得: 發(fā)動機單位氣缸工作容積所輸出的有效功。發(fā)動機單位氣缸工作容積所輸出的有效功。 與平均指示壓力相似；與平均指示壓力相似；是衡是衡 量發(fā)動機動力性能量發(fā)動機動力性能 的一個很重要的參數(shù)。的一個很重要的參數(shù)。平均有效壓力平均有效壓力30niVpPsmee9550nTtp Ttqpme pme 反映了發(fā)動機單位氣缸工作反映了發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。容積輸出轉(zhuǎn)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)是指單位有效是指單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 可見，有效燃油消耗率與有效可見，有效燃油消耗率與有效熱效率成反比，知道其中一值后熱效率成反比，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：在標定工況下升功率：在標定工況下(指標定轉(zhuǎn)速、標定功率指標定轉(zhuǎn)速、標定功率)，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。seLV iPP 式中，式中，pme為標定工況下的平均有效壓力，為標定工況下的平均有效壓

6、力，MPa； n為標定轉(zhuǎn)速，為標定轉(zhuǎn)速，rmin。比質(zhì)量比質(zhì)量比質(zhì)量是發(fā)動機質(zhì)量與所給出的標定功比質(zhì)量是發(fā)動機質(zhì)量與所給出的標定功率之比率之比eePmm 汽車發(fā)動機要求質(zhì)量小、功率大，所以汽車發(fā)動機要求質(zhì)量小、功率大，所以其升功率大、比質(zhì)量小。其升功率大、比質(zhì)量小。汽油機的強化程度汽油機的強化程度要比柴油機的高要比柴油機的高. .強化系數(shù)強化系數(shù) 強化系數(shù)強化系數(shù)mmeCp機械效率機械效率 機械效率：機械效率：發(fā)動機的有效功率與指示功率之比。發(fā)動機的有效功率與指示功率之比。mimmimmimemppPPpp11iemPPmitet汽車動力傳汽車動力傳動系統(tǒng)主要動系統(tǒng)主要包括發(fā)動機、包括發(fā)動機、

7、傳動系的變傳動系的變速器和主減速器和主減速器。速器。汽車動力傳動系汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)主要包括統(tǒng)參數(shù)主要包括發(fā)動機功率、變發(fā)動機功率、變速器檔位數(shù)與速速器檔位數(shù)與速比、主減速器的比、主減速器的型式與速比。型式與速比。對動力傳動系對動力傳動系進行優(yōu)化（折進行優(yōu)化（折衷），以滿足衷），以滿足汽車對動力性汽車對動力性和燃料經(jīng)濟性和燃料經(jīng)濟性以及汽車駕駛以及汽車駕駛性的要求。性的要求。汽車動力傳動路線汽車動力傳遞路線：發(fā)動機汽車動力傳遞路線：發(fā)動機離合器離合器變變速器速器副變速器副變速器傳動軸傳動軸主減速器主減速器差速器差速器半軸半軸輪邊減速器輪邊減速器車輪車輪1 根據(jù)最大車速根據(jù)最大車速uamax選

8、擇選擇PeeTDaDaTePfACmuACumgfP，則可求出功率、若給定)761403600(13maxmax變化較大。但是，大致差不多，及、若已知汽車比功率mAconstufguCfumACufgmPaTaDTaTDaTe/6 . 314.766 . 31000maxmax3maxmax00jiPP2 汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）中型貨車的比功率約為中型貨車的比功率約為10kw/t,其中其中Ff約約占占40。 A/m項，項，m增加，增加，A增加有限，因此增加有限，因此，A/m隨總質(zhì)量的增加而減少隨總質(zhì)量的增加而減少(23m2)。由上述兩項可知，貨

9、車比功率隨總質(zhì)由上述兩項可知，貨車比功率隨總質(zhì)量增加而減小。通常量增加而減小。通常，貨車的比功率約貨車的比功率約為為7.35kW/t。有的國家對汽車的比功率有規(guī)定，以保有的國家對汽車的比功率有規(guī)定，以保證路上行駛的汽車動力性不低于一定的證路上行駛的汽車動力性不低于一定的水平，防止阻礙正常交通流。水平，防止阻礙正常交通流。發(fā)動機選型案例分析 考慮因素1動力性指標動力性指標2耐久性指標耐久性指標3經(jīng)濟性指標經(jīng)濟性指標4重量指標重量指標5先進性指標先進性指標發(fā)動機選型案例分析發(fā)動機選型案例分析 汽車的動力性主要取決于發(fā)動機功率的大小。發(fā)動機功汽車的動力性主要取決于發(fā)動機功率的大小。發(fā)動機功率越大，整

