武汉理工大学汽车动力匹配串讲PPT

1. 动力源应该怎样工作，其性能最优？ 2. 汽车行驶对动力需求特点是什么？ 3. 动力传动变速装置的参数计算和优化方法？
第一部分 内燃机性能
1. 内燃机的工况
内燃机的工况：以发出的功率Ne和 工作）转速n来表示的内燃机 内燃机的工况：以发出的功率 和（工作）转速 来表示的内燃机
的运行状况（简称工况）。 运行状况（简称工况） 内燃机的工况参数是：转速、油门开度、转矩（或功率） 内燃机的工况参数是：转速、油门开度、转矩（或功率） 三者任意两个参数决定内燃机的工况。 三者任意两个参数决定内燃机的工况。 汽车行驶过程中，内燃机的工况参数如何确定？ 汽车行驶过程中，内燃机的工况参数如何确定？
汽车的燃油经济性
汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里 汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里 的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。 的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。 计算等速百公里油耗的基本公式：
g100 = 100
Q=
B Va
=
N e be 10Va
4、各Pe下的bemin曲线称为100%bemin曲线 曲线。从此曲线（图6-7 的曲线B）出发，沿等功率曲线两面使be 增加10%的点的连 线称为各Pe 下110%bemin 曲线 曲线，显然这样的曲线有两条，由 这两条曲线包容的范围称为经济运转范围 对于车用发动机、 经济运转范围。对于车用发动机 经济运转范围 对于车用发动机、 在常用排挡下， 在常用排挡下，一般行驶阻力应在此范围才算发动机与汽车 经济性匹配较好，否则应将传动系统参数作适当调整。 经济性匹配较好，否则应将传动系统参数作适当调整。
2. 内燃机的特性
内燃机油门开度处于一定位置，其动力性能与经济性能随转 速变化的关系称为内燃机速度特性 它包括全负荷时的速度 速度特性。它包括全负荷时的速度 速度特性 特性（外特性）和部分负荷时的速度特性（部分特性） 特性（外特性）和部分负荷时的速度特性（部分特性）两大 类，油门保持全开时所测得的速度特性即为外特性，油门部 分开启时所测得的速度特性则为部分（速度）特性。部分特 性曲线有无数条，而外特性只能有一个。
因此，汽车的燃料经济性能不仅取决于发动机的比油耗 be的高低，而且与汽车的行驶车速Va以及该车速对应的发动 机功率Pe有关。 这里顺便指出，汽车的百公里油耗Q100 与发动机的最低 比油耗bemin是两个概念。 1）经济性良好的发动机不但要求它的最低比值油耗bemin 值小，更重要的是要求在一个较广的范围内be都较低。 2）发动机的有效比油耗指标并不能完全代表汽车的经 济性能指标Q100，它们之间还有一个最佳的匹配问题（与汽 车底盘参数的匹配）。
课程总论
课程欲解决的工程技术问题
课程总论
课程欲解决的工程技术问题
解决如何根据设计目标选择恰当的动力源参数； 解决如何根据设计目标选择恰当的动力源参数； 解决动力源动力输出特性与汽车行驶动力需求特性不相匹配的矛 提高整车的动力性、 盾，提高整车的动力性、经济性和排放性能
行车需求 行驶需求
匹配 匹配
动力源参数 传动系统参数
α
充气效率η 曲线也是上凸形，在某一中间转速时最大， 充气效率 v曲线也是上凸形 此时能最好地利用惯性充气，当转速高于或低于此转速时， ηv都将降低。低速：进气回流。高速：流动损失“节流”。
比油耗曲线be=f(n) 比油耗曲线 比油耗曲线是一条形如鱼钩的曲线。
3.6 × 10 6 1 be = = K3 ηe ⋅ H u η iη m
汽油机的负荷特性
在负荷特性图中，主要描述的是经济性的指标（B、be） 随负荷而变化的关系，有时根据需要还要测录排气温度Tr和 排气烟度R曲线（对柴油机）等，排气温度在一定程度上反 映零件的热负荷，而烟度则反映了内燃机工作过程进行的好 坏，因此，负荷特性不仅能给出了内燃机在不同负荷下运转 时的经济性能，而且给出内燃机功率标定提供了依据。
3. 万有特性也可 以Pe（或Nn%）为纵 坐标，以n（或n%） 为横坐标。这种万有 特性对使用分析比较 方便适用，如图6-5所 示，将行驶阻力（功 率）曲线绘制在此图 上，则功率平衡、燃 料消耗量等的关系便 一目了然。
图6-5 以功率为纵坐标的万有特性
如果等油耗线沿横坐标方向较长，则表示内燃机在负 荷变化不大而转速变化较大的情况下工作时，燃油消耗率 变化较小；如果等油耗线沿纵坐标方向较长，则表示内燃 机在负荷变化较大而转速变化不大的情况下工作时，燃油 对于车用发动机， 消耗率变化较小。对于车用发动机，希望最经济区处在万 对于车用发动机 有特性的中间位置，使用时的转速和负荷处于是经济区域 有特性的中间位置， 并希望等b 线沿横坐标方向长一些。 内，并希望等be线沿横坐标方向长一些。对于工程机械用 发动机，其转速变化较小而负荷变化范围较大，希望最经 济区在标定转速附近，并沿纵坐标方向上较长一些。
4 万有特性应用分析
