第三章-动力装置分解.ppt

前面两章内容的回顾,根据第一章功率平衡的原理，汽车的后备功率用于汽车的加速和爬坡。,给出了一定的动力性指标，必须要有相应发动机功率才能够实现,发动机本身功率足够只是必要条件，还要能够发挥出来才能够达到目的,前面两章内容的总结,根据第二章，知道汽车行驶的负荷率影响汽车的燃油经济性，发动机功率越大，负荷率越低，经济性越差,汽车动力装置参数的选定,3.1发动机功率3.2最小传动比3.3最大传动比3.4变速器档数及其传动比3.5动力传动系匹配,第三章汽车动力装置参数的选定,动力装置功能：提供原动力，使汽车行驶动力装置组成：发动机、传动系（包括车轮）发动机和变速器经常连接在一起，有时候称为动力总成发动机：是动力源，和其它机械的动力源一样最主要参数：功率其它参数：转矩、外特性等传动系：配合发动机发挥其功率,两种车型的参数对比奥迪和红旗,奥迪,红旗,两种车型的参数对比奥迪和红旗,3.1发动机功率的选定,汽车动力性主要是由于发动机功率决定，并受传动系和外力（附着力）限制的。汽车发动机功率一般根据动力性进行选择，再从经济性方面进行复核和校正。动力性的三个评价指标中，最高车速反应了发动机功率的要求，也间接的反应了汽车的加速爬坡能力,新一代保时捷911GT3，最大功率415马力，最高车速达到310km/h，从静止加速到100km/h只需4.3s,法拉利612搭载5.7升V12引擎，最大马力为540hp/7250rpm，扭力60kgm/5250rpm，0-100km/h的加速可在4.2秒内完成，极速则是在315km/h以上,1根据最大车速uamax选择Pe,3.1发动机功率的确定,2根据汽车比功率（单位汽车质量具有的功率，kW/t）,3.1发动机功率的确定,中型货车的比功率约为10kw/t,其中Ff约占40。,A/m项，m增加，A增加有限，因此，A/m随总质量的增加而减少。,3、法规标准要求有的国家对汽车的比功率有规定，以保证路上行驶的汽车动力性不低于一定的水平，防止阻碍正常交通流。比如我国的GB7258-2004规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率限值为4kW/t，其它机动车为5kW/t（标准中规定：比功率为发动机最大净功率(或0.9倍的发动机额定功率或0.9倍的发动机标定功率)与机动车最大允许总质量之比。有些车型要达到相应的等级，也需要具备相应的比功率。比如根据JT/T325-2006营运客车类型划分及等级评定，高三级特大型客车的比功率要不小于13kW/t4、货车：可以根据同样总质量与同样类型车辆的比功率统计数据初步选择发动机功率。5、轿车：情况不一样，根据总质量与预期车速，参照同类型车确定还要考虑发动机带动附件所需要的功率,对于轿车，情况不一样，动力性（最高车速）)相差很大，比功率也相差很大,补充：很多情况下轿车的最高车速不具有实用价值，所以也经常根据其0-100km/h加速性能确定发动机功率,发动机外特性对汽车行驶稳定性有影响,发动机特性（最大转矩）对其工作稳定性影响,发动机特性（最大转矩处转速）对其工作稳定性影响,发动机特性（对高速性能影响）对其工作稳定性影响,式中:Temax为最大转矩（Nm）；a为转矩适应系数，一般在1.11.3之间选取；Pemax为发动机最大功率（kW）；np为最大功率转速（r/min）。,Temax计算:,转矩适应系数：标志着汽车行驶阻力增加时发动机沿外特性自动增加转矩定能力对在山区行驶的车，a大些是很适宜的对于高速车，在最大转矩相同的情况下，a小些使得转矩平坦一些，高速动力性好些,Temax影响加速性能、爬坡性和最大动力因数,2最大转矩Temax及相应的转速nT,nT、np之间应该保持适当的关系，如果nT过于接近np则使得直接挡最低稳定车速偏高，在通过繁忙的交叉路口时换挡次数增加。有转速适应系数：,发动机适应系数转矩适应系数x转速适应系数F,一般np/nT、1.4(1.42.0发动机设计保证)，,F越大则发动机的适应性越好,发动机要和变速器相匹配才能够获得较好的性能,最大转矩Temax相应的转速nT,液力自动变速器（AT，采用液力变矩器）能够改善汽车的稳定性,高转矩发动机：在一定范围内保持大致不变的功率，也称等功率发动机,奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机,等功率发动机具有比较理想的特性,奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机,1982年奥迪1001.8L轿车发动机外特性,奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