整车动力选型匹配

2、发动机特性
内燃机的特性是内燃机性能的综合反映。特性的形式有 很多：内燃机调速特性与调整特性(如点火提前角调 整特性、供油提前角调整特性) ，负荷特性、速度特 性、万有特性等。 由于内燃机是为其他动力装置或工作机械提供动力的， 相互之间的配合特性不仅涉及到工作机械的性能，也 与内燃机本身的特性密切相关。 对内燃机的特性及其匹配进行研究，不仅是为了评价内 燃机的性能，为正确、合理地选用内燃机提供依据， 同时，还可以通过对影响内燃机特性各种因素的分析。 提出改进特性以适应匹配要求的各种技术措施，以优 化整个动力装置的性能。
发动机先进技术：





ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
MPI 多点燃油喷射 VVT 可变气门正时（Variable Valve Timing） TCI 增压中冷（Turbo Charged Intercooled） ETC 电子节气门（Electronic Throttle Control） CAI 可控均质燃烧 HCCI 均质压燃（Homegen Charge Compression Ignition） AIS 空气喷射系统（Air-assisted Injection System）
发动机的选型匹配：
主要表现为

动力性匹配 经济性匹配
(—)汽车的驱动力

汽车发动机输出的转矩，经传动 系作用在汽车的驱动轮上，受力 简图如图8—10所示。 从中可以 看出，作用在驱动轮上的转矩Ttq 使车轮对路面产生一个圆周切向 力F0，即车轮对道路的作用力； 而道路对车轮的反作用力Ft是驱 动汽车行驶的外力，通常被称为 汽车的驱动力，它与F0大小相等、 方向相反。如车轮半径为r，则汽 车的驱动力为
二、发动机的选型
三、发动机特性匹配
一、布置空间的要求
动力总成在整车中的布置位置：
1、前置；
2、后置；
3、横置前驱； 4、纵置后驱； 5、前横置四驱；6、纵置四驱。
一、布置空间的要求

动力总成在整车中的布置位置：
一、布置空间的要求
一、布置空间的要求
动力输出点满足整车要求（保持与原车一致），各间隙满足要求。 图示为V22原车布置空间：
的分力称为空气阻力。在汽车行驶范围内，空气 阻力大致与气流相对速度的动压力成正比，比例 系数就是空气阻力系数Cd(一般小于1)，即
Fw
式中，ρ为空气密度(kg／m3)；A为汽车行驶方向
1 C D Au 2 r 2
的迎风面积(投影面积)(m2)；ur为气流的相对速 度(m/s)，在无风时即为汽车的行驶速度ua。 如将速度单位用km／h表示，并代入常温下的空 气密度ρ＝1．2258 kg／m3，则有 2 C Au （8—28） F D a
汽车的功率平衡
2 C D Au a du fcos sin 21.15W g dt
发动机输出功率与车速的关系曲线， 是根据发动机外特性以及车速与发 动机转速的转换关系得到的：可见， 在不同捎位时，发动机输出的最大 功率不变，只是各挡发动机功率曲 线所对应的车速不同。低速挡时车 速低，所对应的速度变化区域窄； 高速挡时车速高，所对应的车速变 化区域宽(比较图中的曲线Pe1和 Pe3)
发动机结构型式：
型式：直列、V型、W型
缸数：3缸、4缸、6缸、8缸。。。 凸轮轴位置：侧置、顶置：SOHC、DOHC 气门数：每缸2气门、4气门、5气门 燃油喷射：SFI、MPI、PGM-FI、CRDi 配气：VVT、可变进气长度、TC、TCI
发动机基本参数：

功率、转速、扭矩

i
dt
驱动力特性

汽车的行驶方程式
T tq i k i 0 t r

表明了汽车行驶的驱动力和外界阻力之间的相互 关系。当发动机的速度特性(外特性)、变速器的 传动比ik、主减速比i0、传功效率ηt、空气阻力系 数CD、汽车迎风面积A以及车辆总质量m等初步 确定后，便可利用行驶方程式分析汽车沿典型路 面的行驶能力，确定汽车在节气门全开时可能达 到的最高车速、加速能力和爬坡能力等，即确定 汽车的动力性能。
万有特性
由了负荷特性可以直观地显示发动机在不同负 荷下运转的经济性以及排温等参数，且比较容 易测定，因而在内燃机的调试过程中，经常用 来作为性能比较的依据。由于每一 条负荷特 性仅对应内燃机的一种转速，为了满足实际应 用的要求，需要侧出不同转速下的多个负荷特 性曲线。同时，根据这些特性曲线，可以得到 发动机的另外一个重要的特性——万有特性。
Pe Ttq n


