第十四章 汽車動(dòng)力裝置參數(shù)確定

第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇

第二節(jié)傳動(dòng)比的選擇

第三節(jié)利用燃油經(jīng)濟(jì)性——加速時(shí)間曲線確定動(dòng)力裝置參數(shù)第十四章汽車動(dòng)力裝置參數(shù)的確定內(nèi)燃機(jī)的指示性能指標(biāo)是指以工質(zhì)對(duì)活塞做功為計(jì)算基礎(chǔ)的指標(biāo)，簡(jiǎn)稱指示指標(biāo)。指示指標(biāo)表征工質(zhì)在汽缸內(nèi)部經(jīng)歷的循環(huán)的完善程度，以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對(duì)活塞做功為基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進(jìn)行的質(zhì)量，是從示功圖測(cè)量計(jì)算得出的。第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇指示功率Pi指示功率Pi

：發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所作的指示功。若：一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)i，每缸的工作容積Vs(L)，平均指示壓力為pmi(MPa)，轉(zhuǎn)速n(r/min)，沖程數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)的有效性能指標(biāo)以曲軸輸出功為計(jì)算基礎(chǔ)的性能指標(biāo)，稱為有效性能指標(biāo)，簡(jiǎn)稱有效指標(biāo)。有效指標(biāo)被用來直接評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作性能的優(yōu)劣，在實(shí)踐中獲得廣泛的應(yīng)用。有效功和有效功率有效功和有效功率有效功：發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)曲軸輸出的單缸功量。有效功率式中：Pi指示功率

Pm實(shí)際機(jī)械損失功率機(jī)械損失:發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦損失；驅(qū)動(dòng)附件損耗；泵氣損失等。有效轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，可由測(cè)功器測(cè)得。[N·m]

內(nèi)燃機(jī)的有效功率Pe(kW)可以利用各種型式的測(cè)功器和轉(zhuǎn)速計(jì)分別測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)在某一工況下曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩Ttq及在同一工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，按以下公式求得:發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積所輸出的有效功。與平均指示壓力相似；平均有效壓力是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的一個(gè)很重要的參數(shù)。平均有效壓力

Ttq∝pmepme反映了發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。有效熱效率有效熱效率是實(shí)際循環(huán)的有效功與為得到此有效功所消耗的熱量的比值，有效燃油消耗率有效燃油消耗率[g／(kW·h)]是指單位有效功所消耗的燃油量，用be表示可見，有效燃油消耗率與有效熱效率成反比，知道其中一值后，可求出另一值。升功率升功率：在標(biāo)定工況下(指標(biāo)定轉(zhuǎn)速、標(biāo)定功率)，發(fā)動(dòng)機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。式中，pme為標(biāo)定工況下的平均有效壓力，MPa；

n為標(biāo)定轉(zhuǎn)速，r／min。比質(zhì)量比質(zhì)量是發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量與所給出的標(biāo)定功率之比汽車發(fā)動(dòng)機(jī)要求質(zhì)量小、功率大，所以其升功率大、比質(zhì)量小。汽油機(jī)的強(qiáng)化程度要比柴油機(jī)的高.強(qiáng)化系數(shù)強(qiáng)化系數(shù)機(jī)械效率機(jī)械效率：發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率與指示功率之比。汽車動(dòng)力系統(tǒng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的變速器和主減速器。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)功率、變速器檔位數(shù)與速比、主減速器的型式與速比。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系進(jìn)行優(yōu)化（折衷），以滿足汽車對(duì)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性以及汽車駕駛性的要求。汽車動(dòng)力傳動(dòng)路線汽車動(dòng)力傳遞路線：發(fā)動(dòng)機(jī)→離合器→變速器→副變速器→傳動(dòng)軸→主減速器→差速器→半軸→輪邊減速器→車輪1根據(jù)最大車速uamax選擇Pe2汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）發(fā)動(dòng)機(jī)功率的確定中型貨車的比功率約為10kw/t,其中Ff約占40％。

