汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)研究

劉科銘（1.云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明　650101；2.職業(yè)技能培訓(xùn)鑒定中心，云南昆明　650101）

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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)研究

劉科銘1，2
（1.云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650101；2.職業(yè)技能培訓(xùn)鑒定中心，云南昆明650101）

【摘 要】汽車是當(dāng)前人們生活中常見(jiàn)的工具，隨著人們對(duì)汽車的需求越來(lái)越大，在汽車生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)越來(lái)越多地使用各種新技術(shù)。本文給出了汽車匹配技術(shù)的定義和發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的應(yīng)用場(chǎng)合，從機(jī)械匹配和電氣匹配兩個(gè)方面介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)匹配項(xiàng)目中涉及的技術(shù)。其中，機(jī)械匹配還包括了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的選擇與匹配。

【關(guān)鍵詞】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)機(jī)械匹配電氣匹配

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的關(guān)鍵部位，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研究過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)指的是在汽車生產(chǎn)過(guò)程中能夠合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)與其他部件之間的更加協(xié)調(diào)，能夠更好地發(fā)揮出發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，提高整個(gè)汽車的性能。

1　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配技術(shù)

在汽車設(shè)計(jì)中，汽車的各個(gè)部件發(fā)揮了不同的功能，所有的部件之間的相互協(xié)調(diào)是保持汽車穩(wěn)定性和基本性能的一個(gè)重要前提。匹配指的是在汽車生產(chǎn)過(guò)程中合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等部件的類型以及參數(shù)，從而使得整個(gè)汽車的各個(gè)部件可以實(shí)現(xiàn)良好的組合，并且可以通過(guò)計(jì)算、仿真、實(shí)驗(yàn)等手段來(lái)預(yù)估整個(gè)汽車的性能，使得整個(gè)車的動(dòng)力、排放等各種指標(biāo)能夠得到提升。

發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的選型和匹配是汽車匹配技術(shù)應(yīng)用的工作重點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)匹配指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇和安裝過(guò)程中可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本情況實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的有效配置，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到優(yōu)化，提高整個(gè)車輛的動(dòng)力性能。一般來(lái)講，要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)匹配主要是在兩個(gè)場(chǎng)合，一個(gè)是在設(shè)計(jì)新車型的時(shí)候，要開(kāi)發(fā)新的動(dòng)力系統(tǒng)，一個(gè)是對(duì)已有車型更換發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化的時(shí)候需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行匹配。發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配技術(shù)包括機(jī)械匹配與電氣匹配兩個(gè)部分。

2　發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械匹配技術(shù)

2.1匹配計(jì)算

在匹配過(guò)程中必須要進(jìn)行相應(yīng)地計(jì)算，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行確定，在發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械匹配過(guò)程中，計(jì)算各種參數(shù)一般有三種方式，一種是手工計(jì)算，指的是根據(jù)汽車的驅(qū)動(dòng)力以及行駛阻力的平衡圖來(lái)確定汽車在不同的檔位中的車速、加速能力、爬坡能力等，從而對(duì)變速器的不同傳動(dòng)比對(duì)汽車性能的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定各種參數(shù)。第二種是仿真計(jì)算，指的是在對(duì)汽車以及各個(gè)部件的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱等部件的性能參數(shù)輸入模擬軟件中，最后計(jì)算出汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能和制動(dòng)性能等各種參數(shù)。這種方法可以在計(jì)算機(jī)上顯示出分析的報(bào)告以及各種結(jié)果的圖表顯示形式，反映出汽車中的任何一個(gè)參數(shù)對(duì)整個(gè)汽車系統(tǒng)以及性能的影響。當(dāng)前在模擬過(guò)程中能夠使用較多的是CRUISE軟件。第三中是參數(shù)優(yōu)化。指的是將汽車的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性、排放性、制動(dòng)性等參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、汽車變量、變速器的傳動(dòng)比等參數(shù)作為變量，進(jìn)行組合的過(guò)程，從而使得汽車能夠達(dá)到最優(yōu)的性價(jià)比。

