《第八章发动机与整车性能匹配课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章发动机与整车性能匹配课件.ppt（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章发动机与整车性能匹配第1页，此课件共43页哦整车匹配的必要性：整车匹配的必要性：整车的动力性、经济性及排放性整车的动力性、经济性及排放性E/G性能性能 E/G性能好性能好汽车性能就好；汽车性能就好；汽车性能：汽车性能：POWER TRAIN 匹配的结果。匹配的结果。不仅具有良好的车型结构；而且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。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；汽车的标准：优良的车型；配优良的发动机；配优良的发动机；匹配优良的动力传动系统匹配优良的动力传动系统发挥发动机发挥发动机 性能的前提。性能的前提。第2页，此课件共43页哦8-
2、1 汽车动力传动装置及主要参数的确定汽车动力传动装置及主要参数的确定发动发动机机离合离合器器变速变速器器主减速主减速器器差速差速器器半轴半轴车轮车轮一、动力传动装置及其作用：一、动力传动装置及其作用：汽车动力传递的途径连接或断开动力传动；并对发动机输出的转矩进行放大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。适应汽车行驶过程中对转矩的需求。第3页，此课件共43页哦1）离合器：连接或断开发动机的动力传递）离合器：连接或断开发动机的动力传递 1718192021222324机械液压电磁要求：可靠传递要求：可靠传递E/G最大扭矩；最大扭矩；足够的传递储备（转矩容量
3、）；足够的传递储备（转矩容量）；分离时要彻底、迅速；分离时要彻底、迅速；保证摘挡轻便、换挡冲击小；保证摘挡轻便、换挡冲击小；接合时平顺、柔和；接合时平顺、柔和；起步时没有抖动和冲击性。起步时没有抖动和冲击性。第4页，此课件共43页哦2）变速器：将）变速器：将Ttq/n，通过不同传动比进行放大，通过不同传动比进行放大适应适应不同汽车行驶条件对不同牵引力的要求。不同汽车行驶条件对不同牵引力的要求。678要求：足够的变速范围要求：足够的变速范围档位数及变速比档位数及变速比在发动机万在发动机万有特性上有选择余地。有特性上有选择余地。变速比及档位数受变速器结构的限制变速比及档位数受变速器结构的限制 无级
4、变速CVT 有级变速 第5页，此课件共43页哦3)传动轴：传递变速器输出的转矩，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要求：吸收变速器和车轮驱动轴间位置和角度的变化量。量。结构：万向节结构：万向节相对位置不断变化的两根轴之间传相对位置不断变化的两根轴之间传递动力。递动力。主从动轴之间的转角传动关系：主从动轴之间的转角传动关系：1：主动叉所在平面与主从动轴主动叉所在平面与主从动轴所在平面的夹角；所在平面的夹角；2：从动叉所在平面与万向从动叉所在平面与万向节主从动轴所在平面的夹角。节主从动轴所在平面的夹角。第6页，此课件共43页哦瞬时角速度的传递关系：瞬时角速
5、度的传递关系：万向节的转矩传递关系万向节的转矩传递关系：即，当即，当M1,一定时，输出转矩随一定时，输出转矩随 1（轴旋转）周期性变（轴旋转）周期性变化。化。车辆振动。车辆振动。第7页，此课件共43页哦 4）主减速器：进一步增大减速比）主减速器：进一步增大减速比放大驱动转矩，调放大驱动转矩，调节转速；将曲轴旋转方向改变成车轮旋转方向。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。使变速器小型紧凑。123i0过大过大外壳尺寸增加，外壳尺寸增加，离地间离地间隙隙，通过性，通过性.第8页，此课件共43页哦确定主减速比时，考虑以下三个方面的因素：确定主减速比时，考虑以下三个方面的因素：满
