第3章汽车动力装置参数的选定
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汽车理论
第一节 第二节
目录
发动机功率的选择
最小传动比的选择
第三节
最大传动比的选择
传动系档数与各档传动比
第四节
的选择
利用燃油经济性-加速时间曲
第五节
Baidu Nhomakorabea
线确定动力装置参数
计算机仿真技术在发动机-整车 第六节 系统性能匹配优化中的应用简介
第一节 发动机功率的选择
设计中经常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功 率。最高车速虽然仅是动力性中的一个指标, 但它实质上也反映了汽车的 加速能力与爬坡能力。这是因为最高车速越高, 要求的发动机功率越大, 汽 车后备功率大, 加速与爬坡能力必然较好。
第一节 发动机功率的选择
不少国家还对车辆应有的最小比功率做出了规定, 以保证路上行驶车 辆的动力性不低于一定水平, 防止某些性能差的车辆阻碍车流。
总之, 对于货车, 可以根据同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数 据, 初步选择其发动机功率。
我国有关大客车的标准明确规定了最高车速与功率的数值, 可以作为 初步确定其发动机功率的依据。例如交通部行业标准JT/T 325—2013 中规 定, 高三级( 即最高级)大型客车(车身长度>9m) 的、比功率应不小于13kW / t。
图3-1d 所示为1996 年奔驰汽车公司的Actros 长途运输用重型货车族系 比功率与其总质量的关系图。该货车族系的单车总质量有18t、20t、25t、 26t、32t 与33t 共六种; 作为半挂或全挂列车使用时, 最大列车总质量均为 40t。该族系中有七种不同功率的发动机, 其功率分别为230kW、260kW、 290kW、315kW、350kW、390kW 与420kW。以单车总质量18t 的货车为例, 它可以装备上述之一的发动机, 其轴距为3600~6000mm 共六种, 驱动形式 有4×2、4×4 两种。18t 货车包含一般货车、自卸车与半挂牵引车三种。 25t 货车为3 轴, 驱动形式为6×2。26t 货车亦为3 轴, 驱动形式为6×4。32t 货车为4 轴, 驱动形式为8×4, 前四轮转向。33t 为3 轴, 驱动形式为6×4。 Actros 重型货车族系可以从各个方面来满足客户的不同要求。
式中, ig 为变速器的传动比; i0 为主减速器的传动比; ic 为分动器或副变速器 的传动比。
普通汽车没有分动器或副变速器, 若装有三轴变速器且以直接档作为 最高档时, 传动系的最小传动比就是主传动比i0 ; 如变速器的最高档为超速 档, 则最小传动比应为变速器最高档传动比与主传动比的乘积。二轴变速 器没有直接档, 最小传动比为最高档传动比与i0 的乘积。
第一节 发动机功率的选择
轿车行驶车速高, 且不同轿车动力性能 相差可以很大, 其最高车速在125 ~ 300km /h 之间。根据式( 3-2), 绘出f/ηT= 0. 02,CD A/mηT= 4×10-4 ~ 10-3 m2 / kg 时的比功率曲 线,如图3-2 所示。利用英国1997 年《Autocar》 杂志中的数据, 图3-2 中标出了一批当代轿车 的比功率值。利用这些数值点形成的区域, 可以根据设计轿车的总质量、预期的最高车 速, 大体确定发动机的功率。
式中, m 为汽车总质量(kg)。
第一节 发动机功率的选择
各种货车的f、ηT 及CD 值大致相等且最高车速也相差不多, 但总质量变 化范围很大。货车最高车速为100km / h 左右。一辆中型货车的比功率约为 10kW / t, 其中用以克服滚动阻力功率的, 即式(3-2) 第一项, 约占2/ 5。显然, 对于各类货车, 式(3-2) 第一项的数值大体一样。式(3-2) 中第二项是克服空 气阻力功率的部分, 它随A / m 而变化, 货车总质量增大时, 迎风面积增加有 限, 故第二项将随着总质量的增加而逐步减小。因此, 不同货车的比功率随 其总质量的增大而逐步减小, 但大于单位质量应克服的滚动阻力功率。图31a 给出了东风汽车公司、跃进汽车公司生产的货车及几种国产微型货车和 金杯轻便客货两用车的比功率与其各自总质量的关系。图3-1b 所示为根据 《1995—1996 日本自动车がイドブツク》中的部分数据绘制的货车比功率与总 质量的关系图, 其数值稍高于图3-1a 中的数值。这是由于两个国家的道路、 交通条件有差别, 因而对车辆的要求不一样。图3-1c 所示为根据参考文献中 10 个国家40 多种重型货车数据画出的比功率与其总质量的关系图。