1、从内燃机的万有特性上 ， 很容易看到内燃机工作最经济 从内燃机的万有特性上， 从内燃机的万有特性上 区的负荷和转速。 区的负荷和转速。最内层的等燃消耗率曲线，be值最低，相 当于最经济区 最经济区。曲线愈向外经济性愈差。等油耗线的疏密情 最经济区 等油耗线的疏密情 况反映发动机油耗变化的敏感性。 况反映发动机油耗变化的敏感性。等油耗线稀疏的区域，随 着工况变化油耗率变化较小，有利于运输动力或变工况工作， 等油耗线密集的区域，油耗率对工况的变化较敏感，燃料系 统的调节往往对这些地区很敏感。 2、等油耗线的形状及分布情况对内燃机的使用经济性也有 等油耗线的形状及分布情况对内燃机的使用经济性也有 很重要的影响。在万有特性中可以看出各n、pe、Pe下的最低 很重要的影响 油耗率曲线。
汽油机负荷特性如图41所示。由于汽油机混合气 浓度除怠速与全负荷时较浓 以外，在大部分情况下（中 等油门开度）变化不大，因 此，发动机的循环供油量 （小时耗油量B，或Gf ）与 节气门开度几乎呈线性变化， 大负荷下混合气变浓，B上 升更快，曲线变陡。
汽油机ηi 、ηm随负荷变化 的关系也示于图4-1中，ηi 是 一条上凸的曲线，而ηm 随负 1 荷的增大而提高，由于be∝ 因此，随度负荷的增加，ηi ， ηm 均 增 大 ， 当 负 荷 增 至 85~90%油门开度时，加浓装 85~90% 置起作用，α变小，ηi 下降， be(ge)又有所上升。
A、各平均 有效压力下 面的最小耗 油率曲线 B、各功率 下的最小耗 油率曲线 C、各转速 下的最小耗 油率曲线 PS—马力
图4-7 最低油耗区与经济运转范围
第二部分 动力装置匹配技术
6 汽车的性能指标
汽车的动力性是指汽车在良好的路面上直线行驶时， 汽车的动力性是指汽车在良好的路面上直线行驶时，由汽车受到的 是指汽车在良好的路面上直线行驶时 纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。 纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。 （一）汽车最高车速Vamax 汽车最高车速 汽车最高车速是指汽车在水平、 良好的路面（混凝土或沥青） 汽车最高车速 是指汽车在水平、良好的路面 （ 混凝土或沥青 ） 是指汽车在水平 上能达到的最高行驶速度。 上能达到的最高行驶速度。 （二）汽车的加速时间t 汽车的加速时间 汽车的加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有 很大的影响。汽车通常用原地起步加速时间与 超车加速时间来衡 汽车通常用原地起步加速时间 汽车通常用 原地起步加速时间与超车加速时间来衡 量加速能力。 量加速能力 汽车的最大爬坡度i （三）汽车的最大爬坡度 max 最大爬坡度是表示汽车满载并在良好的路面上的上坡能力 是表示汽车满载并在良好的路面上的上坡能力， 最大爬坡度 是表示汽车满载并在良好的路面上的上坡能力 ， 即汽车在最低档时的最大爬坡度。 即汽车在最低档时的最大爬坡度。
3.3 发动机负荷特性与汽车燃料经济性能的关 系
车用发动机的工作负荷变化很大，可以在零到最大值之 间变化。汽车在平直路面上行驶，车速基本不变，对应地发 动机的转速n基本不变，而其负荷要随路面阻力的变化而变 化，另外，汽车的行驶车速，档位也随路面状况、交通情况 的不同而不同，所以发动机的转速也是时刻变化着的，这就 使得汽车整车的性能分析变得十分复杂。 评价汽车运行经济性能的指标是汽车的百公里油耗值 百公里油耗值 Q100。它与发动机功率Pe，比油耗be以及车速Va之间具有下述 关系。 Q100=100Pebe/Va
η iη m
3.2 柴油机的负荷特性
柴油机的负荷特性与汽油机具有相似的形态，如图4-2所示。
柴油机的负荷调节方式为“质调节”，即通过改变循环 喷油量调节负荷。随着负荷的增加，循环供油量增加，α值 减小，柴油机油气混合不均匀度增加，燃烧不完全程度增大， ηi 下降，而且大负荷时，不完全燃烧及补燃增加，ηi 下降较 快，ηm则随负荷的增大而增大，ηi、ηm综合作用使得柴油机 的be(ge)曲线在中等负荷区变化较为平缓，负荷较低时，ηm 小，be较大，高负荷时ηi下降迅速，be也会增大。
2.1 汽油机的速度特性
图3-1 汽油机不同节气门开度（负荷）时的速度特性曲线
1、扭矩曲线Ttq=fm(n) 、扭矩曲线
如图3-1所示，扭矩曲线是一条上凸的曲线，在n=nm时， η Ttq = K 2 i η mη v ，可知Ttq随转速n的 扭矩达到最大值，根据公式 变化决定于 η i η mη v 随n的变化。 α
图3-4 汽车发动机理想的速度特性
3 内燃机的负荷特性
内燃机负荷特性是指发动机转速不变的条件下， 内燃机负荷特性 其他性能参数（主要是经济性指标）随负荷（油门 或节气门开闭）而变化的关系。汽车在实际运行时， 除超车、爬坡等运行工况下油门全开外，大部分工 况是发动机在中等负荷区工作，车速基本不变，但 由于道路阻力的变化，使得油门（或节气门）开度 随时发生变化，以适应外界阻力的变化，因此，发 发 动机的负荷特性对汽车运行性能具有重大的影响。 动机的负荷特性对汽车运行性能具有重大的影响。 通常用发动机的负荷特性来分析汽车燃料经济性的 好坏，而用发动机的外特性分析汽车的动力性能。 （汽车的动力性能主要用发动机的外特性来反映）。