城市公交客車發(fā)動(dòng)機(jī)功率選型及制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化

城市公交客車發(fā)動(dòng)機(jī)功率選型及制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化

1將現(xiàn)車進(jìn)行改造,重新設(shè)計(jì)安裝承接隨著國(guó)家對(duì)車輛排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，公共交通列車的主要產(chǎn)品，如北京、上海、深圳和杭州，已變得越來越嚴(yán)格。城市公交列車正在交替。公交公司為了滿足排放法規(guī)的要求,同時(shí)又降低購(gòu)車成本,對(duì)在用的公交客車采取改裝配套,即用達(dá)到排放要求的發(fā)動(dòng)機(jī)來代替原來的發(fā)動(dòng)機(jī)。改裝配套比較特殊,與常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)與客車配套有所不同,受到的限制更多。為確?，F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)能安裝在被改裝車的大梁上,需重新設(shè)計(jì)安裝支承或借用原來的支承。在滿足性能要求的情況下,根據(jù)需要對(duì)于可借用的原車附件,如水箱、中冷器、消聲器、空濾器等,需確定安裝位置、尺寸及管路連接走向及重新布置設(shè)計(jì)。2柴油性能匹配目前國(guó)內(nèi)的城市公交客車大都采用柴油機(jī)為動(dòng)力,改裝配套主要在原有客車整車上對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行更換,重新設(shè)計(jì)連接管路及傳動(dòng)部分,為滿足性能使用要求,再根據(jù)情況更換或保養(yǎng)中冷器、水箱、變速箱、增加整車功能等。由于舊車改裝的這種柴油機(jī)的使用車況相對(duì)較差,對(duì)于動(dòng)力性能匹配尤其重要。通常柴油機(jī)功率選型主要從變速箱輸出最大扭矩、車長(zhǎng)或整車總質(zhì)量、是否為空調(diào)車、整車配置及整車用途等綜合考慮。配套8m、10m、11m、12m及13.7m客車所用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一般為118～132kW、158kW、169～184kW、184～205kW和235kW。柴油機(jī)性能的優(yōu)化,根據(jù)改裝車實(shí)際運(yùn)營(yíng)路況及動(dòng)力傳動(dòng)配置做路譜數(shù)據(jù)采集分析、及功能相配置的ECU數(shù)據(jù);動(dòng)力傳動(dòng)部分的選用主要從變速箱、主減速比考慮,為了改善油耗,應(yīng)做合理的匹配計(jì)算,把路譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入車輛動(dòng)力系統(tǒng)匹配軟件如AVL-Cruise中進(jìn)行匹配計(jì)算,再通過軟件進(jìn)行柴油機(jī)性能優(yōu)化,最終選擇合理的變速箱、主減速比,提高燃油經(jīng)濟(jì)性。例如在某公交公司進(jìn)行改裝時(shí),根據(jù)計(jì)算結(jié)果改變主減速比,車輛的百公里燃油消耗量下降了3%～5%。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1發(fā)動(dòng)機(jī)連接和減速連接3.1.1輪殼匹配和連接客車用自動(dòng)變速箱通常為Allison及ZF系列,自動(dòng)變速箱一般采用SAE2#飛輪殼匹配。若改裝廠不更換變速箱,需按照現(xiàn)有變速箱的連接尺寸選擇合適的飛輪殼及重新設(shè)計(jì)柔性連接鋼片及過渡連接盤;若更換變速箱,需要根據(jù)新變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸匹配合適的飛輪殼、過渡盤及連接鋼片,并且考慮原傳動(dòng)軸是否滿足長(zhǎng)度尺寸及法蘭接口連接要求。3.1.2選擇部分葉輪和葉輪殼,增加液壓機(jī)及臺(tái)客車用手動(dòng)變速箱通常為QJ、DC系列,其中以QJ系列變速箱較多,一般采用SAE1#飛輪殼匹配。