10、車的動力性也越好。但發(fā)動機功率選擇的太率越大，整車的動力性也越好。但發(fā)動機功率選擇的太大，會造成不必要的功率浪費和燃油消耗，導(dǎo)致經(jīng)濟性大，會造成不必要的功率浪費和燃油消耗，導(dǎo)致經(jīng)濟性能下降。能下降。 eTDaDaTePfACmuACumgfP，則可求出功率、若給定)761403600(13maxmax由設(shè)計任務(wù)書要求知由設(shè)計任務(wù)書要求知3303整車的總質(zhì)量整車的總質(zhì)量ma=43000 kg當滿載時最高車速當滿載時最高車速Vamax=50 km/h汽車迎風面積汽車迎風面積A=(3.645-0.5)X3.15=9.90 m2算得，算得，Pemax=214 KW發(fā)動機選型設(shè)計案例發(fā)動機選型設(shè)計案例上

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因此粗估新車發(fā)動機功率為因此粗估新車發(fā)動機功率為Pemax=210 KW4.88*43000=209.840 KW發(fā)動機選型案例分析發(fā)動機選型案例分析 此功率范圍內(nèi)的發(fā)動機廠家及型號有重慶康明斯公司的此功率范圍內(nèi)的發(fā)動機廠家及型號有重慶康明斯公司的M11-C300,NTA855-C 濰坊柴油機廠和杭州發(fā)動機廠的斯太爾濰坊柴油機廠和杭州發(fā)動機廠的斯太爾WD615.67/77和和WD615.68/78。但是斯太爾系列發(fā)動機是為斯太爾。但是斯太爾系列發(fā)動機是為斯太爾91系列公系

12、列公路用車作配套動力的。按照路用車作配套動力的。按照GB1105-74規(guī)定，對于用在公路規(guī)定，對于用在公路上行駛的大型載重卡車其發(fā)動機功率標定采用上行駛的大型載重卡車其發(fā)動機功率標定采用1小時功率。小時功率。由于礦用汽車工作條件惡劣，連續(xù)工作時間長，工作循環(huán)時由于礦用汽車工作條件惡劣，連續(xù)工作時間長，工作循環(huán)時間短，全負荷使用頻繁。因此把間短，全負荷使用頻繁。因此把12小時功率作為礦用汽車正小時功率作為礦用汽車正常使用功率。常使用功率。 安裝，使用，保養(yǎng)，維修帶來很大的方便安裝，使用，保養(yǎng)，維修帶來很大的方便 PT燃油系統(tǒng)作為康明斯發(fā)動機專利與斯太爾系列發(fā)動機燃油燃油系統(tǒng)作為康明斯發(fā)動機專利與

13、斯太爾系列發(fā)動機燃油系統(tǒng)相比有較為突出的優(yōu)點，系統(tǒng)相比有較為突出的優(yōu)點，PT燃油系統(tǒng)雖然也有燃油泵和燃油系統(tǒng)雖然也有燃油泵和噴油器，但其燃油泵只是一個低壓輸油泵，只起油量調(diào)節(jié)的噴油器，但其燃油泵只是一個低壓輸油泵，只起油量調(diào)節(jié)的作用，而噴油器則產(chǎn)生高壓和保證供油時刻。由于沒有高壓作用，而噴油器則產(chǎn)生高壓和保證供油時刻。由于沒有高壓油管，噴油壓力可以很高（約油管，噴油壓力可以很高（約130Mpa）。各缸噴油量比較）。各缸噴油量比較均勻穩(wěn)定和容易調(diào)整。由于噴油壓力高，使燃油霧化較好，均勻穩(wěn)定和容易調(diào)整。由于噴油壓力高，使燃油霧化較好，燃燒完全，可提高柴油機的性能。由輸油泵送至噴油器的柴燃燒完全，可