式中，Pe为有效功率，Ttq为内燃机的转矩，n为内燃机的工 作转速。 升功率、升扭矩 汽油机升功率要求：≥45kW/L 柴油机升功率要求：≥40kW/L 升扭矩未有明确要求，但通常也不小于80N.m/L，整车 动力性匹配更加关注低速区域的扭矩输出。 油耗 等速油耗，每百公里消耗的燃油，单位：L/100km 城郊工况油耗（国家油耗限值标准测试循环）
电子 风扇
前围板
一、布置空间的要求
一、布置空间的要求
一、布置空间的要求
图示为D19柴油机在V22机舱中的布置空间
二、发动机的选型
1、发动机结构 2、发动机的外特性
负荷特性、速度特性 3、发动机的万有特性
1、发动机结构
发动机的基本结构型式 发动机的基本参数 发动机的先进技术
二、汽车燃料经济性的试验方法
1．不控制的道路试验 2．控制的道路试验 3．道路循环试验 4．汽车测功机
控制因素：道路、气候、交通状况、驾驶技术
1．不控制的道路试验 例 汽车运行油耗： 时间长： 消耗大：样本大、 时间 长、距离长 数据不准：样本 2．控制的道路试验 例 海南试验场 3．道路循环试验 例 多工况循环试验：中国六 工况 等速百公里油耗：优点为 重复性好、时间少、消耗低。
有没有问题？
汽车燃料经济性及合理使用
一、汽车燃料经济性的评价指标
定义：汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作的能力。 指标：单位行程的燃料消耗量 l /100km 单位运输工作的燃料消耗量 l /100t· km Q(l / 100km) ——有效载荷量 平均运行消耗特性， 反映：车型，道路，交通，装载，气候。
行驶性能图
除了动力特性图外，汽车的行车性能图也常
常用来表示汽车的动力性能，且应用更为广 泛。其方法是：根据汽车以一定速度行驶时 所承受的全部行驶阻力，以及发动机所能发 出的最大驱动能力(即外特性上的转矩曲线)计 算出的变速器在每一挡位的驱动力，绘成曲 线，即是行车性能曲线。
Wua Pe Pf Pw Pi Pj t 3600 t 1
CD A W du Wf i ua 21.15 g dt
在汽车驱动力图上把汽车行驶中 经常遇到的滚动阻力和空气阻力也同 时给出，就形成了汽车驱动力与行驶 阻力的平衡图。从图中可以清楚地看 出不同车速时驱动力和行驶阻力之间 的关系。汽车以最高档位行驶时的最 高车速，可以通过Ft4线与Ff+Fw线的交 点来确定(图中为88km／h)。 从图上还可以看出，当车速低于 最高车速时，驱动力大于行驶阻力， 这样，汽车就可以利用剩余驱动力加 速或爬坡，或者牵引拖车。比如，当 需要在60km／h等速行驶时，驾驶员可 关小节气门开度，此时发动机沿部分 负荷速度特性工作，相应地得到虚线 所示的驱动力曲线，以使汽车达到新 的平衡。
万有特性曲线一般是以转速n为横坐标，以负荷(平均有效压力pme) 为纵坐标。在图上绘出若干条等油耗曲线和等功率曲线。两种类型 内燃机典型的万有特性如图所示。根据需要，还可在万有特性曲线 上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。