若現(xiàn)變速箱及離合器的性能滿足需要,改裝廠不更換,則按照現(xiàn)有變速箱及離合器選擇飛輪和飛輪殼,并考慮變速箱殼體與飛輪殼連接法蘭端面分度圓螺孔孔心距要一致,定位軸直徑和長(zhǎng)度與飛輪中心定位孔配合,傳動(dòng)軸花鍵與離合器總成花鍵SAE1#匹配,具體變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)連接安裝要可靠,防止變速箱傳動(dòng)軸太長(zhǎng)頂住飛輪;若更換變速箱及離合器,則根據(jù)新變速箱及離合器的具體尺寸來選擇合適的飛輪及飛輪殼,考慮安裝尺寸、位置及連接。柴油機(jī)與變速箱的連接動(dòng)力總成傾角按原狀態(tài),控制在±1°以內(nèi)。3.2產(chǎn)品的承接系統(tǒng)國(guó)Ⅲ柴油機(jī)在改裝前期首先考慮的就是柴油機(jī)的布置,根據(jù)柴油機(jī)的長(zhǎng)、寬、高來確認(rèn)能否在整車大梁上安裝,其中支承是柴油機(jī)在大梁上定位的關(guān)鍵。根據(jù)整車大梁寬度結(jié)合柴油機(jī)的寬度把實(shí)際尺寸利用Pro-E重新布置設(shè)計(jì)。為降低整車振動(dòng)及噪聲,通常支承系統(tǒng)為4點(diǎn)支承,柴油機(jī)與大梁支承連接結(jié)合處采用減振懸置軟墊,支承為鋼制或鑄鐵材料,通常連接飛輪殼處的后支承為正立或倒立“L”型,連接機(jī)體處前支承為45°斜支承,機(jī)體兩側(cè)支承連接后近似V型。為了考慮柴油機(jī)后端變速箱重量載荷對(duì)飛輪殼的可靠性影響,一般要求變速箱需加裝輔助支承。一般把新發(fā)動(dòng)機(jī)吊裝在大梁上,對(duì)于原支承都不可借用;根據(jù)整車大梁的寬度選擇合適的飛輪殼,按照前后懸置軟墊再重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)前后支承來布置安裝定位發(fā)動(dòng)機(jī)。3.3通氣管與新發(fā)動(dòng)機(jī)連接方式的確定柴油機(jī)的管路主要包括氣管路、水管路及油管路。柴油機(jī)氣管路主要為進(jìn)氣、排氣管路,柴油機(jī)工作過程中要保持進(jìn)、排氣通暢。進(jìn)氣管路主要分為中冷前和中冷后,其中進(jìn)氣管路中進(jìn)空濾前的風(fēng)道要密封并置于整車后端外側(cè)面且不可過低,防止大量灰塵進(jìn)入風(fēng)道影響空濾器壽命及加大進(jìn)氣阻力?？諡V器在改裝過程中若不更換,需要滿足新發(fā)動(dòng)機(jī)所需流量和進(jìn)氣阻力限值,盡可能對(duì)空濾器濾芯更換或保養(yǎng);若更換空濾器,需選擇滿足新發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的,并考慮安裝位置及尺寸連接?？諡V器與增壓器連接的進(jìn)氣管內(nèi)徑不能偏小,盡量減少?gòu)澏?平滑過渡連接,以減小阻力。管路里面不能有焊巴和雜質(zhì),采用耐溫耐壓硅橡膠T-BLOT夾箍連接,氣管路不能與排氣管靠得太近且有支架支撐,氣管路連接不可存在相碰或干涉情況,以防磨損管路,造成漏氣,影響柴油機(jī)功率及壽命。另外空壓機(jī)進(jìn)氣管要連接在增壓器壓氣機(jī)與空濾器之間連接的進(jìn)氣管路上,可靠連接,不易產(chǎn)生吸癟現(xiàn)象。膨脹水箱通氣管接口通徑≥Φ6mm,布置通氣管必須連續(xù)上升,不許呈馬鞍形或打圈,確保放氣通暢;由于原發(fā)動(dòng)機(jī)氣管路與新發(fā)動(dòng)機(jī)無法連接,通常需對(duì)新發(fā)動(dòng)機(jī)、中冷器、消聲器在大梁上布置好后再定型氣管路走向及卡箍、膠管的選擇,一般由改裝廠設(shè)計(jì)連接,柴油機(jī)排氣溫度較高,設(shè)計(jì)連接管路時(shí)盡量避開橡膠件、電線等,排氣管路連接要求平滑過渡,各個(gè)連接處都要求加墊片,不允許出現(xiàn)直角連接,管路彎頭盡可能少,為緩沖排氣振動(dòng),通常在增壓器連接排氣彎管處加裝波紋管且有支撐,不能把重量直接掛在增壓器上,以防損壞增壓器。改裝發(fā)動(dòng)機(jī)的消聲器若不更換,需要滿足消聲效果及排氣背壓≤10kPa的要求;若更換,需根據(jù)柴油機(jī)的功率選擇合適的消聲器。柴油機(jī)水管路要根據(jù)水箱的安裝位置合理布置設(shè)計(jì),通常為改裝廠設(shè)計(jì),因改裝車,新發(fā)動(dòng)機(jī)在大梁上布置好后,原發(fā)動(dòng)機(jī)的水管路基本不可使用,根據(jù)新發(fā)動(dòng)機(jī)及水箱進(jìn)出水口位置,若使用自動(dòng)變速箱需考慮油散水管路與柴油機(jī)進(jìn)出水管路的連接位置及暖風(fēng)機(jī)水管路連接,綜合考慮水管的連接設(shè)計(jì),對(duì)管路連接要固定,避免振動(dòng)使之脫落,水管不易過長(zhǎng)及存在多處彎頭,防止進(jìn)出水不暢,造成柴油機(jī)水道氣阻降低冷卻效果。