第八章发动机与整车性能匹配(第22次课)

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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
100%bemin 110%bemin
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) 车速、牵引力与所需发动机功率之间的关系:
由 Pe Ttq n / 9550,FK Ttqiki0 / r,
n
2.654
i0 r
ik va
Pe
FK nr
9550 iki0
2.779
FK va
10 4
3) 汽车百公里油耗:
q100
100B
f va
B Pebe /1000
Pe pmeiVs n / 30
W:汽车总重量(kg)f:
平坦路面上: Ff fW 轮胎的滚动阻力系数
2) FW: 空 气 阻 力
车速va时:
FW
CD
Av
2 a
21.15
A:汽车正投影面积m2 CD:空气阻力系数
准确测量f和CD是确定稳定行驶所需牵引力的基础
3)Fi:坡道阻力
路面坡度倾斜角为时,克服自身重量引起的爬
坡阻力: Fi W sin
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。
无级变速
变速比及档位数受变速器结构的限制 CVT
6
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。
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;
电磁
起步时没有抖动和冲击性。
20
21
机械
19
22
18
17
23
24
液压
可按几何级数公比法确定: 几何公比,挡位数k
in in1 q
q (k 1) imax / imin
5)轮胎的选择
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
结构:万向节相对位置不断变化的两根轴之间 传递动力。
4)主减速器:进一步增大减速比放大驱动转矩, 调节转速;将曲轴旋转方向改变成车轮旋转方向。 使变速器小型紧凑。
单 级 :i0 3.5 ~ 6.7
3
i0过大外壳尺寸增加,离 2 地间隙,通过性.
双 级 :i0 6 ~ 10
1
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。
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。
特性上评价常用档位和常用工况下各种排放 物的水平 根据排放法规规定的试验工况。
通过匹配,分析存在的问题提出改进的有效 途径和措施。
§8-4 整车性能的改进途径
改善汽车百公里油耗的措施: ➢ 满足动力性的前提下,尽可能选用小排量发 动机。小排量化的发展趋势。 ➢ 在汽车适用范围内满足牵引力及动力性要求 的前提下,尽可能减小传动比。 ➢ 改进发动机的性能。
爬坡能力:在良好路面上克服Ff、FW后的余力,
在等速下所能爬坡的最大坡度。
4)Fj:加速阻力:水平路面上加速运行时
Fj (W W )a / g
W:汽车总重量
ΔW:旋转部分等效重量
§8-3 发动机与传动装置性能匹配
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: ➢当传动比确定后,车速与发动机转速成正比。
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
Pe
1
( Wf 3600
va max
CD A 21.15
va3
max
)
货车:最高车速及加速性要求低,估算时,可 忽略空气阻力:
Pe
1
Wf 3600 va max
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:
318.3 pmeVh i
1挡 2挡
T/N·m
变速时的扭矩特性 牵引力与E/G转矩:
FK Ttqik i0 / r
3挡 4挡
/(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
FK
Ff
Fi FW
Fj
Ttqik io
r
1) Ff : 轮 胎 滚 动 阻 力
最高档
it
i0
iK
i0: 逐 减 速 比 iK: 变 速 器 速 比
当iK 1 直接挡时,汽车最小传动比为:
it min i0
最高挡为超速挡iKmin时,
it min i0 iK min
在选择iKmin时,主要考虑两方面因数:
① 最高挡爬坡能力和加速能力具有足够的最高
挡最大动力因数:
§7-2 发动机的负荷特性
上次课内容回顾
负荷特性:n不变,经济性随负荷的变化规律。 一、汽油机的负荷特性
负荷,节气门开度,Pi , A/F不变,残余废气系数;
所以,i ,m
be=K3/(i m ) ;
大负荷时: 加浓A/F=12.5,燃烧不完全, i ,使be 。
二、柴油机负荷特性
负荷喷油量Δb ,Pe ,空气量不变,A/F 质调节
§7-4 万有特性
特点:在pme~n的平面坐标上,同时表示多种性能
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
第八章 发动机与整车性能匹配
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。
对负荷变化敏感。 3)柴油机油耗曲线缓慢、宽,又低。 结论:柴油机这种纸调节方式的经济性比汽油机量
