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1、第四节 发动机选择第一章汽车总体设计第一章 汽车总体设计第四节 发动机选择一、汽车用发动机的分类二、发动机形式的选择三、发动机主要性能指标的选择四、发动机的悬置9/27/2021一、汽车用发动机的分类9/27/20219/27/2021二二、发发动机形式的选择动机形式的选择a、往复、往复式内燃机：式内燃机：(按油类分按油类分)汽汽油油机机柴柴油油机机特特点：点：平平稳、噪声小、转速高、体积稳、噪声小、转速高、体积小小、易启动、转矩适应性好等。、易启动、转矩适应性好等。缺点缺点：排排污大、功率小、污大、功率小、ge大大特点：特点：功率大、排污小、功率大、排污小、ge小、寿命长、小、寿命长、成成本
2、低等。本低等。缺点缺点：工工作粗暴、噪声大、作粗暴、噪声大、ne小、体积小、体积大大、启动困难、启动困难9/27/2021应用：应用：汽油机主要用于轻型车和轿车汽油机主要用于轻型车和轿车柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机柴油机主要用于货车、大型客车上。随着发动机技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的技术的进步，轻型车和轿车用柴油机有日益增多的趋势。趋势。9/27/2021b、按按气气缸缸排排列列型型式式直列式直列式：结构简单、宽度窄、布置方便。但当发动机结构简单、宽度窄、布置方便。但当发动机缸数多时，在汽车上布置困缸数多时，在汽车上布置困 难，且高度尺寸大。适用难，且高度尺寸大。
3、适用于于6缸以下的发动缸以下的发动机。机。水平式：水平式：平衡好，高度低。在少量大客车上得到应用平衡好，高度低。在少量大客车上得到应用。v 型式：型式：曲轴刚度高度，尺寸小，发动机系列多。但用于曲轴刚度高度，尺寸小，发动机系列多。但用于平头，发动机宽布置较为困难，造价高。主要用于中、平头，发动机宽布置较为困难，造价高。主要用于中、高轿车以及重型货车上。高轿车以及重型货车上。9/27/2021冷冷却方式的选用却方式的选用水冷夏季过热，冬季过冷水冷夏季过热，冬季过冷小小受环境影响大受环境影响大冷却性能冷却性能方便方便不便不便使用与维修使用与维修简单简单复杂复杂结构结构不能不能容易容易车内供暖车内供
4、暖大大小小噪声噪声增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要不够好不够好好好散热散热油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减不均匀不均匀均匀可靠均匀可靠冷却冷却备注备注风冷风冷水冷水冷参数型式参数型式水冷夏季过热，冬季过冷小受环境影响大冷却性能方便不便使用与维修简单复杂结构不能容易车内供暖大小噪声增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要不够好好散热油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减不均匀均匀可靠冷却备注风冷水冷参数型式水冷夏季过热，冬
5、季过冷小受环境影响大冷却性能方便不便使用与维修简单复杂结构不能容易车内供暖大小噪声增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要不够好好散热油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减不均匀均匀可靠冷却备注风冷水冷参数型式水冷夏季过热，冬季过冷小受环境影响大冷却性能方便不便使用与维修简单复杂结构不能容易车内供暖大小噪声增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要不够好好散热油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减不均匀均匀可靠冷却备注风冷水冷参数型式应用：水冷为主。应用：水冷为主。水冷夏季过热，冬季过冷小受环境影响大冷却性能方便不便使用与维修简单复杂结构不
6、能容易车内供暖大小噪声增加散热器面积即可发动机增压要求散热快，只要不够好好散热油消耗下降少活塞与气缸之间的间隙，机冷却均匀则气缸变形小，可减不均匀均匀可靠冷却备注风冷水冷参数型式应用：水冷为主。应用：水冷为主。9/27/2021三三、发动机主要性能指标的选择发动机主要性能指标的选择Pemax的确定的确定：发动机最大功率发动机最大功率Pemax及相应转速及相应转速npPemax 影影响动力性响动力性同类车的比功率统计值同类车的比功率统计值比功率比功率Pemax/ma由设计的由设计的vamax9/27/2021Pm gfvC AveTaraDamaxmaxmax31(360076140)传动系的传