机,一汽给出的奥迪1001.8L轿车发动机外特性,一汽给出的红旗CA7220轿车发动机外特性,奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机,一汽给出的奥迪100发动机特性,奔驰公司的OM402LAI/1增压发动机,一汽给出的奥迪100发动机特性,奥迪016系列的两种变速器（摘自红旗）,奥迪016系列的两种变速器（摘自红旗）,奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）,奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）,奥迪016系列的两种变速器的性能匹配对比（摘自红旗）,3.2最小传动比的选择,轿车四档和五档(超速档)变速器中，各档使用时间的典型百分比如表77。,汽车大部分时间以高挡行驶，其选择很重要,3.2最小传动比的选择,路程系数,扭矩系数,(1)、最小传动比与最高车速的关系,3.2最小传动比的选择,（2）、最小传动比与后备功率,3.2最小传动比的选择,1,2,3,4,5,为了提高燃油经济性，出现了减小最小传动比的趋势，,在选择最小传动比时，要考虑最高档（直接档）有足够的动力性，即动力因数。,主减速器传动比过小，会造成汽车运行时发动机负荷率过大，反而不利于提高燃油经济性。选择最小传动比，使得既能保证汽车的动力性，也能有合适的燃油经济性。（3）、最小传动比还受到驾驶性能的限制。最小传动比过小，发动机在重负荷下工作，加速性不好，出现噪声与振动；过大时发动机运转速度高，噪声大,第二节最小传动比的选择,根据每千克(磅)车质量的发动机排量毫升值，查出允许的最小n/ua值。这对选择轿车最小传动比是有参考价值的,物理意义：保证单位质量的驱动力,第三节最大传动比的选择,1、最大爬坡度(货车)加速能力（轿车）2、最低稳定车速（越野车）3、附着力,越野车最低稳定车速,轿车（手动）,过去美国3挡，欧洲4挡,现在为了省油，一般5挡，也有6挡,轻中型货车,一般5挡,重型货车,一般6到十几个挡,越野车,使用条件复杂，挡位数较同吨位的普遁货车常多一倍左右,多挡一般采用主副变速器的方案,变速器挡数和各挡传动比,挡数：影响动力性、经济性、复杂性、传动比间隔,汽车各档传动比大体采用等比级数分配。,按照等比级数分配传动比的优点1：,可以使发动机在一定范围n1-n2内工作，有利于换挡：换挡过程分析,若每次均将转速提高到n2换档，只要发动机降低到n1，离合器就能无冲击地接合。由于符合人的操作习惯，这样布档能方便驾驶员加速时换档操作。,按等比级数分配传动比也在于可充分地利用发动机的功率，提高发动机的动力性。汽车需要大功率时，若档位传动比分配得当，就可使发动机经常在接近外特性最大功率范围内运转。从而相对增加汽车后备功率，提高汽车加速和爬坡能力。这对于比功率较小的大货车尤为重要,按照等比级数分配传动比的优点2：,汽油机的最高转速一般不大于最大功率转速的1012%，柴油机也类似,补充1：还可以用损失功率最小为目标,在各种车速下都能够发挥出最大发动机功率的匹配是最理想的。所以有人称等功率发动机特性为理想发动机特性实际匹配无法完全满足理想特性，有一定损失，损失越小越好,补充2：还可以用损失驱动力最小为目标,也就是驱动力最大，爬坡度最大,当然也可以用加速度最大，加速时间最短为目标,按等比级数分配传动比的(主)变速器，还便于和副变速器结合构成更多挡位的变速器,按照等比级数分配传动比的优点3：,主变速器i1,副变速器i2,总传动比ii1i2,实际传动比的分配,考虑到高挡利用率较高，所以高挡位之间的传动比差别比低档位小，实际上常有下面的关系：,对货车可以同时兼顾动力性经济性轿车更好的兼顾经济性,MPG,第5节利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数,加速时间小,好,加速时间大,好,只确定i0,MPG,第5节利用燃油经济性-加速时间曲线确定动力装置参数,加速时间小,好,加速时间大,好,只确定i0,汽车动力装置（总成）,汽车动力装置包括发动机和传动系,汽车动力装置参数指主要包括发动机功率和传动系传动比,对动力装置进行优化（折衷），以满足汽车对动力性和燃料经济性以及汽车驾驶性的要求。,汽车功率平衡图,还可以根据汽车驱动力行驶阻力平衡图求负荷率和后备功率,驱动力Ft,a,b,C,D,发动机的动力性和经济性要求很大程度上是相互矛盾的,汽车动力性主要是由于发动机功率决