第一节 发动机功率的选择
图3-1 货车比功率与其总质量的关系 a) 东风、跃进汽车公司等生产的货车 b) 日本货车
c) 重型货车 d) Actros 货车族系
第一节 发动机功率的选择
图3-1a、b、c 表明货车的比功率是随其总质量的增大而逐步变小的, 一般货车的比功率约为10kW / t。小于2~3t 的轻型货车常是轿车或微型旅 行车的变型车, 动力性能很好, 比功率很大。重型货车、汽车列车的最高速 度低, 比功率较小。
若给出了期望的最高车速, 选择的发动机功率应大体等于但不小于以 最高车速行驶时行驶阻力功率之和, 即
第一节 发动机功率的选择
在给定m、CD 、A、f、ηT 之值后, 便能求出应有功率的数值。 在实际工作中, 还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定 发动机应有功率。汽车比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率, 比功 率的常用单位为kW / t, 可由式(3-1) 求得汽车比功率为
三辆多用途车的平均uamax 为185km / h, 五辆吉普车为103km / h, 六辆 跑车的平均uamax值达288km / h。
第二节 最小传动比的选择
汽车大多数时间是以最高档行驶的, 即用最小传动比的档位行驶。因 此, 最小传动比的选定是很重要的。
传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积, 即 it = ig i0 ic
图3-2 轿车的比功率曲线
第一节 发动机功率的选择
轿车的最高车速, 随着年代的不同而逐步提高。可以从1997 年 《Autocar》杂志中的数据, 了解当代轿车最高车速的数值。共试验了100 辆轿车, 最高的uamax 为322km / h, 最低的为138km / h, 平均为211km / h。若 将车辆分作一般轿车、多用途车(MPV)、吉普车与跑车四类, 则一般轿车的 平均uamax 值见表3-1。
第一节 第二节
目录
发动机功率的选择
最小传动比的选择
第三节
最大传动比的选择
传动系档数与各档传动比
第四节
的选择
利用燃油经济性-加速时间曲
第五节
Baidu Nhomakorabea
线确定动力装置参数
计算机仿真技术在发动机-整车 第六节 系统性能匹配优化中的应用简介
第一节 发动机功率的选择
设计中经常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功 率。最高车速虽然仅是动力性中的一个指标, 但它实质上也反映了汽车的 加速能力与爬坡能力。这是因为最高车速越高, 要求的发动机功率越大, 汽 车后备功率大, 加速与爬坡能力必然较好。
第一节 发动机功率的选择
不少国家还对车辆应有的最小比功率做出了规定, 以保证路上行驶车 辆的动力性不低于一定水平, 防止某些性能差的车辆阻碍车流。
总之, 对于货车, 可以根据同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数 据, 初步选择其发动机功率。
我国有关大客车的标准明确规定了最高车速与功率的数值, 可以作为 初步确定其发动机功率的依据。例如交通部行业标准JT/T 325—2013 中规 定, 高三级( 即最高级)大型客车(车身长度>9m) 的、比功率应不小于13kW / t。
图3-1d 所示为1996 年奔驰汽车公司的Actros 长途运输用重型货车族系 比功率与其总质量的关系图。该货车族系的单车总质量有18t、20t、25t、 26t、32t 与33t 共六种; 作为半挂或全挂列车使用时, 最大列车总质量均为 40t。该族系中有七种不同功率的发动机, 其功率分别为230kW、260kW、 290kW、315kW、350kW、390kW 与420kW。以单车总质量18t 的货车为例, 它可以装备上述之一的发动机, 其轴距为3600~6000mm 共六种, 驱动形式 有4×2、4×4 两种。18t 货车包含一般货车、自卸车与半挂牵引车三种。 25t 货车为3 轴, 驱动形式为6×2。26t 货车亦为3 轴, 驱动形式为6×4。32t 货车为4 轴, 驱动形式为8×4, 前四轮转向。33t 为3 轴, 驱动形式为6×4。 Actros 重型货车族系可以从各个方面来满足客户的不同要求。
