汽车理论第三章

1、第三章 汽车动力装置参数的选定汽车动力装置参数涉及发动机和传动系两部 分，这里主要指的是：发动机功率和传动比。第一节 发动机功率的选择发动机的选择需要考虑很多因素，例如：汽 车的用途、总重、布置型式，动力特性和经济性 要求，使用条件，材料和燃料资源，排气污染和 噪声方面的法规限制等，通常要经过多方案比较 才能确定。粗略估计发动机功率时，可以参考同级汽 车的比功率和这些汽车的性能试验资料，选择 适当的比功率值，乘以汽车的总重，即可得出 所需的最大功率Pemax 。在比较准确地确定所需功率时，应按照所 需的动力性能指标进行计算，并从燃料经济性 方面进行校核。下面介绍现种较常用的方法：1、由预期的最高车速初步确定发动机应有 的功率：最高车速高发动机功率大汽车后备功 率可能较大加速爬坡能力可能较好2、从现有汽车统计数据初步估计汽车比功率确定发 动机应有功率：汽车比功率对货车来说，总质量增加，迎风面积增加有限，第二 项随总质量的增加逐步减小。但大于单位质量应克服的滚 动阻力功率。不少国家对车辆应有的最小比功率做出规定，以保证 行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车 辆阻碍车流。我国：

2、比功率第一节 发动机功率的选择货车比功率曲线轿车比功率曲线大客车：由最高车速和比功率两方面而定。第二节 最小传动比的确定汽车大多数时间以最高挡行驶， 因此最小 传动比的选择很重要。选择时要考虑动力性和经济性两方面的影响 。最小传动比 = 变速器最高挡速比主传动比阻力功率曲线与发动机功率曲线的交点有 三种情况：（1）交点小于最大功率点（2）与最大功率点相交（3）大于最大功率点第二节 最小传动比的选择 图中，传动比i1大 于i2大于i3，由公式可知；（1）最高车速：i0选择到汽车的最高车速相当于发动机最大 功率点时的车速时，最高车速最大。（2）后备功率：i0越小，后备功率越小，动力性差，但发动 机负荷率高，燃油经济性好。反之，i0越大，后 备功率越在，动力性越好，但燃油经济性差。最小传动比还受到驾驶性能的限制。关于电动车或混合动力车：纯电动车可普通车的方法来考虑，由最高车 速确定电动机的最大功率。但混合动力车有 所不同。在混合动力车中，除串联外，最大 功率是由电机和发动机共同提供的，因此发 动机功率大小的选择并不是按最高车速选择 ，而是按加权平均功率来选择。发动机的功 率定了，由最高车速可

3、定电机功率。如果车辆按下图工况运行，加权平均功率的 计算如下式：对混合动力车中的串联车，电动机功率由最高 车速来确定，但发动机功率仍按平均功率来确 定。其它的考虑因素如燃油车。参考实例：日本丰田：整车尺寸（长宽高）6990 2070 2580车辆质 量 /kg3950乘座人数21人发动 机排量（mL)1496发电 机3相交流，25Kw电动 机交流感应，70Kw驱动 用电池密封铅酸电池续驶 里程（市区道路）400以上最高车速80 Km/ h串联混合动力中巴车Coaster电机种类交流同步（永 磁） 标定电压288V标定输出功率20Kw最大输出功率50Kw /31004600rp m 最大扭矩190Nm/0150 0rpm 电机总成质量57.6Kg整车质量1560kg最高车速125kmRAV4-EV续驶里程230Km(10.15 工况电机种类交流同步（永磁 ）标定电压288V标定输出功率12Kw最大输出功率18.5Kw/24503 820rpm最大扭矩76Nm/02450rp m电机质量20kg车重790kg最高车速100kg续驶里程100km左右e-com车辆总 重1240kg 最高车速

4、160km/h 发动机1.5L 电动机永磁，55.9kg 标定电压288V 标定输出功率21kw 最高功率30kw/900200r pm 最大扭矩305Nm/0940rp m 电池镍氢第三节 最大传动比的选择确定最大传动比要考虑三个问题：最大爬 坡度，附着率及汽车最低稳定车速。最大爬坡度：第三节 最大传动比的选择最低稳定车速附着率按第一章所讲述的方法，分析按最大传动比 所确定的地面驱动力是否小于或等于附着力，如 附着力不够，需采取调整重心位置等措施。对纯电动车，最大爬坡度由电动机的最大扭矩 来确定。对混合动力车，除串联车以外，最大爬坡度由 发动机及电动机最大扭矩之和来确定。对串联车，最大爬坡度由电动机来确定。第四节 传动系挡数与各挡传动比的选择不同类型的汽车具有不同的传动系挡位数。原因：使用条件不同；对整车性能要求不同； 汽车本身功率不同。传动系挡位数对汽车动力性、燃油经济性的影响：动力性方面：挡位数多发动机发挥最大功率附近高功率的机会多挡位数多发动机在低燃油消耗区工作的可能性增加 油耗操纵性方面：挡与挡之间的传动比比值大，换挡困难。因 此，最大传动比与最小传动比的比值越大，挡位 数越