14、提高柴油機的性能。由輸油泵送至噴油器的柴油只有少量部分噴入氣缸。油只有少量部分噴入氣缸。 康明斯系列發(fā)動機的康明斯系列發(fā)動機的NTA-855C和和M11-C300其功率都在所選范圍內(nèi)，其功率都在所選范圍內(nèi)，NTA-855C在在3305B上使用也很成熟。但作為康明斯公司的老機型上使用也很成熟。但作為康明斯公司的老機型NTA-855C已不能滿足日益嚴格的已不能滿足日益嚴格的排放標準排放標準，和用戶對發(fā)動機經(jīng)濟性，和用戶對發(fā)動機經(jīng)濟性，動力性越來越苛刻的要求，因此，動力性越來越苛刻的要求，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機型的日程表。同等功率的淘汰機型的日程表。同等功

15、率的NTA-855C和和M11-C300相比，首先在相比，首先在個頭和重量上就有明顯的差距，個頭和重量上就有明顯的差距，NTA-855C的缸徑為的缸徑為140mm, M11-C300為為125 mm。NTA-855C的活塞沖程為的活塞沖程為152mm，M11-C300為為147mm?？梢钥闯觥？梢钥闯鯩11-C300比比NTA-855C升功率明顯提高升功率明顯提高了，同時也了，同時也表明其強化程度和經(jīng)濟性能有了較大的提高了。另外表明其強化程度和經(jīng)濟性能有了較大的提高了。另外NTA-855C濕重濕重為為1348Kg而而M11-C300濕重為濕重為981Kg，重量減了重量減了367 Kg這對于整車

16、減這對于整車減重指標有著重大意義。重指標有著重大意義。M11-C300和和NTA-855C相比相比M11-C300對渦輪對渦輪增壓器作了重新調(diào)整，增壓器作了重新調(diào)整，采用采用Holset HX50 渦輪增壓器提供了更強勁的渦輪增壓器提供了更強勁的低速扭矩和比較完美的瞬時反應(yīng)性。低速扭矩和比較完美的瞬時反應(yīng)性。使用鉸接式鋼制活塞，提高了可使用鉸接式鋼制活塞，提高了可靠性且使活塞的使用壽命延長了靠性且使活塞的使用壽命延長了30%。改進了進氣管形式，采用渦流。改進了進氣管形式，采用渦流式氣道缸蓋，使油氣混合更加充分，提高了低速動力，降低了廢氣排式氣道缸蓋，使油氣混合更加充分，提高了低速動力，降低了廢

17、氣排放。放。采用組合式全流和旁通機油濾清器采用組合式全流和旁通機油濾清器，改善了濾清效果，大大降低，改善了濾清效果，大大降低了更換費用。燃油系統(tǒng)采用了更換費用。燃油系統(tǒng)采用STC帶分級可變正時的帶分級可變正時的PT燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)，更精，更精確控制了燃油噴射量。確控制了燃油噴射量。 第二節(jié)傳動比的選擇第二節(jié)傳動比的選擇一、最小傳動比的選擇一、最小傳動比的選擇二、最大傳動比的選擇二、最大傳動比的選擇三、檔數(shù)和各檔傳動比三、檔數(shù)和各檔傳動比2maxau1maxau3maxau1pu3pu2pu0i圖圖31 最小傳動比與最高車速的關(guān)系最小傳動比與最高車速的關(guān)系ePePau且向右移。拉寬，變化范圍大，

18、右移，eaPui 0)(1wfTPP 03i02i01i 結(jié)論： 燃油經(jīng)濟性變差。好，后備功率大，動力性變時，性變好。動力性變差，燃油經(jīng)濟率小，不可能達到！但后備功其中時，時，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過去選擇或稍微小于?，F(xiàn)在 則稍微小于，以提高燃油經(jīng)濟性。轎車燃油經(jīng)濟性在選擇最小傳動比時，要

19、考慮最高檔（直接檔）有足夠的動力性，即動力因數(shù)。mgu15.21ACriTD15. 01 . 0D08. 004. 0D2atqDT0maxtqmax0max0max0中級轎車中型貨車最小傳動比的選擇，既要考慮汽車最小傳動比的選擇，既要考慮汽車的最高車速，也要考慮最高檔的動的最高車速，也要考慮最高檔的動力因數(shù)，特別是對貨車。力因數(shù)，特別是對貨車。主減速器傳動比過小，會造成汽車主減速器傳動比過小，會造成汽車運行時發(fā)動機負荷率過大，反而不運行時發(fā)動機負荷率過大，反而不利于提高燃油經(jīng)濟性。利于提高燃油經(jīng)濟性。適當?shù)剡x擇最小傳動比，使得既能適當?shù)剡x擇最小傳動比，使得既能保證汽車的動力性，也能有合適的保

