第八章发动机与整车性能匹配

3) 汽车百公里油耗:
q100 100B f va
B Pe be / 1000
Pe pmeiVs n / 30
q100
Pe be iVs ik i0 pmebe 0.00884 10 f va f r
4）传动效率及传动损失
Pe PT 100% Pe
Pe : E/G输出功率；P T : 传动系统内部功率损失
r
=0.5~0.6，道路附着系数，N:驱动轮垂直反力。
③ 根据最低稳定车速确定第一档速比: 越野车 松软路面上轮胎对地面的附着力最低车速amin
0.377n min r iI v a min i0 i
4）变速器各档传动比的确定 变速器最高档和最低档确定后，中间各档位初步 可按几何级数公比法确定： 几何公比，挡位数k
第八章 发动机与整车性能匹配
§8-1 汽车动力传动装置及主要参数的确定 §8-2 汽车行驶基本原理及特性 §8-3 发动机与传动装置性能匹配 §8-4 整车性能的改进途径
整车匹配的必要性：
整车的动力性、经济性及排放性E/G性能
E/G性能好≠汽车性能就好；
汽车性能：POWER TRAIN 匹配的结果。
1
确定主减速比时，考虑以下三个方面的因素：
① 满足汽车动力性和经济性的要求；
② 相啮合齿轮的齿数间没有公约数，保证主、从 动齿轮各齿之间都能正常啮合，起到自动磨合作 用； ③大小齿轮的齿数之和>40。保证重合系数和轮齿 的抗弯强度。 对轿车，一般小齿轮齿数Z1≥9；货车Z1≥6
5）差速器：汽车转弯时，左右轮转弯半径不同 旋转速度不同。差动装置就是适应这种左右车轮的 转速差同时向车轮传递动力。
1：主动叉所在平面与主从
动轴所在平面的夹角；
I
1

2
II
2：从动叉所在平面与
万向节主从动轴所在平 面的夹角。
图 8-4 万向节的传动关系
瞬时角速度的传递关系：
2 cos 1 1 sin 2 cos2 1
万向节的转矩传递关系 ：
1 sin cos 1 M 2 M1 cos
机械
18 17 23 24
液压
2）变速器：将Ttq/n，通过不同传动比进行放大 适应不同汽车行驶条件对不同牵引力的要求。 要求：足够的变速范围档位数及变速比在发动 机万有特性上有选择余地。 变速比及档位数受变速器结构的限制
6
无级变速 CVT
有级变速
7
8
3) 传动轴：传递变速器输出的转矩， 要求：吸收变速器和车轮驱动轴间位置和角度的 变化量。 结构：万向节相对位置不断变化的两根轴之间 传递动力。 主从动轴之间的转角传动关系：tg1 tg 2 cos
最大坡度角 W max r iI Ttq max i0 max f cos max sin max
② 根据驱动轮与路面附着力确定第一档速比: 车行驶时驱动轮不打滑条件：驱动力≤附着力 N r Ttq max iI i0 iI N , Ttq max i0
3）最大传动比的选择 最大传动比是根据汽车最大爬坡度、附着力和最 低稳定车速来确定。
it max iI i0
确定最大传动比的三种方法：其中取最小 iI值
① 根据最大爬坡度确定变速器第一档速比。 爬坡时，忽略空气阻力，最大牵引力为：
FK max F f Fi max
FK max Ttq max i I i 0 r
齿轮速比越大，转速越高，传动效率就越低。
二、汽车万有特性及评价
100%bemin
发动机工作经济区:
110%bemin
100%bemin~110%bemin
100%bemin线：各等功
率线最低油耗点的连线
牵引功率线：不同档
位下与道路阻力平衡线 车速与发动机转速n 成线性关系
三、整车性能匹配方法
1）常用工况的确定 根据汽车的用途，在设计时确定。 车型及其常用工况底盘及传动比
发动机的常用工况区。 2）制取汽车万有特性 目的：对确定的发动机及传动系统进行评价 评价方法：制取发动机万有特性；
各挡位下行驶阻力=牵引力随n的变化曲线
常用挡位、车速下发动机工作区
3）匹配结果评价与改进措施
经济性评价：
二、动力传动系统主要性能参数的选择
1）发动机最大功率的选择：依据最高车速
CD A 3 Wf Pe ( v a max v a max ) 3600 21.15 1
货车：最高车速及加速性要求低，估算时，可 忽略空气阻力：
1 Wf Pe va max 3600
2）最小传动比的选择： 最小传动比=最高档位，汽车常用工况。 汽车总传动比： i i i t 0 K
不仅具有良好的车型结构；而且
具有优良的动力传动系统及其优化匹配。
汽车的标准：优良的车型； 配优良的发动机；
匹配优良的动力传动系统发挥发动机 性能的前提。
§8-1 汽车动力传动装置及主要参数的确定
一、动力传动装置及其作用： 连接或断开动力传动；并对发动机输出的转矩进 行放大适应汽车行驶过程中对转矩的需求。
T2 T1 T0
差速器的锁紧系数K： K Tr T0
则，T1 0.5T0 (1 K )； T2 0.5T0 (1 K )
不计差速器内部摩擦力矩，K=0，T1=T2=0.5T0， 半轴转矩平均分配
考虑内摩擦力矩，使K>0时，T1<T2。 增大K，可较好地利用左右轮上的附着力，提高汽 车的通过性。 所以，现代汽车一般取 K=0.33~0.67。

