整车匹配计算(改).ppt
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1、整车与发动机匹配技术整车与发动机匹配技术 目录第一部分第一部分 汽汽车基基础知知识第二部分第二部分 发动机基本性能知机基本性能知识第三部分第三部分 发动机与汽机与汽车的的动力性匹配力性匹配第四部分第四部分 发动机与汽机与汽车的的经济性匹配性匹配第五部分第五部分 整整车模模拟计算及算及应用用第一部分第一部分 汽车基础知识汽车基础知识一、汽一、汽车的定的定义汽汽车是借助于自身的是借助于自身的动力装置力装置驱动,且具有,且具有4 4个(或个(或4 4个以个以上)上)车轮的非的非轨道无架道无架线车辆二、汽二、汽车的的类型型根据新国根据新国标GB/T3730.1-2001GB/T3730.1-2001规
2、定,汽定,汽车分分为乘用乘用车和商用和商用车两大两大类。乘用。乘用车是主要用于是主要用于载运乘客及随身行李和运乘客及随身行李和(或)(或)临时物品的汽物品的汽车,包括,包括驾驶员座位在内最多不超座位在内最多不超过9 9个座位;商用个座位;商用车是指在是指在设计和技和技术特性上用于运送人特性上用于运送人员和和货物的汽物的汽车。乘用车商用车三、国产汽车产品型号编制规则三、国产汽车产品型号编制规则汽车型号由拼音字母和阿拉伯数字组成、分为首、中和尾部汽车型号由拼音字母和阿拉伯数字组成、分为首、中和尾部3 3部分部分首部由首部由2-32-3个拼音字母组成,是识别企业的代号个拼音字母组成,是识别企业的代号
3、中部由中部由4 4位阿拉伯数字组成,分为首位、中间两位和末位数字位阿拉伯数字组成,分为首位、中间两位和末位数字3 3部分部分例如:例如:CA1091CA1091表示一汽生产的总质量约表示一汽生产的总质量约9 9吨的第吨的第2 2代货车。代货车。首位数字表示车辆类别首位数字表示车辆类别中间两位表示汽车主要特征中间两位表示汽车主要特征末位数字末位数字1 1载货汽车载货汽车表示汽车的总质量表示汽车的总质量*(t)t)例如:例如:CA5312XXYP21K2L2T4BECA5312XXYP21K2L2T4BE(一汽生产的箱式货车)(一汽生产的箱式货车)表示企业自定序号表示企业自定序号2 2越野汽车越野
4、汽车3 3自卸汽车自卸汽车4 4牵引汽车牵引汽车5 5专用汽车专用汽车6 6客车客车表示车辆总长度表示车辆总长度*例如:例如:宇通宇通ZK6118HGZK6118HG7 7轿车轿车数字数字0.1L0.1L表示发动机工作容积表示发动机工作容积例如:例如:红旗红旗CA7226LCA7226L8 8(暂缺)(暂缺)9 9半挂车或专用半挂车半挂车或专用半挂车表示汽车的总质量(表示汽车的总质量(t)t)载货车越野车自卸车牵引车专用车客车轿车半/长挂车四、汽四、汽车总体构造体构造汽汽车通常由通常由发动机、底机、底盘、车身和身和电气气设备4 4部分部分组成成发动机的作用是使机的作用是使输进气缸的燃料燃气缸的
5、燃料燃烧而而发出出动力力底底盘接受接受发动机的机的动力、使汽力、使汽车产生运生运动、并保、并保证驾驶员的操的操作作纵正常行正常行驶。底。底盘由由传动系系统、行、行驶系系统、转向系向系统、制、制动系系统组成成车身是身是驾驶员的工作的工作场所,也是装乘客和所,也是装乘客和货物的地方物的地方电气系气系统包括包括电源源组、发动机起机起动系系统和点火系和点火系统、汽、汽车照明照明和信号装置、和信号装置、仪表、表、导航系航系统、电视、音响、音响、电话等等电子子设备、微微处理机、中央理机、中央计算机及各种人工智能的操算机及各种人工智能的操纵装置等装置等汽汽车的布置行式的布置行式发动机前置、后机前置、后轮驱动
