發(fā)動機的選擇

發(fā)動機的選擇一、發(fā)動機形式的選擇當前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復式內(nèi)燃機為主。它分為汽油機、柴油機兩類。與汽油機比較，柴油機具有較好的燃油經(jīng)濟性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機壓縮比可以達到15～23，而汽油機一般控制在8～10；柴油機熱效率高達38％，而汽油機為30％；柴油機工作可靠，壽命長，排污量少。柴油機的主要缺點是：由于提高了壓縮比，要求活塞和缸蓋的間隙盡可能小，加工精度比汽油機要求更高；因自燃產(chǎn)生的爆發(fā)壓力很大，因此要求柴油機各部分的結(jié)構(gòu)強度比汽油機高，使尺寸和質(zhì)量加大，振動與噪聲大。柴油機主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動機技術(shù)的進步，輕型車和轎車用柴油機有日益增多的趨勢。根據(jù)發(fā)動機氣缸排列形式不同，發(fā)動機有直列、水平對置和V型三種。氣缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點。但當發(fā)動機缸數(shù)多時，長度尺寸過長，在汽車上布置困難，因此直列式適用于6缸以下的發(fā)動機。此外，直列式還有高度尺寸大的缺點。與直列發(fā)動機比較，V型發(fā)動機具有長度尺寸短因而曲軸剛度得到提高，高度尺寸小，發(fā)動機系列多等優(yōu)點。其主要缺點是用于平頭車時，因發(fā)動機寬而布置上較為困難，造價高。水平對置式發(fā)動機的主要優(yōu)點是平衡好，高度低。V型發(fā)動機主要用于中、高級和高級轎車以及重型貨車上，水平對置式發(fā)動機在少量大客車上得到應用。根據(jù)發(fā)動機冷卻方式不同，發(fā)動機分為水冷與風冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動機，因為它具有冷卻均勻可靠、散熱良好、噪聲小和能解決車內(nèi)供暖問題，以及加大散熱器面積后，能較好適應發(fā)動機增壓后散熱的需要等優(yōu)點。水冷發(fā)動機的主要缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復雜；使用與維修不方便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季冷卻水容易過熱，冬季又容易過冷，并且在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。當選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動機時，不僅有利于汽車小型化、輕量化，同時在保證客廂內(nèi)部有足夠空間的條件下，還能節(jié)約燃料。由于天然氣資源充足，在今后一個階段內(nèi)天然氣汽車將得到應用。無排氣公害、無噪聲的電動汽車，是理想的低污染車，在解決高能蓄電池和降低成本后會在汽車上得到推廣使用。太陽能汽車也是理想的低污染汽車，目前還未達到商品化階段。二、發(fā)動機主要性能指標的選擇1、發(fā)動機最大功率和相應轉(zhuǎn)速根據(jù)所需要的最高車速(km／h)，用下式估算發(fā)動機最大功率(1—1)式中，為發(fā)動機最大功率(kW)；為傳動系效率，對驅(qū)動橋用單級主減速器的4x2汽車可取為90％；為汽車總質(zhì)量(kg)；g為重力加速度(m／)；為滾動阻力系數(shù)，對轎車=O.0165x[1+O.01(-50)]，對貨車取O.02，礦用自卸車取O.03，用最高車速代入；為空氣阻力系數(shù)，轎車取O.30～O.35，貨車取O.80～1.OO，大客車取O.60～O．70；A為汽車正面投影面積()；為最高車速。參考同級汽車的比功率統(tǒng)計值，然后選定新設(shè)計汽車的比功率值，并乘以汽車總質(zhì)量，也可以求得所需的最大功率值。最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機的在3000～7000r／min，因轎車最高車速高，值多在4000r／min以上，輕型貨車的值在4000～5000r／min之間，中型貨車的值更低些。柴油機的值在1800～4000r／min之間，轎車和輕型貨車用高速柴油機，值常取在3200～4000r／min之間，重型貨車用柴油機的值取得低。2、發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及相應轉(zhuǎn)速用下式計算確定式中，為最大轉(zhuǎn)矩(N·m)；a為轉(zhuǎn)矩適應性系數(shù)，一般在1.1～1.3之間選??；為發(fā)動機最大功率(kW)；為最大功率轉(zhuǎn)速(r／min)。要求／在1.4～2.0之間選取。三、發(fā)動機的懸置汽車是多自由度的振動體，并受到各種振源的作用而發(fā)生振動。發(fā)動機就是振源之一。發(fā)動機是通過懸置元件安裝在車架上。懸置元件既是彈性元件又是減振裝置，其特性直接關(guān)系到發(fā)動機振動向車體的傳遞，并影響整車的振動與噪聲。合理的懸置不但可以減小振動、降低噪聲以改善乘坐舒適性，還能提高零部件和整車壽命。因此，發(fā)動機的懸置設(shè)計越來越受到設(shè)計者的重視。發(fā)動機懸置應滿足下述要求：因懸置元件要承受動力總成的質(zhì)量，為使其不產(chǎn)生過大的靜位移而影響工作，因此要求懸置元件剛度大些為好；發(fā)動機本身的激勵以及來自路面的激勵都經(jīng)過懸置元件來傳遞，因此又要求懸置元件有良好的隔振性能；因發(fā)動機工作頻帶寬，大約在10～500Hz范圍內(nèi)，要求懸置元件有減振降噪功能，并要求懸置元件工作在低頻大振幅時(如發(fā)動機怠速狀態(tài))提供大的阻尼特性，而在高頻低幅振動激勵下提供低的動剛度特性，以衰減高頻噪聲；懸置元件還應當滿足耐機械疲勞、橡膠材料的熱穩(wěn)定性及抗腐蝕能力等方面的要求。