6、足汽车动力性和经济性的要求；满足汽车动力性和经济性的要求；相啮合齿轮的齿数间没有公约数，保证主、从动齿轮各相啮合齿轮的齿数间没有公约数，保证主、从动齿轮各齿之间都能正常啮合，起到自动磨合作用；齿之间都能正常啮合，起到自动磨合作用；大小齿轮的齿数之和大小齿轮的齿数之和40。保证重合系数和轮齿的抗。保证重合系数和轮齿的抗弯强度。弯强度。对轿车，一般小齿轮齿数对轿车，一般小齿轮齿数Z19；货车；货车Z16第9页，此课件共43页哦5）差速器：汽车转弯时，左右轮转弯半径不同）差速器：汽车转弯时，左右轮转弯半径不同旋转旋转速度不同。差动装置就是适应这种左右车轮的转速差速度不同。差动装置就是适应这种左右车轮
7、的转速差同时向车轮传递动力。同时向车轮传递动力。设差速器外壳角速度设差速器外壳角速度 0，两个半轴角速度分别为，两个半轴角速度分别为 1，2。第10页，此课件共43页哦差速器外壳受到的转矩为差速器外壳受到的转矩为T0；转速快；转速快/慢的两个半轴对差慢的两个半轴对差速器的反转矩分别为速器的反转矩分别为T1，T2；Tr为差速器内部摩擦力矩，为差速器内部摩擦力矩，则则 差速器的锁紧系数差速器的锁紧系数K：不计差速器内部摩擦力矩，不计差速器内部摩擦力矩，K=0，T1=T2=0.5T0，半轴转，半轴转矩平均分配矩平均分配 第11页，此课件共43页哦考虑内摩擦力矩，使考虑内摩擦力矩，使K0时，时，T1T
8、2。增大增大K，可较好地利用左右轮上的附着力，提高汽车的通，可较好地利用左右轮上的附着力，提高汽车的通过性。过性。所以，现代汽车一般取所以，现代汽车一般取 K=0.330.67。第12页，此课件共43页哦二、动力传动系统主要性能参数的选择二、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）发动机最大功率的选择：依据最高车速货车：最高车速及加速性要求低，估算时，可忽略货车：最高车速及加速性要求低，估算时，可忽略空气阻力：空气阻力：第13页，此课件共43页哦2）最小传动比的选择：）最小传动比的选择：最小传动比最小传动比=最高档位，最高档位，汽车常用工况。汽车常用工况。汽车总传
9、动比：汽车总传动比：最高挡为超速挡最高挡为超速挡iKmin时，时，最高档第14页，此课件共43页哦在选择在选择iKmin时，主要考虑两方面因数：时，主要考虑两方面因数：最高挡爬坡能力和加速能力最高挡爬坡能力和加速能力具有足够的最高挡最大具有足够的最高挡最大动力因数：动力因数：从整车匹配观点确定最高变速比；根据路况选定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。外特性曲线交于额定功率点。第15页，此课件共43页哦 3）最大传动比的选择）最大传动比的选择最大传动比
10、是根据汽车最大爬坡度、附着力和最低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。稳定车速来确定。确定最大传动比的三种方法：其中取最小确定最大传动比的三种方法：其中取最小iI值值 根据最大爬坡度确定变速器第一档速比。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，爬坡时，忽略空气阻力，最大牵引力为：最大牵引力为：最大坡度角 第16页，此课件共43页哦 根据驱动轮与路面附着力确定第一档速比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：驱动力车行驶时驱动轮不打滑条件：驱动力附着力附着力 =0.50.6，道路附着系数，道路附着系数，N:驱动轮垂直反力。驱动轮垂
