汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇.pdf

1、機(jī)械 CAD 收集整:機(jī)械 CAD 收集整: 汽技朮盟：johns_01 汽技朮盟：johns_01 E-mail:johns_ E-mail:johns_ 本資自網(wǎng)絡(luò)僅供考使用，有涉及版權(quán)請(qǐng)信告知?jiǎng)h除處! 本資自網(wǎng)絡(luò)僅供考使用，有涉及版權(quán)請(qǐng)信告知?jiǎng)h除處! 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 一、發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 當(dāng)前汽車(chē)上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)為主。它分為汽油機(jī)、柴油機(jī)兩類(lèi)。 與汽油機(jī)比較，柴油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)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(jī)壓縮比可以達(dá)到 1523，而汽油機(jī)一般控制在 810；柴油機(jī)熱 效率高達(dá) 38，而汽油機(jī)為 30；柴油機(jī)工作呵

2、靠，壽命長(zhǎng)，排污量少。 柴油機(jī)的主要缺點(diǎn)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(jī)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(jī)各部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比汽油 柴油機(jī)主要用于貨車(chē)、大型客車(chē)上。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，輕型車(chē)和轎車(chē)用柴油機(jī)有日益 增多的趨勢(shì)。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列形式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)有直列、水平對(duì)置和 V 型三種。氣缸直列式排列 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)多時(shí)，長(zhǎng)度尺寸過(guò)長(zhǎng)，在汽車(chē)上 布置困難，因此直列式適用于 6 缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，直列式還有高度尺寸大的缺點(diǎn)。 與直列發(fā)動(dòng)機(jī)比較，V 型發(fā)動(dòng)機(jī)具有長(zhǎng)度尺寸短因而曲軸剛度得到提高，高

3、度尺寸小， 發(fā)動(dòng)機(jī)系列多等優(yōu)點(diǎn)。 其主要缺點(diǎn)是用于平頭車(chē)時(shí)， 因發(fā)動(dòng)機(jī)寬而布置上較為困難， 造價(jià)高。 水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是平衡好，高度低。V 型發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于中、高級(jí)和高級(jí)轎車(chē) 以及重型貨車(chē)上，水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)在少量大客車(chē)上得到應(yīng)用。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車(chē)用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，因 為它具有冷卻均勻可靠、 散熱良好、 噪聲小和能解決車(chē)內(nèi)供暖問(wèn)題， 以及加大散熱器面積后， 能較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后散熱的需要等優(yōu)點(diǎn)。 水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)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(guò)熱，冬季又容易過(guò)冷， 并且在室外存放，水結(jié)

4、冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。 當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不僅有利于汽車(chē)小型化、輕量化，同時(shí)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(gè)階段內(nèi)天然氣汽車(chē)將得到應(yīng)用。無(wú)排氣公害、無(wú)噪音 的電動(dòng)汽車(chē)， 是理想的低污染車(chē)， 在解決高能蓄電池和降低成本后會(huì)在汽車(chē)上得到推廣使用。 太陽(yáng)能汽車(chē)也是理想的低污染汽車(chē)， 目前還未達(dá)到商品化階段。 二、發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)速 maxa (km/h)，用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 += 3 maxmaxmax 761403600 1 a D a ra T

5、e ACgfm P (1-1) 式中， maxa 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率(kW)； T 為傳動(dòng)系效率，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋用單級(jí)主減速器的 4 2 汽車(chē)可取為 90；為汽車(chē)總質(zhì)量(kg)； g 為重力加速度(m/s2)；為滾動(dòng)阻力系數(shù)， 對(duì)轎車(chē)0.016510.01(250)，對(duì)貨車(chē)取 0.02，礦用自卸車(chē)取 0.03， a m r f r f a J a 用最 高車(chē)速代入；為空氣阻力系數(shù)， 轎車(chē)取 0.300.35， 貨車(chē)取 0.801.00， 大客車(chē)取 0.60 0.70；A 為汽車(chē)正面投影面積(m2)； D C maxa 為最高車(chē)速。 參專(zhuān)同級(jí)汽車(chē)的比功率統(tǒng)計(jì)值，然后選定新設(shè)計(jì)汽車(chē)的比功率值，并乘以汽車(chē)總

6、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(jī)的在 30007000rmin，因轎車(chē)最高值多 在 4000rmin 以上，輕型貨車(chē)的值在 40005000rmin 之間，中型貨車(chē)更低些。柴油 機(jī)的值在 18004000rmin 之間，轎車(chē)和輕型貨車(chē)用高速柴油機(jī)，取在 32004000r min 之間，重型貨車(chē)用柴油機(jī)的值取得低。 P n P n p n P n P n P n 2發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 max T T n 用下式計(jì)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)

7、， 一般在 1.11.3 之間選取； 為發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的懸置 汽車(chē)是多自由度的振動(dòng)體，并受到各種振源的作用而發(fā)生振動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)就是振源之一。 發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)懸置元件安裝在車(chē)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(dòng)機(jī)振動(dòng)向車(chē)體的傳遞，并影響整車(chē)的振動(dòng)與噪聲。合理的懸置不但可以減小振動(dòng)、 降低噪聲以改善乘坐舒適性，還能提高零部件和整車(chē)壽命。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置設(shè)計(jì)越來(lái)越 受到設(shè)計(jì)者的重視。 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置應(yīng)滿足下述要求： 因懸置元件要承受動(dòng)力總成的質(zhì)量， 為使

8、其不產(chǎn)生過(guò)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(dòng)機(jī)本身的激勵(lì)以及來(lái)自路面的激 勵(lì)都經(jīng)過(guò)懸置元件來(lái)傳遞，因此又要求懸置元件有良好的隔振性能；因發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)(如發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài))提供大的阻尼特性，而在高頻低幅振動(dòng)激勵(lì)下提供低的動(dòng)剛度特 性，以衰減高頻噪聲；懸置元件還應(yīng)當(dāng)滿足耐機(jī)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(jiàn)圖 1-5。 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但動(dòng)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

9、越大)的特性曲線基本上不隨激勵(lì)頻率變化，如圖 1-6 所示。 液壓阻尼式橡膠懸置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)液壓懸置)的動(dòng)剛度及阻尼損失角有很強(qiáng)的變頻特性， 見(jiàn) 圖 l-6。從圖 l-6a 看到，液壓懸置的動(dòng)剛度在 10Hz 左右達(dá)到最小，在 20Hz 左右達(dá)到最大， 而后開(kāi)始下降； 在頻率超過(guò) 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(duì)于衰減發(fā)動(dòng)機(jī)怠速頻段內(nèi)(一般為 2025Hz)的大幅振動(dòng)十分有 利。 圖 l7 所示為液壓懸置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中螺紋聯(lián)接桿 l 與發(fā)動(dòng)機(jī)支承臂聯(lián)接，底座 8 的 螺孔與車(chē)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(gè)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(gè)液室。 通常下室體積剛度比上室低。 當(dāng)經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)支承臂傳至螺紋聯(lián)接桿的載荷發(fā) 生變化時(shí)，上室內(nèi)的壓力跟隨變化。如果上室液體受到壓