6、:传统布置形式大多数布置形式大多数货车、部分客、部分客车发动机前置、前机前置、前轮驱动:轿车上盛行上盛行发动机后置、后机后置、后轮驱动:大中型客:大中型客车盛行盛行发动机中置、后机中置、后轮驱动:大多数跑:大多数跑车和和赛车、部分大中型客、部分大中型客车全全轮驱动:越野:越野车 货车的总体构造货车的总体构造五、汽五、汽车的的结构特征和技构特征和技术参数参数1 1、主要尺寸参数:、主要尺寸参数:总长、总宽、总高、高、轴距、距、轮距、前距、前悬、后、后悬、最、最小离地角、接近角、离去角小离地角、接近角、离去角2 2、质量参数:整量参数:整车装装备质量、最大装量、最大装载质量、最大量、最大总质量、最
7、大量、最大轴载质量量3 3、性能参数:最高、性能参数:最高车速、最大爬坡度、最小速、最大爬坡度、最小转弯半径、平均燃油消耗弯半径、平均燃油消耗量、量、驱动方式(方式(车轮总数数驱动轮数或数或轮轴总数数驱动轴数)数)六、汽六、汽车行行驶的基本原理的基本原理 要使汽要使汽车行行驶,必,必须具具备两个基本行两个基本行驶条件:条件:驱动条件和附着条件条件和附着条件1 1、驱动条件条件 汽汽车必必须有足有足够的的驱动力以克服阻力:汽力以克服阻力:汽车驱动力由力由发动机机产生。生。发动机机发出出经由由传动系系统传到到车轮上的上的转矩矩Mi,力,力图使使车轮旋旋转。由此,在。由此,在驱动轮与地面接触与地面接
8、触处向地面施加一个力向地面施加一个力Fo、其数、其数值为Mi与与车轮半径之比:半径之比:Fo=Mi/r 与此同与此同时地面地面对车轮施加一个数施加一个数值与与Fo相等、方向相反的反作用力相等、方向相反的反作用力Ft。Ft 就就是是驱动力。力。汽汽车行行驶总阻力阻力F 包括包括滚动阻力阻力Ff、空气阻力空气阻力Fw、上坡阻力上坡阻力Fi F=Ff+Fw+Fi滚动阻力主要是由阻力主要是由车轮滚动时轮胎与路面胎与路面变形而形而产生,空气阻力是生,空气阻力是由于汽由于汽车行行驶时与其周与其周围空气的相互作用而空气的相互作用而产生、上坡阻力是汽生、上坡阻力是汽车重力重力沿坡道的分力。沿坡道的分力。汽汽车
9、行行驶的的过程、是程、是驱动力是否能克服各种阻力的交替力是否能克服各种阻力的交替变化化过程:程:当当Ft=F 时,汽,汽车匀速行匀速行驶;当;当Ft F 时、汽、汽车速度增加,同速度增加,同时空气空气阻力亦随阻力亦随车速的增加而急速的增加而急剧加大,在某个加大,在某个较高速度高速度处达到新的平衡然后达到新的平衡然后匀速行匀速行驶;当;当Ft F 时、汽、汽车减速甚至停减速甚至停驶。这时要要维持持较高的高的车速速就要加大就要加大发动机的机的输出功率或将出功率或将变速器速器换入入较低的档位以低的档位以维持持较大的大的驱动力力2、附着条件、附着条件驱动力的最大力的最大值发动机可能机可能发出的最大出的
10、最大转矩和矩和变速器速器换入最低档入最低档时的的传动比、比、另一方面又受到另一方面又受到轮胎与地面的附着作用的限制胎与地面的附着作用的限制当汽当汽车在平整硬路面在平整硬路面车轮的附着作用是由于的附着作用是由于轮胎与路面存在摩擦力。胎与路面存在摩擦力。这个摩个摩擦力防碍擦力防碍车轮滑滑动,使,使车轮能能够正常地向前正常地向前滚动并承受路面的反作用力并承受路面的反作用力驱动力。如果力。如果驱动力大于摩擦力,力大于摩擦力,车轮与路面之与路面之间就可能会就可能会发生滑生滑动。在松在松软地面上,除了地面上,除了轮胎与地面的摩擦以外,胎与地面的摩擦以外,还加上嵌入加上嵌入轮胎花胎花纹凹部凹部的的软地面凸起
