汽车发动机原理与汽车理论第14章课件.ppt

1、第十四章第十四章 汽车动力装置参数的确定汽车动力装置参数的确定第一节发动机功率的选择第一节发动机功率的选择第二节传动比的选择第二节传动比的选择第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线加速时间曲线确定动力装置参数确定动力装置参数 选择的发动机功率应等于以最高车速行驶时的行驶阻力功选择的发动机功率应等于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和率之和,即即 在给出在给出uamax等数值之后等数值之后,便能得到发动机应有功率。便能得到发动机应有功率。发动机应有功率也可以利用汽车比功率来确定。汽车比功发动机应有功率也可以利用汽车比功率来确定。汽车比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率率是单位汽车总

2、质量具有的发动机功率,比功率的单位为比功率的单位为kW/t,汽车比功率为汽车比功率为第一节发动机功率的选择第一节发动机功率的选择 一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择 汽车大部分时间以最高档行驶汽车大部分时间以最高档行驶,也就是用最小传动比的档位也就是用最小传动比的档位行驶行驶,因此最小传动比的选定是很重要的。因此最小传动比的选定是很重要的。传动系统的总传动比是传动系统中各部件传动比的乘积传动系统的总传动比是传动系统中各部件传动比的乘积,即即 it=igi0ic (14-1)式中式中,ig为变速器传动比为变速器传动比;i0为主减速器传动比为主减速器传动比;ic为分动器、为分动器、副变速器传

3、动比。副变速器传动比。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择(1)最高车速最高车速 主减速器传动比主减速器传动比i0不同不同,汽车功率平衡图上发动机功率曲线汽车功率平衡图上发动机功率曲线的位置就不同的位置就不同,与水平路面行驶阻力功率曲线的交点所确定与水平路面行驶阻力功率曲线的交点所确定的最高车速也不同。当阻力功率曲线正好与发动机功率曲的最高车速也不同。当阻力功率曲线正好与发动机功率曲线交在其最大功率点上时线交在其最大功率点上时,所得的最高车速最大所得的最高车速最大,即即uamax=up,up 为发动机最大功率时的车速。所以为发动机最大功率时的车速。所以

4、,i0应选择到汽车的最应选择到汽车的最高车速相当于发动机最大功率时的车速高车速相当于发动机最大功率时的车速,这时这时,最高车速是最最高车速是最大的。大的。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择(2)汽车的后备功率汽车的后备功率 主减速器传动比主减速器传动比i0不同不同,汽车的后备功率也不同。汽车的后备功率也不同。i0增大增大,发发动机功率曲线左移动机功率曲线左移,汽车的后备功率增大汽车的后备功率增大,动力性加强动力性加强,但燃但燃油经济性较差。油经济性较差。i0减小减小,发动机功率曲线右移发动机功率曲线右移,汽车的后备功汽车的后备功率较小率较小,但发动机

5、功率利用率高但发动机功率利用率高,燃油经济性较好。燃油经济性较好。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择(3)驾驶性能驾驶性能 最小传动比还受到驾驶性能的限制。驾驶性能是指动力装最小传动比还受到驾驶性能的限制。驾驶性能是指动力装置的转矩响应、噪声和振动。驾驶性能与喘振、加速不畅置的转矩响应、噪声和振动。驾驶性能与喘振、加速不畅、迟缓、怠速不稳、爆燃、回火、放炮等现象有关。这些、迟缓、怠速不稳、爆燃、回火、放炮等现象有关。这些现象出现越少现象出现越少,驾驶性能越好。驾驶性能由驾驶人通过主观驾驶性能越好。驾驶性能由驾驶人通过主观评价来确定。评价来确定。影响驾

6、驶性能的因素有发动机排量、气缸数目、传动系统影响驾驶性能的因素有发动机排量、气缸数目、传动系统刚度以及最小传动比等。最小传动比对转矩响应有较大的刚度以及最小传动比等。最小传动比对转矩响应有较大的影响。最小传动比如果过小影响。最小传动比如果过小,则发动机要在重负荷下工作则发动机要在重负荷下工作,加加速性能不好速性能不好,会出现噪声和振动。如果最小传动比过大会出现噪声和振动。如果最小传动比过大,会使会使燃油经济性变差燃油经济性变差,发动机高速运转时噪声也比较大。发动机高速运转时噪声也比较大。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 一、最小传动比的选择一、最小传动比的选择(4)燃油经济性燃油经济性 选