A/m項(xiàng)，m增加，A增加有限，因此，A/m隨總質(zhì)量的增加而減少(2～3m2)。。由上述兩項(xiàng)可知，貨車比功率隨總質(zhì)量增加而減小。通常，貨車的比功率約為7.35kW/t。有的國(guó)家對(duì)汽車的比功率有規(guī)定，以保證路上行駛的汽車動(dòng)力性不低于一定的水平，防止阻礙正常交通流。發(fā)動(dòng)機(jī)選型案例分析考慮因素1．動(dòng)力性指標(biāo)2．耐久性指標(biāo)3．經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)4．重量指標(biāo)5．先進(jìn)性指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)選型案例分析汽車的動(dòng)力性主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的大小。發(fā)動(dòng)機(jī)功率越大，整車的動(dòng)力性也越好。但發(fā)動(dòng)機(jī)功率選擇的太大，會(huì)造成不必要的功率浪費(fèi)和燃油消耗，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性能下降。由設(shè)計(jì)任務(wù)書要求知3303整車的總質(zhì)量ma=43000kg當(dāng)滿載時(shí)最高車速Vamax=50km/h汽車迎風(fēng)面積A=(3.645-0.5)X3.15=9.90m2算得，Pemax=214KW發(fā)動(dòng)機(jī)選型設(shè)計(jì)案例上表中的比功率值求平均值：X=(5.13+4.59+4.7+5.43+3.8+5.6)/6=4.88因此粗估新車發(fā)動(dòng)機(jī)功率為Pemax=210KW4.88*43000=209.840KW發(fā)動(dòng)機(jī)選型案例分析此功率范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠家及型號(hào)有重慶康明斯公司的M11-C300,NTA855-C濰坊柴油機(jī)廠和杭州發(fā)動(dòng)機(jī)廠的斯太爾WD615.67/77和WD615.68/78。但是斯太爾系列發(fā)動(dòng)機(jī)是為斯太爾91系列公路用車作配套動(dòng)力的。按照GB1105-74規(guī)定，對(duì)于用在公路上行駛的大型載重卡車其發(fā)動(dòng)機(jī)功率標(biāo)定采用1小時(shí)功率。由于礦用汽車工作條件惡劣，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，工作循環(huán)時(shí)間短，全負(fù)荷使用頻繁。因此把12小時(shí)功率作為礦用汽車正常使用功率。安裝，使用，保養(yǎng)，維修帶來很大的方便PT燃油系統(tǒng)作為康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)專利與斯太爾系列發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)相比有較為突出的優(yōu)點(diǎn)，PT燃油系統(tǒng)雖然也有燃油泵和噴油器，但其燃油泵只是一個(gè)低壓輸油泵，只起油量調(diào)節(jié)的作用，而噴油器則產(chǎn)生高壓和保證供油時(shí)刻。由于沒有高壓油管，噴油壓力可以很高（約130Mpa）。各缸噴油量比較均勻穩(wěn)定和容易調(diào)整。由于噴油壓力高，使燃油霧化較好，燃燒完全，可提高柴油機(jī)的性能。由輸油泵送至噴油器的柴油只有少量部分噴入氣缸。康明斯系列發(fā)動(dòng)機(jī)的NTA-855C和M11-C300其功率都在所選范圍內(nèi)，NTA-855C在3305B上使用也很成熟。但作為康明斯公司的老機(jī)型NTA-855C已不能滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，和用戶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性越來越苛刻的要求，因此NTA-855C已被康明斯公司列入了淘汰機(jī)型的日程表。同等功率的NTA-855C和M11-C300相比，首先在個(gè)頭和重量上就有明顯的差距，NTA-855C的缸徑為140mm,M11-C300為125mm。NTA-855C的活塞沖程為152mm，M11-C300為147mm?？梢钥闯鯩11-C300比NTA-855C升功率明顯提高了，同時(shí)也表明其強(qiáng)化程度和經(jīng)濟(jì)性能有了較大的提高了。另外NTA-855C濕重為1348Kg而M11-C300濕重為981Kg，重量減了367Kg這對(duì)于整車減重指標(biāo)有著重大意義。M11-C300和NTA-855C相比M11-C300對(duì)渦輪增壓器作了重新調(diào)整，采用HolsetHX50渦輪增壓器提供了更強(qiáng)勁的低速扭矩和比較完美的瞬時(shí)反應(yīng)性。使用鉸接式鋼制活塞，提高了可靠性且使活塞的使用壽命延長(zhǎng)了30%。改進(jìn)了進(jìn)氣管形式，采用渦流式氣道缸蓋，使油氣混合更加充分，提高了低速動(dòng)力，降低了廢氣排放。采用組合式全流和旁通機(jī)油濾清器，改善了濾清效果，大大降低了更換費(fèi)用。燃油系統(tǒng)采用STC帶分級(jí)可變正時(shí)的PT燃油系統(tǒng)，更精確控制了燃油噴射量。第二節(jié)傳動(dòng)比的選擇一、最小傳動(dòng)比的選擇