2.2設(shè)計(jì)與分析

第一，進(jìn)行CAD設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，一般都需要經(jīng)過(guò)模擬，會(huì)采用CAD軟件來(lái)設(shè)計(jì)汽車和部件的數(shù)字模型，從而對(duì)汽車的各種性能進(jìn)行模擬。當(dāng)前在汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的CAD軟件有UG、Pro/ENGINEER、CATIA等，CAD建模的方法主要有特征造型、用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行逆向掃描等步驟。

第二，CAE分析。汽車CAE分析指的是借助專業(yè)軟件對(duì)汽車的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程，主要分析的內(nèi)容有發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐分析、發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)分析等內(nèi)容。

第三，對(duì)主要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行確定。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)幾個(gè)主要的項(xiàng)目進(jìn)行確定，比如發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車臺(tái)架試驗(yàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲與振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于懸置狀態(tài)時(shí)的振動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)、排氣系統(tǒng)的耐久性實(shí)驗(yàn)等。

第四，開(kāi)發(fā)裝配及維修工具和設(shè)計(jì)制造工藝。一般對(duì)于各種新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，都會(huì)配備夾具工具，針對(duì)一些新設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，也會(huì)開(kāi)發(fā)各種對(duì)應(yīng)的維修工具，比如OBD車載診斷儀器及其軟件，這些工具都可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)完美地配置，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到完善，用戶在使用汽車的時(shí)候能夠更好地掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。

3　發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣匹配技術(shù)

3.1發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)指的是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一全面管理的系統(tǒng)，以發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火和電控汽油噴射系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集合了發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制噴射、排放控制、電子點(diǎn)火、起動(dòng) 、防盜等各種功能，由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的要求也不斷提高，比如發(fā)動(dòng)機(jī)需要具備方便性、舒適性、高效性、經(jīng)濟(jì)性等多種性能，因此也對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)包括多個(gè)部分，比如微處理器、傳感器、執(zhí)行器等，通過(guò)傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分的狀態(tài)進(jìn)行了解，然后經(jīng)過(guò)微處理器進(jìn)行計(jì)算、分析以及判斷，并且產(chǎn)生各種指令，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠完成各種操作。當(dāng)前關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)各個(gè)國(guó)家也在加強(qiáng)研究，比較常見(jiàn)的有博世、西門子、德?tīng)柛?、豐田等。

3.2發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作以及維護(hù)也有十分重要的作用，涉及多種新技術(shù)，比如計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、嵌入式系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，在汽車的電氣控制系統(tǒng)中是最復(fù)雜的一種系統(tǒng)。當(dāng)前很多汽車開(kāi)發(fā)商在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的時(shí)候，一般都不需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作，因?yàn)楹芏喟l(fā)動(dòng)機(jī)本身就已經(jīng)帶有現(xiàn)成的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟。第一，在仿真計(jì)算平臺(tái)上采用可視化以及模塊化的方法建立相應(yīng)的控制模型，然后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，調(diào)試結(jié)束之后可以將其編譯成為各種機(jī)械的執(zhí)行代碼，將執(zhí)行代碼下載到汽車電子控制單元中，就可以對(duì)汽車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制。

3.3車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

當(dāng)前汽車的電氣系統(tǒng)的數(shù)量以及功能都不斷增多，電氣線束系統(tǒng)的復(fù)雜度越來(lái)越高，在工作過(guò)程中產(chǎn)生的損耗也越來(lái)越大，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配過(guò)程中還應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及總線系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以有效地降低汽車電氣系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前人們對(duì)汽車的需求越來(lái)越大，汽車開(kāi)發(fā)也越來(lái)越多，在汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)該要加強(qiáng)各種匹配技術(shù)的應(yīng)用，比如發(fā)動(dòng)機(jī)匹配、變速箱匹配等，發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)是汽車開(kāi)發(fā)的重要部分，包括機(jī)械匹配與電氣匹配兩個(gè)部分，在開(kāi)發(fā)的時(shí)候要加強(qiáng)模擬和計(jì)算分析，從而使得汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)性能得到提升。

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