7、择最小传动比时选择最小传动比时,不但要考虑动力性不但要考虑动力性,也要考虑燃油经济性也要考虑燃油经济性。选择最小传动比时。选择最小传动比时,通常使通常使uamax=up;为了保证有足够的后为了保证有足够的后备功率备功率,增大最小传动比增大最小传动比,up可稍小于可稍小于uamax;为了提高燃油经为了提高燃油经济性济性,减小最小传动比减小最小传动比,使使up稍大于稍大于uamax。据统计。据统计,约约60%的的轿车的轿车的uamax/up值在值在0.91.10之间之间,在在0.70.9之间的约占之间的约占30%,1.11.39之间的占之间的占10%左右。左右。最小传动比也可由最高档动力因数最小传

8、动比也可由最高档动力因数D0max来确定。来确定。（14-2）第二节传动比的选择第二节传动比的选择 二、最大传动比的选择二、最大传动比的选择(1)最大爬坡度最大爬坡度 汽车爬坡时车速低汽车爬坡时车速低,可不计空气阻力可不计空气阻力,汽车的最大驱动力应能汽车的最大驱动力应能克服最大爬坡度克服最大爬坡度,为为Ftmax=Ff+Fimax 1档传动比档传动比ig1应为应为 一般货车的最大爬坡度约为一般货车的最大爬坡度约为30%,即即16.7。轿车应具有。轿车应具有爬上爬上30%坡道的能力。坡道的能力。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 二、最大传动比的选择二、最大传动比的选择(2)附着条件附着条件

9、 确定最大传动比后应验算附着条件确定最大传动比后应验算附着条件,即即 验算时验算时,可取附着系数可取附着系数=0.50.6。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 二、最大传动比的选择二、最大传动比的选择(3)最低稳定车速最低稳定车速 对于越野汽车的传动系统对于越野汽车的传动系统,其最大传动比其最大传动比itmax应保证汽车能应保证汽车能在极低车速下稳定行驶。这样可以避免在松软地面上行驶在极低车速下稳定行驶。这样可以避免在松软地面上行驶时土壤受冲击剪切破坏而损害地面附着力。最大传动比时土壤受冲击剪切破坏而损害地面附着力。最大传动比itmax应为应为（14-3）式中式中,u amin为最低稳定车速

10、。为最低稳定车速。此外此外,轿车的最大传动比是根据加速能力的要求来确定的轿车的最大传动比是根据加速能力的要求来确定的,可可参考同等级的轿车来选择。参考同等级的轿车来选择。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 三、档数和各档传动比三、档数和各档传动比 汽车的动力性和燃油经济性与汽车传动系统的档位数有着汽车的动力性和燃油经济性与汽车传动系统的档位数有着密切的关系。档位数多密切的关系。档位数多,则使发动机发挥最大功率的机会增则使发动机发挥最大功率的机会增多多,提高了汽车的加速能力与爬坡能力。同时提高了汽车的加速能力与爬坡能力。同时,档位数多档位数多,可可使发动机在低燃油消耗率区工作的可能性增加使发动

11、机在低燃油消耗率区工作的可能性增加,降低了油耗降低了油耗。所以。所以,传动系统档位数的增加会改善汽车的动力性和燃油传动系统档位数的增加会改善汽车的动力性和燃油经济性。经济性。档位数还取决于最大传动比与最小传动比之间的比值档位数还取决于最大传动比与最小传动比之间的比值,因为因为档与档之间的传动比比值不能过大档与档之间的传动比比值不能过大,比值过大会造成换档困比值过大会造成换档困难。一般比值不大于难。一般比值不大于1.71.8。所以。所以,最大传动比与最小传动最大传动比与最小传动比的比值增大比的比值增大,档位数也应增多。档位数也应增多。第二节传动比的选择第二节传动比的选择 三、档数和各档传动比三、

12、档数和各档传动比 在确定汽车的最小传动比、最大传动比和传动系统的档位在确定汽车的最小传动比、最大传动比和传动系统的档位数后数后,还要确定中间各档的传动比。还要确定中间各档的传动比。汽车变速器各档的传动比应该按等比级数分配。汽车变速器各档的传动比应该按等比级数分配。（14-4）式中式中,q为常数为常数,各档之间的公比。各档之间的公比。各档的传动比为各档的传动比为ig1=qig2,ig2=qig3,ig3=qig4,第二节传动比的选择第二节传动比的选择 三、档数和各档传动比三、档数和各档传动比 对于一个四档变速器对于一个四档变速器,ig4=1,各档传动比和各档传动比和q有如下关系有如下关系:ig3