11、直反力。根据最低稳定车速确定第一档速比根据最低稳定车速确定第一档速比:越野车越野车 松软路面上轮胎对地面的附着力松软路面上轮胎对地面的附着力最最低车速低车速 amin 第17页，此课件共43页哦4）变速器各档传动比的确定）变速器各档传动比的确定变速器最高档和最低档确定后，中间各档位初步可按变速器最高档和最低档确定后，中间各档位初步可按几何级数公比法确定：几何级数公比法确定：几何公比，挡位数k5）轮胎的选择）轮胎的选择主要考虑轮胎负荷系数主要考虑轮胎负荷系数=轮胎承受的最大静负荷与额定负轮胎承受的最大静负荷与额定负荷之比。取荷之比。取0.91.0。高速型取下限，车速低时取偏大的。高速型取下限，车
12、速低时取偏大的值，但不能大于值，但不能大于1.2。第18页，此课件共43页哦8-2 汽车行驶基本原理及特性汽车行驶基本原理及特性：一、牵引力一、牵引力设设 整车质量为整车质量为m，汽车加速度为，汽车加速度为a，则则 牵引力为牵引力为牵引力：牵引力：Ttq经传动系统传递到轮胎的驱动力。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体传递形成推动汽车前进的推动力。形成推动汽车前进的推动力。牵引力和驱动扭矩：牵引力和驱动扭矩：第19页，此课件共43页哦Ttq=f(n)，但其变化范围相对汽车工况窄。为适应复杂，但其变
13、化范围相对汽车工况窄。为适应复杂变化的道路阻力，需将变化的道路阻力，需将E/G的转矩范围，通过变速器的转矩范围，通过变速器放大。放大。变速时的扭矩特性变速时的扭矩特性 牵引力与牵引力与E/G转矩转矩:第20页，此课件共43页哦二、汽车行驶特性二、汽车行驶特性 汽车稳定行驶：牵引力汽车稳定行驶：牵引力=汽车行驶阻力，即汽车行驶阻力，即 平坦路面上：平坦路面上：W：汽车总重量（kg）f：轮胎的滚动阻力系数 车速车速va时：时：A：汽车正投影面积m2CD：空气阻力系数 u准确测量准确测量f和和CD是确定稳定行驶所需牵引力的基础是确定稳定行驶所需牵引力的基础 第21页，此课件共43页哦3）Fi：坡道阻
14、力：坡道阻力 路面坡度倾斜角为路面坡度倾斜角为 时，克服自身重量引起的爬坡阻时，克服自身重量引起的爬坡阻力：力：爬坡能力：在良好路面上克服爬坡能力：在良好路面上克服Ff、FW后的余力，在等速后的余力，在等速下所能爬坡的最大坡度。爬坡行驶时汽车加速度为零，下所能爬坡的最大坡度。爬坡行驶时汽车加速度为零，第22页，此课件共43页哦爬坡时的牵引力：爬坡时的牵引力：最大爬坡能力：变速器最大爬坡能力：变速器1挡时的爬坡能力。挡时的爬坡能力。此时，车速低，此时，车速低，FW0 4）Fj：加速阻力：水平路面上加速运行时：加速阻力：水平路面上加速运行时W：汽车总重量W：旋转部分等效重量前后车轮主减速器 变速器
15、 E/G旋转件转动惯量 第23页，此课件共43页哦汽车汽车加速时，道路的坡度角加速时，道路的坡度角=0=0，汽车加速度汽车加速度a：最高车速：良好水平路面上，最高车速：良好水平路面上，a=0，=0，则，则第24页，此课件共43页哦即，牵引力和车速是沟通汽车运行参数与发动机即，牵引力和车速是沟通汽车运行参数与发动机工况的工况的“桥梁桥梁”。第25页，此课件共43页哦8-3 发动机与传动装置性能匹配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汽车动力传动系统：动力源和传递系统组合发动机性能发动机性能 工况工况有限有限变速器不同挡位变速器不同挡位E/G工况不同工况不同性能不同性能不
16、同整车性能整车性能 发动机和动力传动装置的优化匹配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：发动机转速与车速、传动比之间的关系：第26页，此课件共43页哦2)车速、牵引力与所需发动机功率之间的关系：车速、牵引力与所需发动机功率之间的关系：3)汽车百公里油耗汽车百公里油耗:第27页，此课件共43页哦4）传动效率及传动损失）传动效率及传动损失 齿轮速比越大，转速越高，传动效率就越低。齿轮速比越大，转速越高，传动效率就越低。第28页，此课件共43页哦二、汽车万有特性及评价二、汽车万有特性及评价发动机工作经
