汽車發(fā)動機的選擇.pdf

機械 CAD 收集整:機械 CAD 收集整: 汽技朮盟：johns_01 汽技朮盟：johns_01 E-mail:johns_01163.com E-mail:johns_01163.com 本資自網(wǎng)絡(luò)僅供考使用，有涉及版權(quán)請信告知刪除處! 本資自網(wǎng)絡(luò)僅供考使用，有涉及版權(quán)請信告知刪除處! 發(fā)動機的選擇 發(fā)動機的選擇 一、發(fā)動機形式的選擇 當前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機為主。它分為汽油機、柴油機兩類。 與汽油機比較，柴油機具有較好的燃油經(jīng)濟性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè) 置容積小些的油箱。柴油機壓縮比可以達到 1523，而汽油機一般控制在 810；柴油機熱 效率高達 38，而汽油機為 30；柴油機工作呵靠，壽命長，排污量少。 柴油機的主要缺點是：由于提高了壓縮比，要求活塞和缸蓋的間隙盡可能小，加工精度 比汽油機要求更高； 因自燃產(chǎn)生的爆發(fā)壓力很大， 因此要求柴油機各部分的結(jié)構(gòu)強度比汽油 柴油機主要用于貨車、大型客車上。隨著發(fā)動機技術(shù)的進步，輕型車和轎車用柴油機有日益 增多的趨勢。 根據(jù)發(fā)動機氣缸排列形式不同，發(fā)動機有直列、水平對置和 V 型三種。氣缸直列式排列 具有結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點。但當發(fā)動機缸數(shù)多時，長度尺寸過長，在汽車上 布置困難，因此直列式適用于 6 缸以下的發(fā)動機。此外，直列式還有高度尺寸大的缺點。 與直列發(fā)動機比較，V 型發(fā)動機具有長度尺寸短因而曲軸剛度得到提高，高度尺寸小， 發(fā)動機系列多等優(yōu)點。 其主要缺點是用于平頭車時， 因發(fā)動機寬而布置上較為困難， 造價高。 水平對置式發(fā)動機的主要優(yōu)點是平衡好，高度低。V 型發(fā)動機主要用于中、高級和高級轎車 以及重型貨車上，水平對置式發(fā)動機在少量大客車上得到應(yīng)用。 根據(jù)發(fā)動機冷卻方式不同，發(fā)動機分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動機，因 為它具有冷卻均勻可靠、 散熱良好、 噪聲小和能解決車內(nèi)供暖問題， 以及加大散熱器面積后， 能較好適應(yīng)發(fā)動機增壓后散熱的需要等優(yōu)點。 水冷發(fā)動機的主要缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 使 用與維修不方便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季冷卻水容易過熱，冬季又容易過冷， 并且在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。 當選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動機時，不僅有利于汽車小型化、輕量化，同時在保證客廂內(nèi) 部有足夠空間的條件下，還能節(jié)約燃料。 由于天然氣資源充足，在今后一個階段內(nèi)天然氣汽車將得到應(yīng)用。無排氣公害、無噪音 的電動汽車， 是理想的低污染車， 在解決高能蓄電池和降低成本后會在汽車上得到推廣使用。 太陽能汽車也是理想的低污染汽車， 目前還未達到商品化階段。 二、發(fā)動機主要性能指標的選擇 1發(fā)動機最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速 maxe P P n 根據(jù)所需要的最高車速 maxa (km/h)，用下式估算發(fā)動機最大功率 += 3 maxmaxmax 761403600 1 a D a ra T e ACgfm P (1-1) 式中， maxa 為發(fā)動機最大功率(kW)； T 為傳動系效率，對驅(qū)動橋用單級主減速器的 4 2 汽車可取為 90；為汽車總質(zhì)量(kg)； g 為重力加速度(m/s2)；為滾動阻力系數(shù)， 對轎車0.016510.01(250)，對貨車取 0.02，礦用自卸車取 0.03， a m r f r f a J a 用最 高車速代入；為空氣阻力系數(shù)， 轎車取 0.300.35， 貨車取 0.801.00， 大客車取 0.60 0.70；A 為汽車正面投影面積(m2)； D C maxa 為最高車速。 