11、部的抗滑入作用。由附着作用所决定阻碍地面凸起部的抗滑入作用。由附着作用所决定阻碍车轮滑滑动的力的的力的最大最大值称称为附着力,用附着力,用F表示。附着力与表示。附着力与车轮承受垂直于地面的法向力承受垂直于地面的法向力G(称(称为附着重力)成正比:附着重力)成正比:F=G由此可知,附着力是汽由此可知,附着力是汽车所能所能发挥驱动力的极限,其表达式力的极限,其表达式为:Ft F此式称此式称为汽汽车行行驶的附着条件的附着条件3 3、汽车行驶动力特性的影响因素、汽车行驶动力特性的影响因素 决定汽车行驶动力特性的因素和条件大致包括下列几个方面:决定汽车行驶动力特性的因素和条件大致包括下列几个方面:(1
12、1)发动机的动力特性。)发动机的动力特性。(2 2)汽车的整车总重,这是汽车设计中首先必须明确的。)汽车的整车总重,这是汽车设计中首先必须明确的。(3 3)道路条件,即道路状况和阻力。)道路条件,即道路状况和阻力。(4 4)汽车的迎风阻力。即相关阻力系数及汽车迎风面积。)汽车的迎风阻力。即相关阻力系数及汽车迎风面积。(5 5)汽车传动系统的转动比。如驱动桥主传动比及变速箱各挡速比。)汽车传动系统的转动比。如驱动桥主传动比及变速箱各挡速比。(6 6)轮胎的滚动半径、结构和特征。轮胎的滚动半径、结构和特征。(7 7)车轮和传动系的转动惯量。车轮和传动系的转动惯量。(8 8)各挡总传动比机械效率。各
13、挡总传动比机械效率。(9 9)发动机的系统设计,如车上的进气系统、排气系统和供油系统)发动机的系统设计,如车上的进气系统、排气系统和供油系统等,这些系统中所产生的进气阻力、排气阻力和供油阻力等应不影响或牺牲发等,这些系统中所产生的进气阻力、排气阻力和供油阻力等应不影响或牺牲发动机原有的动力特性(应通过检查,不得大于限值)。动机原有的动力特性(应通过检查,不得大于限值)。(1010)车上是否装有液压变速箱和空调等其他装置,因这些装置消耗发动机原)车上是否装有液压变速箱和空调等其他装置,因这些装置消耗发动机原有的动力系统(应通过检查,不得大于限值)。有的动力系统(应通过检查,不得大于限值)。(1
14、1)、功用)、功用减速与变速减速与变速实现汽车倒驶实现汽车倒驶中断动力传递中断动力传递差速作用差速作用(2 2)、组成)、组成离离合合器器、变变速速器器、由由万万向向节节和和传传动动轴轴组组成成的的万万向向传传动动装装置置以以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴。及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴。1 1、传动系的功用与组成、传动系的功用与组成七、动力传动七、动力传动2 2、机械式、机械式传动系的系的组成及布置成及布置1离合器;2变速器;3万向节;4驱动桥;5差速器;6半轴;7主减速器;8传动轴。3 3、传动系的布置型式系的布置型式发动机前置、前轮驱动(FF)发动机前置、后轮驱动(F
15、R)发动机后置、后轮驱动(RR)全轮驱动(nWD)发动机中置后轮驱动(MR)4 4、变速箱(速箱(Gear BoxGear Box)1 1).功用功用改改变转矩与矩与转速速实现汽汽车倒倒驶中断中断动力力传递2 2).变速箱速箱传动系系挡数与各档数与各档传动比的比的选择汽汽车类型不同,型不同,传动系系挡位数不同;位数不同;传动系的系的档位数与汽与汽车的的动力性、力性、经济性有着重要的关系。性有着重要的关系。就就动力性而言力性而言:挡位数多,使位数多,使发动机机经常在最大功率附近的常在最大功率附近的转速速工作,而且工作,而且发动机机转速速变化范化范围小,小,发动机平均功率高,增加了机平均功率高,增