17、济区发动机工作经济区:100%bemin110%bemin100%bemin110%bemin100%bemin线：各等功率线：各等功率线最低油耗点的连线线最低油耗点的连线车速与发动机转速n成线性关系 牵引功率线：不同档位牵引功率线：不同档位下与道路阻力平衡线下与道路阻力平衡线 第29页，此课件共43页哦三、整车性能匹配方法三、整车性能匹配方法1）常用工况的确定）常用工况的确定 根据汽车的用途，在设计时确定。根据汽车的用途，在设计时确定。车型及其常用工况车型及其常用工况底盘及传动比底盘及传动比发动机的常用工况区。发动机的常用工况区。2）制取汽车万有特性）制取汽车万有特性目的：对确定的发动机及传
18、动系统进行评价目的：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；评价方法：制取发动机万有特性；各挡位下行驶阻力各挡位下行驶阻力=牵引力随牵引力随n的变化曲线的变化曲线 常用挡位、车速下发动机工作区常用挡位、车速下发动机工作区 第30页，此课件共43页哦3）匹配结果评价与改进措施）匹配结果评价与改进措施经济性评价：经济性评价：经济性匹配时，要求常用档下行驶时经济性匹配时，要求常用档下行驶时E/G工作领工作领域接近域接近100%曲线，或在曲线，或在(100%110%)bemin范围内。范围内。措施：对有级变速，尽可能用高档；措施：对有级变速，尽可能用高档；优化传动比：适当减小主减
19、速比优化传动比：适当减小主减速比但对但对 Ttq放大倍数降低放大倍数降低 改善发动机常用工况区经济性改善发动机常用工况区经济性第31页，此课件共43页哦动力性评价：动力性的评价动力性评价：动力性的评价 指标指标p最高车速：在水平良好路面上最高档行驶时，所最高车速：在水平良好路面上最高档行驶时，所能达到的最高车速。能达到的最高车速。最高档位下牵引功率线与行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。驶阻力曲线交点所对应的车速。p汽车加速时间：原地起步加速时间与超车加速时间表示。汽车加速时间：原地起步加速时间与超车加速时间表示。原地起步加速时间：车速从0km/h加速到Akm/h时连续换档加
20、速时间表示。100km/h80km/h60km/h40km/hA=第32页，此课件共43页哦超车加速时间：直接档行驶时从超车加速时间：直接档行驶时从50 km/h加速到加速到B km/h所所需要的时间。需要的时间。u汽车的加速能力与各档位下的后备功率有关。汽车的加速能力与各档位下的后备功率有关。90km/h80km/h60km/hB=100km/h第33页，此课件共43页哦最大爬坡能力：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。最大坡度来表示。直接档最大爬坡度直接档最大爬坡度表示汽车的超载能力。表示汽车的超载能力。动力因素动力因素D：评价
21、不同类型、不同排量汽车单位质：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。量所能克服的道路阻力的能力和加速能力。nNnMFWPFWPTFKn第34页，此课件共43页哦排放特性：排放特性：pCO、HC、NOx以及烟度排放特性表示的万有特性上以及烟度排放特性表示的万有特性上评价评价常用档位和常用工况下各种排放物的水平常用档位和常用工况下各种排放物的水平 p 根据排放法规规定的试验工况根据排放法规规定的试验工况NEDC循环工况循环工况法：评价或预测循环工况法的排放水平。法：评价或预测循环工况法的排放水平。u 通过匹配，分析存在的问题通过匹配，分析存在的问题提出改进的有效途提