柴油機(jī)進(jìn)水管橡膠件不能太長(zhǎng),否則容易吸癟,膨脹水箱下水管(補(bǔ)償水管)應(yīng)連接到柴油機(jī)水泵進(jìn)水管上,并盡量接近水泵進(jìn)水口,并且膨脹水箱必須要高于柴油機(jī)和水箱的最高水位,有利于有效排除空氣。在連接補(bǔ)償水管時(shí),千萬不能把補(bǔ)償水管接在發(fā)動(dòng)機(jī)出水管處;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升高,調(diào)溫器打開后,造成冷卻水從膨脹水箱噴出。由于整車廠錯(cuò)誤連接補(bǔ)償水管,這種情況發(fā)生過。柴油機(jī)油管路改裝配套時(shí)主要考慮柴油管路連接及轉(zhuǎn)向泵油管路的連接,對(duì)于老化的油管路需要給予更換。柴油管路系統(tǒng):1)首先要更換或清洗油箱,油箱內(nèi)涂層不能含鉛;必須在油箱進(jìn)油管處加濾網(wǎng),否則油箱太臟會(huì)引起雜質(zhì)阻塞油路而導(dǎo)致車輛半路熄火,或阻力太大而導(dǎo)致性能變差;并且要求進(jìn)油接頭要盡可能遠(yuǎn)離回油接頭,以利于回油的冷卻和沉淀。2)油管路材料必須是耐油的橡膠管,否則容易脫層,堵塞管路;建議進(jìn)回油管內(nèi)徑≥Φ10mm,特別是接頭,通徑不得≤Φ10mm,以保證燃油系統(tǒng)阻力達(dá)到要求,進(jìn)油阻力≤30kPa,回油阻力≤40kPa。3)國(guó)Ⅲ柴油機(jī)對(duì)柴油濾清器及流量要求很高,在改裝時(shí),需對(duì)原來的柴油粗濾器進(jìn)行更換,柴油粗濾器選用帶有報(bào)警裝置,并應(yīng)更換連接油管及管接頭,內(nèi)徑不得≤Φ10mm。當(dāng)柴油機(jī)初次起動(dòng)或油管路有空氣要排除時(shí),須分別依次從燃油粗濾器出油口、燃油精濾器出油口和噴油器回油管接頭(回油塊)排氣,切不可從高壓油泵回油接頭處排氣,防止回油接頭單向閥鋼球與彈簧脫落,造成柴油機(jī)無法啟動(dòng)。具體操作時(shí)參見使用說明書。轉(zhuǎn)向泵油管路:轉(zhuǎn)向油杯需加裝濾清裝置,油管內(nèi)要清潔,無雜質(zhì),按照整車總質(zhì)量,配置一定排量及工作壓力的轉(zhuǎn)向泵,并且盡可能選擇葉片泵,以降低整車噪聲。對(duì)轉(zhuǎn)向泵進(jìn)出油接口要采用帶有密封橡膠圈的墊片,以防止漏油。4中冷器、水壓、張拉根據(jù)柴油機(jī)實(shí)際功率選擇匹配的中冷器及水箱。改裝廠對(duì)于原車的中冷器、水箱、風(fēng)扇若不更換,因車況差,使用時(shí)間較長(zhǎng),特別針對(duì)中冷器、水箱冷卻效果較差,需要清洗并滿足新發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻要求,風(fēng)扇要按照現(xiàn)有直徑根據(jù)計(jì)算選擇合適的帶輪速比來滿足要求;若更換中冷器、水箱、風(fēng)扇,需要對(duì)新匹配的散熱面積進(jìn)行合理配置,安裝位置布置、風(fēng)扇的導(dǎo)風(fēng)罩及風(fēng)扇座、帶輪及膠帶正確匹配。主要根據(jù)匹配功率及實(shí)際使用情況而選定風(fēng)扇直徑,通過風(fēng)扇帶輪的重新設(shè)計(jì)來改變風(fēng)扇速比,或選用硅油離合器或電子離合器風(fēng)扇,達(dá)到合理的冷卻效果。改裝時(shí),對(duì)借用或更換的中冷器及水箱安裝,要保證中冷器風(fēng)道必須密封,以利于氣流全部通過中冷器和散熱器,保證散熱效率?？蛙囁浜椭欣淦魍ǔ９潭ㄟB接在一起,布置在整車后端的左側(cè)或右側(cè),連接安裝在大梁側(cè)面支承架上;水箱地腳要安裝減震軟墊,保證彈性連接。柴油機(jī)改裝完成后通常做熱平衡測(cè)試,按照熱平衡后測(cè)得的數(shù)據(jù),在柴油機(jī)調(diào)溫器全開的情況下,其計(jì)算公式為:整車允許使用最高環(huán)境溫度tmax=冷卻液沸點(diǎn)溫度-柴油機(jī)上水室溫度+環(huán)境溫度,一般使用最高環(huán)境溫度tmax達(dá)到40℃即能滿足要求。5電子表格系統(tǒng)5.1渦流緩速器及傳感器配置電器部分主要為發(fā)電機(jī)、傳感器、起動(dòng)電機(jī)等。