16、加了发动机机发挥最大功率附近高功率的机会,提高了汽最大功率附近高功率的机会,提高了汽车的加速与爬坡能的加速与爬坡能力,提高了汽力,提高了汽车的的动力性力性 就燃油就燃油经济性而言:性而言:挡位数越多,位数越多,发动机在低燃油消机在低燃油消耗区工作的几率越大,油耗越低耗区工作的几率越大,油耗越低。挡位数多少位数多少还影响影响挡与与挡之之间的的传动比的比比的比值。相。相邻两两档档传动比的比比的比值过大会造成大会造成换挡困困难。一般。一般该比比值不宜大于。不宜大于。尤其在我尤其在我们针对整整车厂家的新厂家的新车型开型开发或性能或性能优化化时,这一一点必点必须注意,当注意,当动力性(爬坡度力性(爬坡度
17、较小小时)较差,通差,通过增大低增大低档位速比来改善它的性能档位速比来改善它的性能时,要注意,要注意这一点。一点。3).3).变速器速器挡数数 传动系的挡数汽车动力性燃油经济性操纵性好在高功率附近工作的机会在低燃油消耗率区间工作的机会挡与挡之间传动比的比值1.71.84).4).变速器速器传动比比最小最小传动比比 it=igi0ic最高档行驶最小传动比5).5).各档速比各档速比各档速比等比级数分配渐进式速比分配例:江淮客底HFC6730KYD3 客车5挡 变速箱速比分配5 5、驱动桥中桥中桥功用:将万向传动装置传来的发动机动力经降速增扭改变方向功用:将万向传动装置传来的发动机动力经降速增扭改
18、变方向后传给驱动车轮,并且允许左右车轮以不同转速旋转。后传给驱动车轮,并且允许左右车轮以不同转速旋转。组成:组成:由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。后后桥6 6、主减速器、主减速器分分类 :根据减速:根据减速传动的的齿轮副数目分,副数目分,单级式和双式和双级式;式;双双级减速中有一种叫减速中有一种叫轮边减速。减速。单级主减速器的主减速器的载货车的主减速比的主减速比选择为;双双级主减速器的速比在主减速器的速比在7.6127.612。常用主减速比:常用主减速比:载货车常用,载货车常用,4.15.84.15.8公交车在公交车在4.8754.875、5
19、.2865.286 、5.1435.143、5.3755.375、5.5715.571、5.835.83、6.1676.167客运在客运在3.54.8753.54.875自卸车在自卸车在6767以上都是指单级主减器的速比范围以上都是指单级主减器的速比范围。7 7、轮胎胎斜交轮胎斜交轮胎子午线轮胎子午线轮胎轮胎的胎的规格格尺寸尺寸标注注如:如:10.00R20 10.00R20 其中:其中:B=10.00B=10.00,D=20D=20D外径;外径;d内径(即轮辋直径);内径(即轮辋直径);B断面宽度;断面宽度;H断面高度。断面高度。10.00 R 20 轮辋名义直径 子午线结构代号 轮胎名义断
20、面宽度例:215/70(R)14 LT 轻型载重汽车轮胎代号 轮辋名义直径 轮胎名义高宽比 轮胎名义断面宽度第二部分第二部分 发动机基本性能知识发动机基本性能知识性能指标:用来衡量发动机性能好坏的标准性能指标:用来衡量发动机性能好坏的标准常用性能指标有:常用性能指标有:动力性能指标:功率、转矩、转速等动力性能指标:功率、转矩、转速等经济性能指标:油耗(燃油耗、机油耗等)经济性能指标:油耗(燃油耗、机油耗等)使用性能指标:起动性、可靠性等使用性能指标:起动性、可靠性等重量和外形尺寸指标:评价内燃机结构紧凑性和金属材料利用率重量和外形尺寸指标:评价内燃机结构紧凑性和金属材料利用率 单位功率重量单位
