對汽車發(fā)動機(jī)動力輸出匹配的研究

紀(jì)雪峰

摘 要：汽車發(fā)動機(jī)和變速器如何選取以保證各部分最佳匹配并以獲得最佳動力性能和經(jīng)濟(jì)性，是現(xiàn)如今各研究機(jī)構(gòu)非常關(guān)心的問題。因此，發(fā)動機(jī)和傳動系的匹配，就成為現(xiàn)如今汽車研究的重要問題之一。本論文以某一車作為研究的對象，簡述發(fā)動機(jī)與變速器匹配對汽車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響并進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：動力性;變速器;發(fā)動機(jī)

一、汽車的使用性能指標(biāo)

汽車的使用性能是指汽車在一定的條件下能夠持續(xù)高效工作的能力。它是對一輛汽車的整體評價的主要參考，也是確定一輛汽車的使用效率和方便性的主要參考。當(dāng)前，在我國汽車的載量、油耗指標(biāo)、環(huán)保性、動力性能等等已經(jīng)成為我國汽車在進(jìn)行汽車性能評定時所主要的參考標(biāo)準(zhǔn)。

1.汽車的動力性

汽車是當(dāng)今世界最為普遍也是人們使用最為便捷和使用頻率最高的一種交通工具。汽車的動力性能對于汽車的運(yùn)輸效率有決定性的影響，所以在汽車的所有性能中動力性能也成為汽車最為重要的也是最為基礎(chǔ)的性能。

（1）汽車的最高車速。即汽車在良好路況上可以做到的最快行駛速度。

（2）汽車的加速時間。對于汽車的加速時間有兩種不同的定義，即源地起步和超車兩種加速時間。汽車從靜止到啟動再到行駛一定距離或者達(dá)到一定行駛速度的時間成為起步加速時間。目前，學(xué)術(shù)界對于超車的加速時間還存在爭議，缺乏統(tǒng)一的定義，這主要是因為超車面臨的情況較為復(fù)雜，與要超過的汽車的行駛速度也存在關(guān)系。目前較為認(rèn)同的是以下的標(biāo)準(zhǔn)：低速為30km/h或40km/h，而高速為80%Vamax或某一高速。

（3）汽車的最大爬坡坡度。該項指標(biāo)是汽車在良好的路況下以1檔的速度滿載情況下的爬坡度。汽車的最高速度與其加速時間有著密切關(guān)系，最高速度越大加速時間也就越短。在城市道路和高速公路良好的駕駛條件下，一般并不強(qiáng)調(diào)爬坡能力，但轎車在所有的汽車當(dāng)中以一檔加速能力大，因而爬坡能力也強(qiáng)。與轎車相比，卡車駕駛的道路相對汽車更加復(fù)雜，所以它必須具有做夠的爬坡能力，一般在30%左右α為16.7左右的坡度角。

2.動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性綜合評價

對于汽車的設(shè)計者而言汽車的動力性能和油耗狀況是其主要考慮的問題;而對于消費(fèi)者而言這兩項指標(biāo)是購車時主要要對比分析的數(shù)據(jù)。有人認(rèn)為汽車的油耗與發(fā)動機(jī)的做工有著巨大關(guān)系，而實(shí)際上油耗的主要原因在于汽車的整體，其中汽車的整車質(zhì)量占重要比例。在汽車的行駛中為了保障行駛的安全就需要汽車能保持較高的穩(wěn)定行駛功能，這對于汽車后備功率的要求就會提高，而較大的后備功率則會降低發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率，從而使得汽車的整體燃油經(jīng)濟(jì)性降低。設(shè)計師在進(jìn)行汽車的設(shè)計時必須同時考慮到汽車的動力性能和汽車的整體燃油經(jīng)濟(jì)性。

二、汽車的動力性匹配研究

1.匹配原理

匹配是指系統(tǒng)中二個以上的體系和運(yùn)動形式的參數(shù)和運(yùn)行價格良好的特性。從上述的定義中我們可以看到系統(tǒng)的配備也是一種優(yōu)化系統(tǒng)的過程?？傁到y(tǒng)下存在多個需要匹配的子系統(tǒng)，而這些子系統(tǒng)也只有以較好的形式進(jìn)行匹配才可以使得總體的系統(tǒng)發(fā)揮較好的功能。

2.發(fā)動機(jī)特性

作為汽車的心臟，它具有自己的特性。發(fā)動機(jī)的特性參數(shù)有著內(nèi)在的關(guān)系，這個關(guān)系是分析發(fā)動機(jī)特性的主要基礎(chǔ)（有效功率Pe、有效輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、耗油率be、發(fā)動機(jī)每小時耗油量B等），也是了解發(fā)動機(jī)特性曲線的主要依據(jù)。

3.發(fā)動機(jī)速度特性

（1）發(fā)動機(jī)速度特性，是指發(fā)動機(jī)在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保持不變的情況下，主要性能指標(biāo)隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律。當(dāng)汽車沿著阻力變化的道路行駛時，如果節(jié)氣門的位置不發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速就會因為路況的變化而發(fā)生變化，這時發(fā)動機(jī)就是沿著速度特性工作的。

（2）速度特性的分類。外特性和部分速度特性是速度特性的兩大分類。當(dāng)油量控制機(jī)構(gòu)在最大位置時，所測試出來的特性就是發(fā)動機(jī)的全法和速度特性，也稱為外特性。油量低于最大位置時，所測試出的特性就是發(fā)動機(jī)的部分負(fù)荷速度特性。外特性所反映的是發(fā)動機(jī)所能達(dá)到的最大性能，它對發(fā)動機(jī)十分重要，所以這是所以發(fā)動機(jī)廠家在發(fā)動機(jī)出廠時必須提供的特性。

本論文研究的內(nèi)容是汽車發(fā)動機(jī)動力輸出的匹配研究，分析國內(nèi)外對發(fā)動機(jī)匹配的相關(guān)研究成果。本文研究了發(fā)動機(jī)的工作特性，即發(fā)動機(jī)的外特性以及發(fā)動機(jī)的萬有特性。在本論文中為了實(shí)現(xiàn)對最優(yōu)的動力和燃油經(jīng)濟(jì)性的研究，對于最高車速、最大爬坡度和加速時間進(jìn)行了分析，得到最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及加速時間、傳動比與車速的關(guān)系、最高車速與傳動比的關(guān)系。由于本人專業(yè)水平有限和時間問題，論文中許多內(nèi)容還需要進(jìn)一步研究和實(shí)驗并進(jìn)行深入討論。

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