二、最大傳動(dòng)比的選擇

三、檔數(shù)和各檔傳動(dòng)比圖3－1最小傳動(dòng)比與最高車速的關(guān)系一、最小傳動(dòng)比的選擇結(jié)論：

在選擇最小傳動(dòng)比時(shí)，要考慮最高檔（直接檔）有足夠的動(dòng)力性，即動(dòng)力因數(shù)。最小傳動(dòng)比的選擇，既要考慮汽車的最高車速，也要考慮最高檔的動(dòng)力因數(shù)，特別是對(duì)貨車。主減速器傳動(dòng)比過小，會(huì)造成汽車運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率過大，反而不利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性。適當(dāng)?shù)剡x擇最小傳動(dòng)比，使得既能保證汽車的動(dòng)力性，也能有合適的燃油經(jīng)濟(jì)性。最大傳動(dòng)比是汽車為I檔時(shí)傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，因主減速器傳動(dòng)比是固定的，通常汽車沒有分動(dòng)器和輪邊減速器，因此，只要確定I檔傳動(dòng)比即可。最大爬坡度、I檔動(dòng)力因數(shù)、附著力和汽車最小穩(wěn)定車速是最大傳動(dòng)比的制約因素。討論最大爬坡度時(shí)，車速很低，近似等速，所以，F(xiàn)j和Fw均可忽略。二、最大傳動(dòng)比的確定貨車的最大爬坡度約為30％，約為16.7°。

取ig1除了應(yīng)滿足要求外，還要考慮道路的附著條件。

對(duì)于越野汽車還要考慮最低穩(wěn)定車速：檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車的加速和爬坡能力，同時(shí)也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率工作的機(jī)會(huì)，檔位數(shù)增加對(duì)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性均有利。檔位數(shù)還影響鄰檔間傳動(dòng)比的比值。比值過大會(huì)造成換檔困難。通常其比值要小于1.7~1.8。最大與最小傳動(dòng)比值越大，檔位數(shù)應(yīng)越大。轎車行駛車速高，比功率大，最高檔后備功率也大，最大與最小傳動(dòng)比的比值小。過去一般為三個(gè)檔，現(xiàn)在一般為五個(gè)前進(jìn)檔。三、檔數(shù)及其傳動(dòng)比的確定輕型和中型貨車比功率小，一般采用五檔變速器。重型貨車檔位數(shù)多于六檔，采用副變速器。汽車各檔傳動(dòng)比大體采用等比級(jí)數(shù)分配。由此可倒出n檔變速器的各檔傳動(dòng)比：q=const的優(yōu)點(diǎn)如下：若每次均將轉(zhuǎn)速提高到n2換檔，只要發(fā)動(dòng)機(jī)降低到n1，離合器就能無(wú)沖擊地接合。由于符合人的操作習(xí)慣，這樣布檔能方便駕駛員加速時(shí)換