5、多。选定汽车最小传动比itmin、最大传动比itmax及 传动系挡位数后，还要确定中间各挡传动比。初选时，汽车传动系各挡的传动比大体按等 比分配，再根据实际情况进行调整。用等比级数分配变 速器各挡传动比的特点 ：各档位工作时发动 机工作范围相同。说只有等比级数换 档才能实现无冲击换挡 （假设换挡过程中车速 不下降）是不对的。即 便不是等比级数换档， 照样可以实现无冲击换 档。挡时，发动机转速升到n2时所对应的车速 为：换上时，发动机转速降至n1，因假定车速 不下降，相应车速ua2 = ua1，即：故 或若挡时，发动机转速升n2换挡，则应把发 动机转速降到 才能无冲击地接合离合器，即：由于各挡传动比按等比级数分配，即：结论：当各档传动比相同时，每次发动机都 是提高到转速n2换挡，并降到同一低转速n1，即 ：发动机总在同一工作区间工作。但实际汽车传动比并非是等比级数。如特点：传动比由大变小，原因：在低档位时 可充分利用发动机的最大扭矩特性，在高档位时 充分利用发动机提供的高功率。实际分配各挡传动比时：还有更实际的考虑：汽车主要以较高挡位行 驶。以中型货车5挡变速器为例，1、2、3三个挡 的

6、总利用率仅为1015。使用较为频繁的是 较高档位。从经济性角度出发，较高挡位相邻两 挡间的传动比间隔小一些更合理。因为高挡时，传动比小，意味着在挡位之间 的间隔较小，更容易发挥发动机的高速动力性和 良好的经济性。低速下传动比较大，意味低挡时 每一挡的扭矩储备较大更有利于加速或爬坡。而 实际上，汽车在高速时需要的是高功率，而不是 大扭矩，低速下需要的则是大扭矩，低挡位传动 比间隔大，高挡位传动比间隔较小，刚好满足了 汽车的这种要求。第五节 利用燃油经济性加速曲线 确定动力装置参数初步选择参数后，再拟定参数值的选择范围 ，具体分析、计算不同参数匹配下汽车的燃油经 济性与动力性，综合考虑各方面因素，最终确定 动力装置参数。通常以循环工况油耗Q（L/100km）代表燃油 经济性，以原地起步加速时间代表动力性，做出 不同参数匹配下的燃油经济性加速时间曲线 ，并根据这一曲线确定动力装置参数。传动大传动比小最佳经济性 传动比一、主减速器速比的确定根据C曲线分析，i0由大变小时，发动机的负 荷率逐渐由低变高，加速时间虽然延长，但经济 性得到了改善；到达拐点时，经济性最好；但i0 继续减少，加速时间和燃油经济性都会下降，经 济性下降的原因是： i0太小时发动机负荷率过高 ，按功率混合气运行。在拐点与大传动比之间，动力性和经济性总 是矛盾的，改善了一个，就损害了另一个。对传动比的选择，要与整车的设计目标相吻 合。当以动力性为追求目标时，可选较大的 i0 。当以经济性为追求目标时，如果能选用 最佳经济性所对应的传动比是最理想的了， 尽管动力性有所损失。但实际上往往由于其 它因素，如动力性因素的考虑，也可能未必 能选到最经济的传动比，可能要在大传动比 和经济传动比上折衷。工程上总是这样，追 求的是折衷后的最佳。根据整车的目标确定 主传动比。 二、变速器与主减速器传动比的确定 在不改变发动机的条件下，可以利用C曲线 从几种变速器中选择合适的变速器和主减速 器速比这个图有点奇怪！三、发动机、变速器与主减速器传动比确定本章小结v本章的学习及掌握是建立在前二章的基础上 的v如何初选发动机功率、最大传动比、最小传 动比、变速器挡位数和各挡传动比v动力装置系统动力性和经济性的校核方法v一个合理的传动系统是反复比较、折衷的结 果。

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