式中, ig 为变速器的传动比; i0 为主减速器的传动比; ic 为分动器或副变速器 的传动比。
普通汽车没有分动器或副变速器, 若装有三轴变速器且以直接档作为 最高档时, 传动系的最小传动比就是主传动比i0 ; 如变速器的最高档为超速 档, 则最小传动比应为变速器最高档传动比与主传动比的乘积。二轴变速 器没有直接档, 最小传动比为最高档传动比与i0 的乘积。
第一节 发动机功率的选择
轿车行驶车速高, 且不同轿车动力性能 相差可以很大, 其最高车速在125 ~ 300km /h 之间。根据式( 3-2), 绘出f/ηT= 0. 02,CD A/mηT= 4×10-4 ~ 10-3 m2 / kg 时的比功率曲 线,如图3-2 所示。利用英国1997 年《Autocar》 杂志中的数据, 图3-2 中标出了一批当代轿车 的比功率值。利用这些数值点形成的区域, 可以根据设计轿车的总质量、预期的最高车 速, 大体确定发动机的功率。
式中, m 为汽车总质量(kg)。
第一节 发动机功率的选择
各种货车的f、ηT 及CD 值大致相等且最高车速也相差不多, 但总质量变 化范围很大。货车最高车速为100km / h 左右。一辆中型货车的比功率约为 10kW / t, 其中用以克服滚动阻力功率的, 即式(3-2) 第一项, 约占2/ 5。显然, 对于各类货车, 式(3-2) 第一项的数值大体一样。式(3-2) 中第二项是克服空 气阻力功率的部分, 它随A / m 而变化, 货车总质量增大时, 迎风面积增加有 限, 故第二项将随着总质量的增加而逐步减小。因此, 不同货车的比功率随 其总质量的增大而逐步减小, 但大于单位质量应克服的滚动阻力功率。图31a 给出了东风汽车公司、跃进汽车公司生产的货车及几种国产微型货车和 金杯轻便客货两用车的比功率与其各自总质量的关系。图3-1b 所示为根据 《1995—1996 日本自动车がイドブツク》中的部分数据绘制的货车比功率与总 质量的关系图, 其数值稍高于图3-1a 中的数值。这是由于两个国家的道路、 交通条件有差别, 因而对车辆的要求不一样。图3-1c 所示为根据参考文献中 10 个国家40 多种重型货车数据画出的比功率与其总质量的关系图。
第一节 发动机功率的选择
图3-1 货车比功率与其总质量的关系 a) 东风、跃进汽车公司等生产的货车 b) 日本货车
c) 重型货车 d) Actros 货车族系
第一节 发动机功率的选择
图3-1a、b、c 表明货车的比功率是随其总质量的增大而逐步变小的, 一般货车的比功率约为10kW / t。小于2~3t 的轻型货车常是轿车或微型旅 行车的变型车, 动力性能很好, 比功率很大。重型货车、汽车列车的最高速 度低, 比功率较小。
若给出了期望的最高车速, 选择的发动机功率应大体等于但不小于以 最高车速行驶时行驶阻力功率之和, 即
第一节 发动机功率的选择
在给定m、CD 、A、f、ηT 之值后, 便能求出应有功率的数值。 在实际工作中, 还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定 发动机应有功率。汽车比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率, 比功 率的常用单位为kW / t, 可由式(3-1) 求得汽车比功率为
三辆多用途车的平均uamax 为185km / h, 五辆吉普车为103km / h, 六辆 跑车的平均uamax值达288km / h。
第二节 最小传动比的选择
汽车大多数时间是以最高档行驶的, 即用最小传动比的档位行驶。因 此, 最小传动比的选定是很重要的。
传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积, 即 it = ig i0 ic
图3-2 轿车的比功率曲线
第一节 发动机功率的选择
轿车的最高车速, 随着年代的不同而逐步提高。可以从1997 年 《Autocar》杂志中的数据, 了解当代轿车最高车速的数值。共试验了100 辆轿车, 最高的uamax 为322km / h, 最低的为138km / h, 平均为211km / h。若 将车辆分作一般轿车、多用途车(MPV)、吉普车与跑车四类, 则一般轿车的 平均uamax 值见表3-1。