22、出改进的有效途径和措施。径和措施。第35页，此课件共43页哦第36页，此课件共43页哦8-4 整车性能的改进途径整车性能的改进途径改善汽车百公里油耗的措施：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满足动力性的前提下，尽可能选用小排量发动机。机。小排量化的发展趋势。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。提下，尽可能减小传动比。改进发动机的性能。改进发动机的性能。确定行驶条件，确定行驶条件，Fk一定，一定，E/G常用工况下的常用工况下的be是是 q100的重要措施的重要措施相对外特性
23、上的相对外特性上的bemin第37页，此课件共43页哦1212123一、发动机性能的改进一、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，如负荷下的发动机高低速性能，如 p可变进气系统技术：可变进气管长度可变进气系统技术：可变进气管长度 可变配气相位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达到控制目的改善高低速充气效率。第38页，此课件共43页哦配气相位的可变技术：配气相位的可变技术：充气效率：进气迟关角及气门升程充气效率：进气迟关角及气门升程高低速性能高低速性能 MIVECMD：休缸控制：休缸控制 VV
24、T-i进气迟关角：重叠角进气迟关角：重叠角内部内部EGR 燃烧方式：燃烧方式：FVVT配气相位及气门升程全程可变配气相位及气门升程全程可变 实现负气门重叠角实现负气门重叠角内部内部EGR HCCI/CAI 第39页，此课件共43页哦p增压技术：是一种改善万有特性形状的最有效方增压技术：是一种改善万有特性形状的最有效方法。法。废气涡轮增压方式：不能很好地兼顾高低速性能。废气涡轮增压方式：不能很好地兼顾高低速性能。需优化匹配技术需优化匹配技术 兼顾高低速性能的措施：兼顾高低速性能的措施：VNT/VGT技术。技术。汽油机增压：难点是爆震汽油机增压：难点是爆震 成功的汽油机增压技术成功的汽油机增压技术
25、在米勒循环在米勒循环+双蜗杆耦合式双蜗杆耦合式机械增压器机械增压器 第40页，此课件共43页哦p发动机混合气及燃烧模式的控制技术发动机混合气及燃烧模式的控制技术改善点燃式发动机不同工况下特性的措施：改善点燃式发动机不同工况下特性的措施：根据不同工况分别实施不同燃烧方式。根据不同工况分别实施不同燃烧方式。提早喷油l 低速中小负荷区：采用混低速中小负荷区：采用混 合气分层稀薄燃烧技术合气分层稀薄燃烧技术 压缩后期喷油；压缩后期喷油；形成上浓下稀分层混合气形成上浓下稀分层混合气;点火后能高效稳定燃烧点火后能高效稳定燃烧第41页，此课件共43页哦l大负荷区：输出最大转矩大负荷区：输出最大转矩;进气行程
26、中提前喷油进气行程中提前喷油;实现实现均质功率混合气。均质功率混合气。l 中高速中小负荷范围：中高速中小负荷范围：采用均质混合气空燃比采用均质混合气空燃比 反馈控制反馈控制+三效催化转化器三效催化转化器 改善排放性改善排放性；第42页，此课件共43页哦p排量可变（休缸）控制技术排量可变（休缸）控制技术:结合可变配气相位结合可变配气相位 适用于量调式发动机适用于量调式发动机 在小负荷区，在小负荷区，节气门节流作节气门节流作用，使泵气损失降低用，使泵气损失降低改善缸内燃烧过程改善缸内燃烧过程 二、合理选择底盘参数二、合理选择底盘参数道路及车速相同条件下，档位越低，后备功率越大，加道路及车速相同条件下，档位越低，后备功率越大，加速能力越强，但速能力越强，但q100增加；增加；档位越高，经济性越好，但后备功率减小，加速能档位越高，经济性越好，但后备功率减小，加速能力变差。力变差。增加档位数，增加档位数，更接近经济区，更接近经济区，整车经济性。轿车：手整车经济性。轿车：手动变速器动变速器5挡，型货车：挡，型货车：1018个档位。个档位。第43页，此课件共43页哦