汽车加速时间：原地起步加速时间与超车加速时 间表示。
i0 n 2.654 ik v a r
2) 车速、牵引力与所需发动机功率之间的关系：
i0 由P ，FK Ttqik i0 / r, n 2.654 ik va e Ttq n / 9550 r
FK va FK nr 4 Pe 2.779 10 9550 ik i0
T/N·m
Ttq
318.3 p meVh i
1挡 2挡 3挡 4挡

变速时的扭矩特性
牵引力与E/G转矩:
FK Ttq ik i0 / r
/( km h-1)
图 5-2 变速时的扭矩特性
二、汽车行驶特性 汽车稳定行驶：牵引力=汽车行驶阻力，即 Ttq ik io FK F f Fi FW F j r
发动 机 离合 器 变速 器 主减速 器 差速 器 半轴 车轮
汽车动力传递的途径
1）离合器：连接或断开发动机的动力传递 要求：可靠传递E/G最大扭矩； 足够的传递储备（转矩容量）； 分离时要彻底、迅速； 保证摘挡轻便、换挡冲击小； 接合时平顺、柔和； 起步时没有抖动和冲击性。
电磁
20 19 21 22
即，牵引力和车速是沟通汽车运行参数与发动机 工况的“桥梁”。
Fj FK (Ff Fi FW ) 0汽车加速运行
Fj FK (Ff Fi FW ) 0 汽车减速运行
Fj FK (Ff Fi FW ) 0 汽车匀速运行
§8-3 发动机与传动装置性能匹配
Fi W sin FK ( Ff FW )
即， arcsin FK ( Ff FW ) W
爬坡时的牵引力： CD A 2 FK W sin W f cos va 21.15 最大爬坡能力：变速器1挡时的爬坡能力。 此时，车速低，FW0 4）Fj：加速阻力：水平路面上加速运行时
汽车动力传动系统：动力源和传递系统组合 发动机性能工况有限 变速器不同挡位E/G工况不同性能不同
整车性能发动机和动力传动装置的优化匹配
一、发动机性能与汽车性能之间的关系 1) 发动机转速与车速、传动比之间的关系：
va 3.6rn rn 0.377 [km/h] , 或 30ik i0 i k i0 [r / min]
FK m a
牵引力：Ttq经传动系统传递到轮胎的驱动力。 汽车行驶中轮胎对路面作用力的反作用力通过车 轴向车体传递形成推动汽车前进的推动力。
牵引力和驱动扭矩：
T FK r
Ttq=f(n)，但其变化范围相对汽车工况窄。为适应 复杂变化的道路阻力，需将E/G的转矩范围，通过 变速器放大。
汽车加速度a：
FK ( FW F f ) a g W W
最高车速：良好水平路面上，a=0，=0，则
21.15( FK W f ) CD A 2 FK Wf va v a max CD A 21 .15 2r n 60 / （i 1000 ）
in in1 q
5）轮胎的选择
q
(k 1)
imax / imin
主要考虑轮胎负荷系数=轮胎承受的最大静负荷与 额定负荷之比。取0.9~1.0。高速型取下限，车速 低时取偏大的值，但不能大于1.2。
§8-2 汽车行驶基本原理及特性 ：
一、牵引力
设 整车质量为m，汽车加速度为a，则 牵引力为
设差速器外壳角速度0，两个半轴角速度分别为
1，2。 则， 2 1 2 0
2 0, 1 20 ;
0 0, 1 2
差速器外壳受到的转矩为T0；转速快/慢的两个半轴 对差速器的反转矩分别为T1，T2；Tr为差速器内部 摩擦力矩，则
T2 T1 Tr ;
2 2
即，当M1,一定时，输出转矩随1 （轴旋转）周 期性变化。车辆振动。
4）主减速器：进一步增大减速比放大驱动转矩， 调节转速；将曲轴级：i0 3.5 ~ 6.7
3 2
i0过大外壳尺寸增加，离 地间隙，通过性.