傳統(tǒng)的橡膠懸置由金屬板件和橡膠組成，見圖1-5。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但動剛度和阻尼損失角θ(阻尼損失角越大表明懸置元件提供的阻尼越大)的特性曲基本上不隨激勵頻率變化，如圖1-6所示。圖1-5橡膠懸置結(jié)構(gòu)圖液壓阻尼式橡膠懸置(以下簡稱液壓懸置)的動剛度及阻尼損失角有很強的變頻特性，見圖1-6。從圖1-6a看到，液壓懸置的動剛度在10Hz左右達到最小，在20Hz左右達到最大，而后開始下降；在頻率超過30Hz以后趨于平穩(wěn)。圖1-6b表明液壓懸置阻尼損失角在5～25Hz范圍內(nèi)比較大，這一特性對于衰減發(fā)動機怠速頻段內(nèi)(一般為20～25Hz)的大幅振動十分有利。圖1-7所示為液壓懸置結(jié)構(gòu)簡圖，圖中螺紋聯(lián)接桿1與發(fā)動機支承臂聯(lián)接，底座8的螺孔與車身聯(lián)接，液壓懸置主要由橡膠主簧11、慣性通道體10、橡膠底膜7和底座8構(gòu)成。慣性通道體把液壓懸置分為上、下兩個液室，內(nèi)部充滿液體。由具有節(jié)流孔的慣性通道體連通上下兩個液室。通常下室體積剛度比上室低。當經(jīng)發(fā)動機支承臂傳至螺紋聯(lián)接桿的載荷發(fā)生變化時，上室內(nèi)的壓力跟隨變化。如果上室液體受到壓縮，則液體經(jīng)節(jié)流孔流人下室；當上室受到的壓力解除后，液體又流回上室。液體經(jīng)節(jié)流孔上、下流動過程中產(chǎn)生的阻尼吸收了振動能量，減輕了發(fā)動機振動向車身(架)的傳遞，起到隔振作用。液壓懸置目前在轎車上得到比較廣泛的應用。發(fā)動機前懸置點應布置在動力總成質(zhì)心附近，支座應盡可能寬些并布置在排氣管之前。附錄資料：不需要的可以自行刪除35t汽車吊上結(jié)構(gòu)樓板計算書1、概況圓形采光頂鋼結(jié)構(gòu)為跨度31.6m單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼頂標高25.6m，主要由GC-1、GC-2、GC-3、GC-4構(gòu)件組成，其中GC-1、GC-3為主龍骨，其余為連系件（如下圖所示）。圓形采光頂鋼結(jié)構(gòu)平面圖圓形采光頂鋼結(jié)構(gòu)剖面圖2、吊車荷載及尺寸質(zhì)量參數(shù)行駛狀態(tài)自重（總質(zhì)量）kg32300前軸軸荷kg11150后橋軸荷kg21150尺寸參數(shù)外形尺寸(長×寬×高)mm12613×2500×3280支腿縱向距離m5.35支腿橫向距離m6根據(jù)施工方案，35t汽車吊吊裝穹頂鋼結(jié)構(gòu)最不利工況為：吊裝半徑10m，吊重1t，即起重力矩為10t·m。3、吊車支腿壓力計算（1）計算簡圖計算簡圖（2）計算工況工況一、起重臂沿車身方向（α=0°）工況二、起重臂垂直車身方向（α=90°）工況三、起重臂沿支腿對角線方向（α=48°）（3）支腿荷載計算公式：N=ΣP/4±[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]式中：ΣP——吊車自重及吊重；M——起重力矩；α——起重臂與車身夾角；a——支腿縱向距離；b——支腿橫向距離。（4）計算結(jié)果A、工況一、起重臂沿車身方向（α=0°）N1=N2=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（1/10.7）=9.26tN3=N4=ΣP/4-[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（1/10.7）=7.39tB、工況一、起重臂垂直車身方向（α=90°）N1=N3=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（1/12）=9.16tN2=N4=ΣP/4-[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（1/12）=7.49tC、工況一、起重臂沿支腿對角線方向（α=52°）N1=ΣP/4+[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（Cos52°/10.7+Sin52°/12）=9.57tN4=ΣP/4-[M×（Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（Cos52°/10.7+Sin52°/12）=7.09tN2=ΣP/4-[M×（Cosα/2a-Sinα/2b）]=（32.3+1）/4-10×（Cos52°/10.7-Sin52°/12）=8.41ttN3=ΣP/4+[M×（-Cosα/2a+Sinα/2b）]=（32.3+1）/4+10×（-Cos52°/10.7+Sin52°/12）=8.41t35t汽車吊開行于地下室頂板上，每個支腿下設(shè)置0.2m*0.2m*2m道木三根墊實，道木擴散面積為1.2m2。汽車吊作業(yè)時要求吊車的四個支腿不同時位于一個樓板板塊內(nèi)，即一個樓板板塊內(nèi)只有一個支腿支撐。按支腿位于單個板塊中間時為最不利工況計算，柱網(wǎng)間距為8.4m，樓板跨度按8.4m計算，則Mmax=1.3*9.57*8.4/4=26.13t·m，1.3為活載動力系數(shù)。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）中附錄B——樓面等效均布活荷載的確定方法，可知樓板上局部荷載（包括集中荷載）的等效均布荷載qe=8Mmax/(bl2)。上式中，l——樓板的跨度；b——樓板上荷載