21、功率重量kg/kW kg/kW 单位体积功率单位体积功率kW/m3 kW/m3 排放性能指标:排放性能指标:HC CO CO2 NOx PM HC CO CO2 NOx PM 烟度等烟度等动力性和经济性指标是重点动力性和经济性指标是重点内燃机指示指标:指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。内燃机指示指标:指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。内燃机有效指标:从内燃机输出轴上所获得的性能参数。内燃机有效指标:从内燃机输出轴上所获得的性能参数。机械损失:指示指标与有效指标之差。包括运动件的摩擦损失、驱动附属设机械损失:指示指标与有效指标之差。包括运动件的摩擦损失、驱动附属设备(配气机构
22、、喷油泵、机油泵、扫气泵、风扇)等功率消耗。备(配气机构、喷油泵、机油泵、扫气泵、风扇)等功率消耗。B10B10寿命:是个产品的工作时间点,产品工作到这个时间点后,预期有寿命:是个产品的工作时间点,产品工作到这个时间点后,预期有1010的的产品将会发生故障。产品将会发生故障。一、内燃机性能指标与特性一、内燃机性能指标与特性(1 1)、)、指示功指示功 W Wi i(J J):):气缸内气体完成一个工作循环时,对活气缸内气体完成一个工作循环时,对活塞所作的功。塞所作的功。(2 2)、)、平均指示压力平均指示压力p pmimi(PaPa):在每个工作循环中,单位气缸):在每个工作循环中,单位气缸工
23、作容积所作的指示功。工作容积所作的指示功。p pmimi=W Wi i/V/Vh h(3 3)、)、指示功率指示功率P Pi i(kWkW):):单位时间内所作的指示功单位时间内所作的指示功 。(4 4)、)、指示燃油消耗率指示燃油消耗率b bi i(g/kWg/kWh h):单位指示功的耗油量。:单位指示功的耗油量。b bi i =1000=1000 B B/P Pi i(B(B每小时耗油量每小时耗油量,kg/h),kg/h)1、内燃机的指示指标、内燃机的指示指标(1 1)、有效功率)、有效功率P Pe e 从输出轴上所获得的功率。从输出轴上所获得的功率。(2 2)、机械效率)、机械效率 有
24、效功率与指示功率之比。(有效功率与指示功率之比。(m m=P=Pe e/P/Pi i)(3 3)、输出转矩)、输出转矩T Ttqtq=9550P=9550Pe e/n/n注:发动机功率的测定注:发动机功率的测定(4 4)、平均有效压力)、平均有效压力p pmeme在每个工作循环中,单位气缸工作容积所作的有效功在每个工作循环中,单位气缸工作容积所作的有效功 。(5 5)、有效燃油消耗率)、有效燃油消耗率b be e 单位有效功的耗油量。单位有效功的耗油量。b be e=1000=1000 B/PB/Pe e(B(B每小时耗油量每小时耗油量,kg/h),kg/h)2 2、内燃机的有效指标内燃机的有
25、效指标n标定功率及标定转速:在内燃机铭牌上标注的有效功率和相应转速标定功率及标定转速:在内燃机铭牌上标注的有效功率和相应转速n15min15min功率:在标准环境下,内燃机连续运行功率:在标准环境下,内燃机连续运行15min15min的最大有效功率;的最大有效功率;通常作为汽车爬坡功率和军用车辆及快艇的追击功率。通常作为汽车爬坡功率和军用车辆及快艇的追击功率。n1h1h功率:在标准环境下,内燃机连续运行功率:在标准环境下,内燃机连续运行1h1h的最大有效功率。的最大有效功率。可作为船用主机、工程机械和机动车的最大使用功率。可作为船用主机、工程机械和机动车的最大使用功率。n12h12h功率:在标
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