调节方式好;且较适应负荷的变化。
§7-3 发动机的速度特性
上次课内容回顾
速度特性:在正常工作条件下,负荷一定,性能 指标随n的变化规律。
根据不同负荷条件:分为外特性和部分速度特性
一、汽油机的速度特性
1、外特性:代表各转速下的最大做功能力。
1)、 Ttq历程分析 2)、 Pe历程分析 3)、 be历程分析
(vim)max时 TtqMax(vmax)
Pe
be Ttq
TtqnMax时 PeMax
2、部分速度特性:
(im)max时 be Min
§7-3 发动机的速度特性
上次课内容回顾
二、柴油机的速度特性
be随转速变化平缓柴油机经济性好的原因之一。
达到控制目的改善高低速充气效率。
2
2
2
1 1
3Leabharlann 1配气相位的可变技术: 充气效率:进气迟关角及气门升程高低速性能 MIVECMD:休缸控制 VVT-i进气迟关角:重叠角内部EGR 燃烧方式:FVVT配气相位及气门升程全程可变 实现负气门重叠角内部EGR HCCI/CAI
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:
经济性匹配时,要求常用档下行驶时E/G工作 领域接近100%曲线,或在(100%~110%)bemin范 围内。
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。
Ttq
q100 pmebe pme Ttq FK
确定行驶条件,Fk一定,E/G常用工况下的 be是q100的重要措施相对外特性上的bemin
一、发动机性能的改进
➢改善万有特性形状的主要措施:就是改善不
同负荷下的发动机高低速性能,如
可变进气系统技术:可变进气管长度
可变配气相位
进气管可变:根据不同n,改变旋转件转角位置
措施:对有级变速,尽可能用高档; 优化传动比:适当减小主减速比但对 Ttq放大倍数降低 改善发动机常用工况区经济性
➢ 动力性评价:动力性的评价 指标
最高车速:在水平良好路面上最高档行驶时,所 能达到的最高车速。最高档位下牵引功率线与 行驶阻力曲线交点所对应的车速。
汽车加速时间:原地起步加速时间与超车加速时 间表示。
Wf
CD A (0.377 rn )2
21.15
ik maxio
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:
100km/h
80km/h 60km/h 40km/h
原地起步加速时间:
车速从0km/h加速到
Akm/h时连续换档加
速时间表示。
A=
90km/h 80km/h
60km/h
超车加速时间:直接档行驶时从50 km/h加速到B km/h所需要的时间。
100km/h
B=
汽车的加速能力与各档位下的后备功率有关。
不完全燃烧i ;
中小负荷区,影响不大;
大负荷区,A/F 的,使i ;m 变化规律与汽油机相同
负荷,m ;m i Max时,beMin
§7-2 发动机的负荷特性
三、汽油机/柴油机负荷特性区别
上次课内容回顾
1)因负荷调节方式不同:量调和质调i随负荷变
化规律相反。 2)汽油机油耗随负荷变化曲线比柴油机陡经济性
vaM : 对应Ttq点转速nM的车速
D0 max
(Ttq max
it min r
CD A 21.15
v
2 aM
)/W
② 从整车匹配观点确定最高变速比;根据路况选定 io和轮胎半径r后,使最高档行驶于平路时的牵引功 率曲线与E/G外特性曲线交于额定功率点。
pmeiVh
7.96
ik
max
r
io
iI
N r Ttq max i0
=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
iI
0.377nmin r va 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
q100
Pebe
10 f va
0.00884 iVs
f
ik i0 pmebe r
4)传动效率及传动损失
Pe PT 100 %
Pe
Pe : E/G输 出 功 率 ;PT : 传 动 系 统 内 部 功 率 损 失
➢ 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
发动机工作经济区:
三、汽油机/柴油机速度特性比较
1)适应系数
转矩储备系数 只表示不换档条件下爬坡能力、克服短期超载能力 转速储备系数
表示额定转速到最大转矩转速之间的适应宽度
适应系数
因柴油机转矩随转速变化特性平缓
tqn柴
tqn汽
§7-3 发动机的速度特性
上次课内容回顾
三、汽油机/柴油机速度特性比较 2)最高转速 汽油机限制最高转速; 柴油机最高转速很高。 3)经济性:柴油机高
➢最大爬坡能力:汽车满载时在良好的路面上所能 爬坡的最大坡度来表示。
直接档最大爬坡度表示汽车的超载能力。
➢ 动力因素D:评价不同类型、不同排量汽车单位
质量所能克服的道路阻力的能力和加速能力。
D FK FW mg
T
FK
P
FK: 牵 引 力 FW: 行 驶 阻 力
FW nM
FWP n
nN
➢ 排放特性: CO、HC、NOx以及烟度排放特性表示的万有
FK max F f Fi max
iI
W max r Ttq max i0
FK
max
Ttq
m
i
ax
I
r
i0
最大坡度角
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
Ttq max iI i0 N ,
r
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