在實(shí)際配套設(shè)計(jì)過程,要根據(jù)用戶需求和整車配置來選定合適的發(fā)電機(jī):一般11m以上空調(diào)客車,具有110A以上電渦流緩速器,并且路況較為擁堵,頻繁剎車,需配置4kW發(fā)電機(jī);對(duì)于不帶電渦流緩速器的城際客車,通常配置3kW發(fā)電機(jī)即可;對(duì)于不帶電渦流緩速器及空調(diào),且線路較好的快線巴士,配置2kW發(fā)電機(jī)可滿足需要。對(duì)各類傳感器需要認(rèn)真考慮,由于被改裝車型的儀表盤不易更換,傳感器通常為改裝廠配置。為保證儀表讀數(shù)真實(shí)反映柴油機(jī)參數(shù),接儀表的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫和機(jī)油壓力傳感器應(yīng)與整車儀表相匹配。5.2汽車電子商務(wù)電控系統(tǒng)部分安裝連接主要從線束、ECU、油門踏板等方面,注意事項(xiàng):1)發(fā)動(dòng)機(jī)線束、ECU連接線束、電源線束、整車線束的連接安裝要避開高溫、防塵、防潮,各接插件使用防水型,ECU連接線束和整車線束安裝要盡可能沿車身或大梁走向,避開干涉管路,特別遠(yuǎn)離高溫、油污部件,并要固定扎好,防止松脫,造成電器故障;2)由于ECU需做好防水、防塵、密封、透氣,因此ECU控制盒固定在ECU支架上后與繼電器一起要安裝在整車最后一排座位的合理位置,做一固定ECU與繼電器的安裝盒,并做相應(yīng)的密封和散熱處理,見圖1箭頭所指位置;3)電子油門踏板要固定安裝在駕駛室合理位置,保持舒適度,油門踏板接插件應(yīng)可靠連接后放置在駕駛室電器箱內(nèi);4)電源線束要與電瓶正負(fù)極正確連接,并且與ECU連接線束上(或在與整車線束接口處)有兩根相對(duì)獨(dú)立引出的兩根接線,其中一根黑線接電源負(fù)極,一根紅線接電源正極;5)車輛線束每個(gè)信號(hào)線要準(zhǔn)確連接,若不用時(shí)可做絕緣包扎屏蔽,防止錯(cuò)誤信號(hào)或故障碼出現(xiàn)。6發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)國(guó)Ⅲ電控柴油機(jī)除了排放低、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高外,還具有全面的新一代整車電子控制功能,為整車的檔次提升提供了良好的基礎(chǔ)。主要功能有:1)整車巡航:在高速公路上使用巡航功能,可以降低駕駛員疲勞程度,改善駕駛舒適性;2)最高車速保護(hù):限制汽車最高車速,保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)和整車,提高整車使用壽命;3)怠速調(diào)節(jié):根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài),柴油機(jī)自動(dòng)改變怠速轉(zhuǎn)速、加速發(fā)動(dòng)機(jī)暖車,并根據(jù)整車空調(diào)等附件狀態(tài),改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;4)柴油機(jī)故障診斷及自處理:發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)具有故障自診斷功能,并能在隨車儀表上通過故障指示燈報(bào)警類且顯示故障種,遇到嚴(yán)重故障,發(fā)動(dòng)機(jī)可以進(jìn)行保護(hù)性自處理,此外使用上柴專用故障診斷工具,可以全面檢查柴油機(jī)電控系統(tǒng)的故障,并能指導(dǎo)操作人員排除故障;5)CAN總線功能:上柴電控柴油機(jī)的CAN總線功能,可以與ABS/ASR、自動(dòng)變速箱、整車儀表等進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)整車管理功能與發(fā)動(dòng)機(jī)管理功能的統(tǒng)一;6)一機(jī)多模式功能:駕駛員根據(jù)不同的載重量,通過多工況選擇開關(guān)來控制ECU,ECU得到指令后控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不同的性能MAP,輸出不同的功率、扭矩、調(diào)速特性,從而滿足不同工況的要求。根據(jù)配套用戶實(shí)際需要可針對(duì)性選擇整車功能,滿足使用需要。7配車設(shè)計(jì)的匹配技術(shù)應(yīng)用國(guó)Ⅲ柴油機(jī)改裝配套是一個(gè)特殊的配套領(lǐng)