发动机与整车匹配ppt课件.ppt

发动机冷却系统与整车匹配汽车工程学院2017 4 5 1 发动机与整车匹配技术要点 2 前言 发动机作为汽车的心脏 在汽车产品开发 使用中占有重要地位 发动机本身作为独立总成 开发人员力求发动机工作可靠 安全 环保 并为此努力探索 但是再好的发动机 如果整车匹配的不好 也不会很好的发挥其作用 因此 只有做好发动机整车匹配 才会使发动机全面发挥作用 3 现代人们对汽车的技术含量要求越来越高 客户对各种配置 附件的要求越来越多 工程技术人员通过多年来对发动机系统整车匹配工作的积累 对发动机整车匹配有了较高的认识和理解 4 发动机整车匹配目标 整车性能目标是在车型商品定义阶段根据市场需求确定的 只有达到该性能目标才有市场竞争力 高出该性能目标太多不仅没有意义 还会使整车开发成本和实物成本增加 从而失去市场竞争力 以下是整车设计参数 5 因此我们应该朝着这个目标去优化设计参数 6 发动机匹配整车总体步骤 一 根据开发车型初步确定发动机的功率 扭矩情况根据发动机的开发车型用途 使用条件 运载情况以及国家相关的法律 法规要求 同时考虑同类车型发展趋势 市场竞争力等方面的内容 初步确定发动机的功率 扭矩范围 7 二 提供发动机的结构 性能参数表对于初步确定的发动机 应对其性能参数 结构参数进行全面的了解 要求发动机生产厂家填写相关数据 根据数据内容对整车的进气 排气 冷却 供油 润滑等与发动机相关的系统进行合理匹配 使发动机发挥最好的作用 8 三 确定发动机匹配整车的可行性 1 整车匹配性能分析 1 最高车速 2 最大爬坡度 3 起步能力 4 最高档最大爬坡度 9 2 经济性能分析 1 特定条件下的百公里油耗 2 常用车速条件下的百公里油耗 3 发动机舱内的空气流动分析要空气流畅 不产生涡流 10 冷却系统在整车匹配的重要性 汽车发动机冷却系统是整车中非常重要的一个系统 该系统的作用就是将发动机工作中产生的热量及时散发到外界 以使发动机不至于过热 并且能够正常的工作 这里需要说明一下发动机工作时对温度的要求 虽然冷却系统是使发动机降温的 但并不说明越冷越好 发动机工作的温度一般在85 95 不同的发动机有所差异 只有在这个温度范围内 发动机才能发挥出最佳性能 而且使用 11 寿命也最长 因此 为了使发动机工作在最适合的温度范围内 需要使冷却系统同发动机达到最佳的匹配状态 即不使发动机过热 也不至于过冷 12 冷却系统进行匹配最快捷 有效 科学的方法是先进行理论计算 再进行样车验证试验 这样可以大大缩短匹配开发的周期 13 冷却系统的主要部件 水泵 推动冷却液 水套 冷却发动机缸体和缸盖 散热器 将冷却液的热散到空气中 控温器 控制冷却液温度 压力盖 维持冷却液系统内的压力 15 17psi 加热器 利用冷却液的热量供暖 溢流罐 允许冷却液的收缩和膨胀 14 如下图所示 15 冷却系统整车匹配的开发 需要条件 1 发动机在不同转速下的全负荷热负荷分配数据 2 整车在怠速爬坡 高速等工况下的油耗数据 3 水泵性能能数据 4 节温器性能数据 16 详细设计参数 3 1冷却常数确定冷却常数是评估其冷却性能的主要指标 在设计开发的时候要求实际冷却常数不大于设计冷却常数 这样才能满足发动机的散热要求 17 设计冷却常数 发动机允许最高出水温度 车辆允许最高使用环境温度实际冷却常数 发动机实际最高出水温度 车辆实际使用最高环境温度 18 3 2散热器性能确定对于发动机的热负荷 可以根据其燃油消耗率和发动机功率等结构参数进行计算 但是较准确的数据 还是通过热负荷分配试验得到 19 再对整车各工况下的模拟计算数据进行分析 20 根据上述试验标准 要求散热器必须在以下几种情况下负荷散热性能要求 1 怠速开空调时 按发动机转速800r min 此时水流量为15L min 散热量要达到10 75kW 其中要对其它散热量部分按经验值取50 因为实际装车状态比实验室状态的散热条件较为恶劣 风速按风扇的性能为2m s 风阻要与散热风扇的风阻流量一致 21 2 高速的时候 按照车速120km h 发动机转速6000r min 此时水流量为104 6L min 散热量要达到61 26kW 风速按风扇的性能为30m s 风阻要与散热风扇的风阻流量一致 3 爬坡时 按照车速40km h 发动机转速2400r min 此时水流量为41 5L min 散热量要达到26 23kW 风速按风扇的性能为10m s 风阻要与散热风扇的风阻流量一致 根据经验值 散热器盖的开启压力取108kPa 因此此车型管路较长 而且使用中发动机转速常会达到很高 系统的压力很大 真空阀开启压力按照标准值取1 12kPa 22 3 3散热器风扇性能确定 1 怠速的时候 风扇流量 2 高速时 风扇流量 3 爬坡的时候风扇流量 根据以上数据 应该使设计的散热器和风扇性能满足以上各个性能 同时考虑到用两个风扇才可以满足要求 双风扇均为单级控制 功率均不能超过180W 23 3 4膨胀箱性能确定 膨胀箱是冷却系统中用来排出气体并补充冷却液的零件 有的系统在设计时 是参与冷却液循环 有的不参与 相对的零件不参与循环时 各方面要求稍低一些 根据一般经验 膨胀箱是安装在位置最低液位处 应该超过散热器加水口 保证散热器真空阀正常开启 膨胀箱最低液位容量 C E 0 25L其中E为膨胀箱空容量 膨胀箱最高液位容量 H C 6 Xsystemvolume膨胀箱总容量Total 5 Xsyetemvolume H X1 12 24 3 5系统控制参数确定 1 风扇温度控制 根据节温器的性能 开启温度为90 全开温度为103 所以风扇的开启温度设为98 在93 时关闭 双风扇控制温度相同 在开空调的时候两个风扇都要启动 不受发动机冷却液温度控制 2 水温表的温度刻度设置 现代汽车的设计 仪表的造型是和整个内饰仪器协调设计的 常用电子式刻度显式和指针式显示 详细设计不在赘述 3 停车延时控制考虑到实际使用中 常有大负荷工作后停车停机的情况 为了避免此种情况下发动机开锅 特别设定车辆在熄火后水温达到115 时风