13、=q,ig2=q2,ig1=q3 则则 所以所以 由此可以推出由此可以推出,n个档位的变速器个档位的变速器,各档传动比应为各档传动比应为第二节传动比的选择第二节传动比的选择 一、主减速器传动比的确定一、主减速器传动比的确定 在动力装置其他参数不变的条件下在动力装置其他参数不变的条件下,先选定主减速器传动比先选定主减速器传动比范围范围,然后绘制不同然后绘制不同i0时的燃油经济性时的燃油经济性加速时间曲线加速时间曲线(见图见图14-1)。第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确加速时间曲线确定动力装置参数定动力装置参数图图14-1燃油经济性燃油经济性加速时间曲线加速时间曲线二、变速器

14、与主减速器传动比的确定二、变速器与主减速器传动比的确定 在发动机一定的条件下在发动机一定的条件下,可以利用燃油经济性可以利用燃油经济性加速时间曲加速时间曲线从多种变速器中确定一种合适的变速器和一个合适的主线从多种变速器中确定一种合适的变速器和一个合适的主减速器传动比。图减速器传动比。图14-2为装有不同变速器时的燃油经济性为装有不同变速器时的燃油经济性加速时间曲线。图加速时间曲线。图14-2a是是3档变速器与档变速器与4档变速器的曲线档变速器的曲线,变速器都有直接档变速器都有直接档,由于由于4档变速器的变速范围广档变速器的变速范围广,汽车的动汽车的动力性比较高。图力性比较高。图14-2b是是4

15、档变速器与档变速器与5档变速器的曲线档变速器的曲线,5档档变速器因档位多且有超速档变速器因档位多且有超速档,汽车的燃油经济性与动力性都汽车的燃油经济性与动力性都比较高。因此比较高。因此,选用选用5档变速器比较合适。图档变速器比较合适。图14-2c是装用三是装用三种不同传动比的种不同传动比的5档变速器档变速器A、B、C时汽车的曲线时汽车的曲线,可以根可以根据主要指标来选用其中的一种变速器据主要指标来选用其中的一种变速器,并确定主传动比并确定主传动比i0。第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确加速时间曲线确定动力装置参数定动力装置参数二、变速器与主减速器传动比的确定二、变速器与主减

16、速器传动比的确定第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确加速时间曲线确定动力装置参数定动力装置参数图图14-2装用不同变速器时的燃油经济性装用不同变速器时的燃油经济性加速时间曲线加速时间曲线三、发动机排量、变速器与主减速器传动比的确定三、发动机排量、变速器与主减速器传动比的确定 图图14-3a是一汽车在同一变速器条件下是一汽车在同一变速器条件下,选用三种不同排量的选用三种不同排量的发动机的燃油经济性发动机的燃油经济性加速时间曲线。可以按照曲线根据加速时间曲线。可以按照曲线根据动力性和燃油经济性的要求来确定发动机排量。如图中要动力性和燃油经济性的要求来确定发动机排量。如图中要求的加

17、速时间为求的加速时间为14s,那么就不能采用小排量发动机。那么就不能采用小排量发动机。第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确加速时间曲线确定动力装置参数定动力装置参数图图14-3不同排量发动机与不同变速器的最佳燃油不同排量发动机与不同变速器的最佳燃油经济性和动力性曲线经济性和动力性曲线三、发动机排量、变速器与主减速器传动比的确定三、发动机排量、变速器与主减速器传动比的确定 图图14-3a表示三种不同排量发动机的燃油经济性表示三种不同排量发动机的燃油经济性加速时间加速时间曲线曲线,可以画出这三条曲线的包络线可以画出这三条曲线的包络线,这条包络线称为最佳燃这条包络线称为最佳燃油经济

18、性和动力性曲线。利用包络线可以进行经济性和动油经济性和动力性曲线。利用包络线可以进行经济性和动力性分析。图力性分析。图14-3b表示装用三种不同传动比的表示装用三种不同传动比的4档变速器档变速器时的最佳燃油经济性和动力性曲线。从图中可以看出时的最佳燃油经济性和动力性曲线。从图中可以看出,当要当要求加速时间为求加速时间为14s时时,C型变速器的燃油经济性最佳。型变速器的燃油经济性最佳。利用燃油经济性利用燃油经济性加速时间曲线来确定动力装置参数是一加速时间曲线来确定动力装置参数是一种经常采用的方法。种经常采用的方法。第三节利用燃油经济性第三节利用燃油经济性加速时间曲线确加速时间曲线确定动力装置参数定动力装置参数