參專同級汽車的比功率統(tǒng)計值，然后選定新設(shè)計汽車的比功率值，并乘以汽車總放目， 也可以求得所需的最大功率值。 最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機的在 30007000rmin，因轎車最高值多 在 4000rmin 以上，輕型貨車的值在 40005000rmin 之間，中型貨車更低些。柴油 機的值在 18004000rmin 之間，轎車和輕型貨車用高速柴油機，取在 32004000r min 之間，重型貨車用柴油機的值取得低。 P n P n p n P n P n P n 2發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 max T T n 用下式計算確定 maxe T P e e n P T max max 9549= (1-2) 式中，為最大轉(zhuǎn)矩(N m)； max T為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)， 一般在 1.11.3 之間選??； 為發(fā)動機最大功率(kW)；為最大功率轉(zhuǎn)速(rmin)。 maxe P P n 要求/在 1.42.0 之間選取。 P n T n 三、發(fā)動機的懸置 汽車是多自由度的振動體，并受到各種振源的作用而發(fā)生振動。發(fā)動機就是振源之一。 發(fā)動機是通過懸置元件安裝在車架上。 懸置元件既是彈性元件又是減振裝置， 其特性直接關(guān) 系到發(fā)動機振動向車體的傳遞，并影響整車的振動與噪聲。合理的懸置不但可以減小振動、 降低噪聲以改善乘坐舒適性，還能提高零部件和整車壽命。因此，發(fā)動機的懸置設(shè)計越來越 受到設(shè)計者的重視。 發(fā)動機懸置應(yīng)滿足下述要求： 因懸置元件要承受動力總成的質(zhì)量， 為使其不產(chǎn)生過大的 靜位移而影響工作， 因此要求懸置元件剛度大些為好； 發(fā)動機本身的激勵以及來自路面的激 勵都經(jīng)過懸置元件來傳遞，因此又要求懸置元件有良好的隔振性能；因發(fā)動機工作頻帶寬， 大約在 10500Hz 范圍內(nèi)， 要求懸置元件有減振降噪功能， 并要求懸置元件工作在低頻大振 幅時(如發(fā)動機怠速狀態(tài))提供大的阻尼特性，而在高頻低幅振動激勵下提供低的動剛度特 性，以衰減高頻噪聲；懸置元件還應(yīng)當滿足耐機械疲勞、橡膠材料的熱穩(wěn)定性及抗腐蝕能力 等方面的要求。 傳統(tǒng)的橡膠懸置由金屬板件和橡膠組成，見圖 1-5。 其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但動剛度和阻尼損失角(阻尼損失角越大表明懸置 元件提供的阻尼越大)的特性曲線基本上不隨激勵頻率變化，如圖 1-6 所示。 液壓阻尼式橡膠懸置(以下簡稱液壓懸置)的動剛度及阻尼損失角有很強的變頻特性， 見 圖 l-6。從圖 l-6a 看到，液壓懸置的動剛度在 10Hz 左右達到最小，在 20Hz 左右達到最大， 而后開始下降； 在頻率超過 30Hz 以后趨于平穩(wěn)。 圖 l-6b 表明液壓懸置阻尼損失角在 525Hz 范圍內(nèi)比較大，這一特性對于衰減發(fā)動機怠速頻段內(nèi)(一般為 2025Hz)的大幅振動十分有 利。 圖 l7 所示為液壓懸置結(jié)構(gòu)簡圖，圖中螺紋聯(lián)接桿 l 與發(fā)動機支承臂聯(lián)接，底座 8 的 螺孔與車身聯(lián)接，液壓懸置主要由橡膠主簧 11、慣性通道體 10、橡膠底膜 7 和底座 8 構(gòu)成。 慣性通道體把液壓懸置分為上、下兩個液室，內(nèi)部充滿液體。由具有節(jié)流孔的慣性通道體連 通上下兩個液室。 通常下室體積剛度比上室低。 當經(jīng)發(fā)動機支承臂傳至螺紋聯(lián)接桿的載荷發(fā) 生變化時，上室內(nèi)的壓力跟隨變化。如果上室液體