在万有特性图上，最内层的等燃油消耗率曲线相当于内燃 机运转的最经济区域，等值曲线越向外，经济性越差。 等燃油消耗率曲线的形状与位置对内燃机的实际使用经济 性能有重要的影响。 如果该曲线的形状在横向上较长，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。 如果曲线形状在纵向较长，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，油耗率变化较小。 对于汽车用内燃机，最经济区域应大致在万有特性的中间 位置，这样常用转速和负荷就可以落在最经济区域内，并 希望等燃油梢耗率曲线在横向较长。对于拖拉机以及工程 机械用内燃机，其转速变化范围较小而负荷变化范围较大， 最经济区域应在标定转速附近，并沿纵向较长。
F＝F ＋F ＋F＋F
f w i
j
1．滚动阻力
滚动阻力是指车轮沿水平面滚动时产生的各
项阻力的总和，可表示为
（8—27） 式中，W为作用于汽车上的重力；m为汽车 的总质量；f为轮胎滚动的阻力系数，可通过 经验公式进行估算。
Ff fW fmg
2．空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上
4．汽车测功机 例 转鼓试验台 优点： ①条件控制，数据准确、方便； ②不受气候条件限制； ③可测多个参数如排放； ④质量法、体积法均可。 缺点： ①空气阻力、滚动阻力是模拟的； ②惯性力也不精确； ③冷却条件不一样。
三、汽车燃料经济性的计算方法
1．等速行驶工况燃油消耗量的计算 1 g e ， 阻力功率 P 已知：万有特性 n m ( Pf Pw ) Pg
从图8—18中可知，最高挡时与发动机最 大功率相对应的车速一般等于或稍小于最 高车速。从功率平衡图上也可以分析出后 备功率的大小。当汽车在良好的水平路面 以车速等速行驶时，汽车的阻力功率为 (图8—18)。此时，驾驶员并不需要将节 气门全开而仅需维持部分开度、使发动机 的功率曲线如图中的虚线所示，以维持汽 车的等速行驶。发动机在此车速下所能发 出的最大功率为 ac ，两者之差为 ab ，称 为后备功率。在一般情况下，维持汽车等 速行驶所需的发动机功率并不大，发动机 油量调节机构位置在油量较低的位置；当 需要爬坡或加速时。驾驶员向加油方向调 整油量调节机构，使汽车的后备功率充分 发挥作用。显然，汽车的后备功率越大， 汽车的动力性能越好。
w
21.15
3．坡道阻力
当汽车沿坡道上坡行驶时，还需克服与道路坡度 有关的阻力。这项阻力实际上是汽车重力在平行 于地面方向的分力，通常称为坡道阻力。 Fi Wsin
Ff fWcos F Ff Fi Wfcos sin
F Wf i
4、加速阻力
Ft F0
Ttqt r
(二)汽车的行驶阻力
汽车在水平路面上等速行驶时，必须克服来 自行驶道路的滚动阻力和来自空气的空气阻 力，分别用符号Ff和Fw表示。此外，当汽车 在上坡行驶时，还必须克服汽车重力沿坡道 的分力(称为坡道阻力)，以Fi表示；同时汽车 在加速行驶时还必须克服惯性力(称为加速阻 力)，以Fj表示。因此，汽车的总行驶阻力为 (8—26)
发动机选型匹配
整车性能对动力总成的要求 动力总成布置空间 发动机的选型
发动机的特性匹配
整车性能
整车对发动机的性能要求： 1、动力特性 加速时间（0－100km/h） 爬坡性能 最高车速 2、经济性 油耗（百公里等速、综合工况） 3、噪声、排放 相应法规要求
整车匹配
一、布置空间的要求
汽车在行驶过程中，无论加速或减速都要承受惯性 阻力，这一阻力统称为加速阻力，它等于汽车质量 和加速度的乘积。由于惯性力是由平移质量和旋转 质量两部分引起的，而旋转质量难以进行计算，为 简化起见引入旋转部分等效质量换算系数δ(δ＞1)， 以便将旋转质量转化为平移质量。如将汽车相对于 路面的行驶速度记为u，汽车的加速度为 ，那 du 么加速阻力为 dt du （8—32） F m
上边界线3为内燃机油量控制 机构处于最大位置时，不同 转速下内燃机所能发出的最 大功率 －
外特性曲线
左侧边界线为内燃机最低稳定工 作转速nmin限制线，低于此转速 时，由于曲轴飞轮等运动部件储 存能量较小，导致转速波动大， 内燃机无法稳定工作
右侧边界线为最高转速nmax限 制线，受到转速过高所导致的 惯性力增大、机械摩擦损失加 剧、充量系数下降、工作过程 恶化等各种不利因素的限制