20、證汽車的動力性，也能有合適的燃油經(jīng)濟性。燃油經(jīng)濟性。最大傳動比是汽車為最大傳動比是汽車為I檔時傳動系的總傳檔時傳動系的總傳動比，因主減速器傳動比是固定的，通動比，因主減速器傳動比是固定的，通常汽車沒有分動器和輪邊減速器，因此，常汽車沒有分動器和輪邊減速器，因此，只要確定只要確定I檔傳動比即可。檔傳動比即可。最大爬坡度、最大爬坡度、I檔動力因數(shù)、附著力和汽檔動力因數(shù)、附著力和汽車最小穩(wěn)定車速是最大傳動比的制約因車最小穩(wěn)定車速是最大傳動比的制約因素。素。討論最大爬坡度時，車速很低，近似等討論最大爬坡度時，車速很低，近似等速，所以速，所以，F(xiàn)j和和Fw均可忽略均可忽略。TtqgTgtqiftiTrf

21、mgimgmgfriiTFFF0maxmaxmax1maxmax01maxmaxmax)sincos(sincos6.05.001maxmax通常取FriiTFTgtqt貨車的最大爬坡度約為貨車的最大爬坡度約為30， 約為約為16.7。1tF2tF3tF4tFwfFF fFF)(sin1maxmgFFFtgiwfttF驅(qū)動力au速度 取取ig1除了應(yīng)滿足除了應(yīng)滿足 要求外，還要考要求外，還要考慮道路的附著條件。慮道路的附著條件。 對于越野汽車還要考慮最低穩(wěn)定對于越野汽車還要考慮最低穩(wěn)定車速車速：確定的。傳動比是根據(jù)加速能力性，其最大轎車由于有較高的動力minarminmaxturn377. 0

22、i檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近功檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近功率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力，同時率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力，同時也增加了發(fā)動機在低燃油消耗率工作的機會，檔也增加了發(fā)動機在低燃油消耗率工作的機會，檔位數(shù)增加對動力性和燃油經(jīng)濟性均有利。位數(shù)增加對動力性和燃油經(jīng)濟性均有利。檔位數(shù)還影響鄰檔間傳動比的比值。比值過大檔位數(shù)還影響鄰檔間傳動比的比值。比值過大會造成換檔困難。通常其比值要小于會造成換檔困難。通常其比值要小于1.71.8。最大與最小傳動比值越大，檔位數(shù)應(yīng)越大。最大與最小傳動比值越大，檔位數(shù)應(yīng)越大。轎車行駛車速高，比功率大，最高檔后備功率轎車

23、行駛車速高，比功率大，最高檔后備功率也大，最大與最小傳動比的比值小。過去一般為也大，最大與最小傳動比的比值小。過去一般為三個檔，現(xiàn)在一般為五個前進檔。三個檔，現(xiàn)在一般為五個前進檔。輕型和中型貨車比功率小，一般采用五檔變速輕型和中型貨車比功率小，一般采用五檔變速器。重型貨車檔位數(shù)多于六檔，采用副變速器。器。重型貨車檔位數(shù)多于六檔，采用副變速器。汽車各檔傳動比大體采用等比級數(shù)分配。汽車各檔傳動比大體采用等比級數(shù)分配。gkgkgggggkgkggggiiiiiiqiiiiii1322113221.而實際上是gnigngggggkgkgggggkgkggggqiiqiiqiiqiiiiiiiiiiii

24、,.,.32211322113221即,ii ,ii ,iiiqqi ,qi ,qi ,qi, 1i, 5n432g423g41g4g41g41g32g23g4g5g1g1g則且若由此可倒出由此可倒出n檔變速器的各檔傳動比：檔變速器的各檔傳動比：。是否小于校驗公比，還要確定了各檔的傳動比后檔，則對于第8 . 17 . 1qiimii ,ii ,ii1nmngm1n4n4g1n3n3g1n2n2g1g1g1g1g無沖擊接合或檔）（檔）間變化，則在工作范圍設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速2g1g121g22g12a1a02g12a01g21a21iinnininIIuI(uiirn377. 0u ,iirn377. 0unnnq=const的優(yōu)點如下：的優(yōu)點如