7、动效率传动系的传动效率ma汽车总质量，汽车总质量，kg；f 滚动阻力系数；滚动阻力系数；CD空气阻力系数空气阻力系数A 汽车正面投影面积，汽车正面投影面积，若无测量数据，可按前轮距，若无测量数据，可按前轮距B1、汽、汽车总高车总高H、汽车总宽、汽车总宽B等尺寸近似计等尺寸近似计算。算。T9/27/2021转速转速np发动机的类型发动机的类型Pemax确定确定一般：一般：汽油机汽油机np=30007000r/min柴柴油机油机np=18004000r/min9/27/2021 最大转矩最大转矩Temax及相应的转速及相应的转速nTTemax影影响加速性能、爬坡性和动力因素响加速性能、爬坡性和动力
8、因素式中式中:Temax为最大转矩（为最大转矩（N m）；）；a为转矩适应系数，一般在为转矩适应系数，一般在1.11.3之间选取；之间选取；Pemax为发动机最大功率（为发动机最大功率（kW）；）；np为最大功率转速（为最大功率转速（r/min）。）。9549maxmaxTaPneepnT:一一般般np/nT1.4 (1.42.0 发动机设计保证发动机设计保证)9/27/2021四四、发发动机的悬置动机的悬置发动机与车架之间的连接件称为悬置元件，一般是橡发动机与车架之间的连接件称为悬置元件，一般是橡胶元件或液压元件。胶元件或液压元件。发动机悬置的作用：发动机悬置的作用：减小发动机的振动向车身的
9、传递，降低噪声，提高舒减小发动机的振动向车身的传递，降低噪声，提高舒适性；提高零部件、整车的寿命。适性；提高零部件、整车的寿命。9/27/2021 为为了承载并使静位移小，悬置元件刚度应大些；了承载并使静位移小，悬置元件刚度应大些；应具有良好的隔振性能；应具有良好的隔振性能；减振降噪特性要合理：减振降噪特性要合理：因发动机工作频带较宽因发动机工作频带较宽（1010-50500 0HzHz），要求悬置元件在低频大振幅工），要求悬置元件在低频大振幅工况下提供大的阻尼特性，而在高频低幅振动激况下提供大的阻尼特性，而在高频低幅振动激励下提供低的动刚度特性，以衰减高频噪声；励下提供低的动刚度特性，以衰减
10、高频噪声；耐机械疲劳、热稳定性好及抗腐蚀能力强；耐机械疲劳、热稳定性好及抗腐蚀能力强；液压元件的密封应良好。液压元件的密封应良好。对发动机悬置的要求：对发动机悬置的要求：9/27/2021 悬置结构分析：悬置结构分析：传统的橡胶悬置由金属板件和传统的橡胶悬置由金属板件和橡胶组橡胶组成。成。其特点是结构简单；制造成本其特点是结构简单；制造成本低，但动刚度和阻尼损失角低，但动刚度和阻尼损失角(阻尼损失角越大表明悬置元件阻尼损失角越大表明悬置元件提供的阻尼越大提供的阻尼越大)的特性曲线基的特性曲线基本上不随激励频率变本上不随激励频率变化。化。橡橡胶悬置结构胶悬置结构9/27/2021结构不同的液压阻
11、尼结构不同的液压阻尼式橡胶悬置式橡胶悬置(以下简称液压以下简称液压悬置悬置)均具有：橡胶主簧，均具有：橡胶主簧，用来承受静、动载荷；液用来承受静、动载荷；液压悬置内部有液体工作介压悬置内部有液体工作介质；至少有两个液室，液质；至少有两个液室，液体可在其间流动；液室之体可在其间流动；液室之间有能够产生阻尼作用的间有能够产生阻尼作用的孔、惯性通道或解耦盘孔、惯性通道或解耦盘(膜膜)。9/27/2021橡胶悬置：橡胶悬置：动刚度一定、阻尼损失角一定动刚度一定、阻尼损失角一定。用于用于货车货车液压悬置：液压悬置：动刚度和阻尼损失角动刚度和阻尼损失角随频率变化随频率变化，在在525HZ内较大，内较大，有
12、利于衰减发动有利于衰减发动机怠机怠速频段内（速频段内（2025HZ）的大幅振动）的大幅振动。用于轿车用于轿车9/27/2021图图a表明液压悬置的动刚度在表明液压悬置的动刚度在10Hz左右达到最小，在左右达到最小，在20Hz左右左右达到最大而后开始下降；在频率超过达到最大而后开始下降；在频率超过30Hz以后趋于平稳。以后趋于平稳。图图b表明液压悬置阻尼损失角在表明液压悬置阻尼损失角在525Hz范围内比较大，这一特范围内比较大，这一特性对于衰减发动机怠速频段内性对于衰减发动机怠速频段内(一般为一般为2025Hz)的大幅振动十的大幅振动十分有利。分有利。潍柴发动机销量全球第一潍柴发动机销量全球第一
13、“大国重器”挺进世界一流“大国重器”挺进世界一流2020年，潍柴控股集团有限公司缔造了一个全球发动机行业的奇迹年产销量突破100万台，同比增长33%，标志着潍柴发动机总销量正式成为全球第一。“不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。”据了解，潍柴已经连续10年累计投入300亿元用于发动机技术研发，在众多应用领域突破发动机核心技术，搭建起了高速机与中速机并举、传统能源与新能源并重的全系列产品平台，成为中国仅有的4家全球“灯塔工厂”之一，全球产品线最全的少数几家企业之一。重型动力：潍柴之光重型动力：潍柴之光 世界瞩目世界瞩目在重型发动机领域，潍柴在国内持续保持技术领先优势，并在2020年成功研发出世界首款热效率突破50%的柴油发动机，赢得全球同行瞩目。自内燃机问世以来，历经百年的改造升级与新技术应用，柴油机的热效率从26%提升到46%。在此基础上，热效率每提高0.1%都需要科研人员付出巨大努力。多年来，潍柴人滴水穿石，累积一次又一次0.1%的突破，最终获得了历史性的突破，一举将柴油机本体热效率提升至50.26%，创造了全球商业化柴油机热效率的最高纪录。课后思考 1.汽车总设计时如何匹配发动机？2.发动机悬置有几种形式？各有什么特点？