發(fā)動機與整車匹配

1、,發(fā)動機冷卻系統(tǒng)與整車匹配汽車工程學(xué)院2017—4—5,發(fā)動機與整車匹配技術(shù)要點,,前言,發(fā)動機作為汽車的心臟，在汽車產(chǎn)品開發(fā)、使用中占有重要地位。發(fā)動機本身作為獨立總成，開發(fā)人員力求發(fā)動機工作可靠、安全、環(huán)保，并為此努力探索。但是再好的發(fā)動機，如果整車匹配的不好，也不會很好的發(fā)揮其作用。因此，只有做好發(fā)動機整車匹配，才會使發(fā)動機全面發(fā)揮作用。,,現(xiàn)代人們對汽車的技術(shù)含量要求越來越高，客戶對各種配置、附件的要求越來越多，工程技術(shù)人員

2、通過多年來對發(fā)動機系統(tǒng)整車匹配工作的積累，對發(fā)動機整車匹配有了較高的認(rèn)識和理解。,發(fā)動機整車匹配目標(biāo),整車性能目標(biāo)是在車型商品定義階段根據(jù)市場需求確定的，只有達(dá)到該性能目標(biāo)才有市場競爭力，高出該性能目標(biāo)太多不僅沒有意義，還會使整車開發(fā)成本和實物成本增加，從而失去市場競爭力，以下是整車設(shè)計參數(shù)：,,因此我們應(yīng)該朝著這個目標(biāo)去優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。,發(fā)動機匹配整車總體步驟,（一）根據(jù)開發(fā)車型初步確定發(fā)動機的功率、扭矩情況 根據(jù)發(fā)動

3、機的開發(fā)車型用途、使用條件、運載情況以及國家相關(guān)的法律、法規(guī)要求，同時考慮同類車型發(fā)展趨勢、市場競爭力等方面的內(nèi)容，初步確定發(fā)動機的功率、扭矩范圍。,,（二） 提供發(fā)動機的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)表 對于初步確定的發(fā)動機，應(yīng)對其性能參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行全面的了解。要求發(fā)動機生產(chǎn)廠家填寫相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容對整車的進(jìn)氣、排氣、冷卻、供油、潤滑等與發(fā)動機相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行合理匹配，使發(fā)動機發(fā)揮最好的作用。,（三）確定發(fā)動機匹配整車的可行

4、性,1.整車匹配性能分析 （1）最高車速； （2）最大爬坡度； （3）起步能力； （4）最高檔最大爬坡度。,,2.經(jīng)濟性能分析 （1）特定條件下的百公里油耗； （2）常用車速條件下的百公里油耗。3.發(fā)動機艙內(nèi)的空氣流動分析 要空氣流暢，不產(chǎn)生渦流。,冷卻系統(tǒng)在整車匹配的重要性,汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是整車中非常重要的一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用就是將發(fā)動機工作中產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)到外界，以使

5、發(fā)動機不至于過熱，并且能夠正常的工作。這里需要說明一下發(fā)動機工作時對溫度的要求，雖然冷卻系統(tǒng)是使發(fā)動機降溫的，但并不說明越冷越好。發(fā)動機工作的溫度一般在85℃-95℃，不同的發(fā)動機有所差異。只有在這個溫度范圍內(nèi)，發(fā)動機才能發(fā)揮出最佳性能，而且使用,,壽命也最長。因此，為了使發(fā)動機工作在最適合的溫度范圍內(nèi)，需要使冷卻系統(tǒng)同發(fā)動機達(dá)到最佳的匹配狀態(tài)，即不使發(fā)動機過熱，也不至于過冷。,,冷卻系統(tǒng)進(jìn)行匹配最快捷、有效、科學(xué)的方法是先進(jìn)行理論計算

6、，再進(jìn)行樣車驗證試驗，這樣可以大大縮短匹配開發(fā)的周期。,,冷卻系統(tǒng)的主要部件： 水泵—推動冷卻液。 水套—冷卻發(fā)動機缸體和缸蓋。 散熱器—將冷卻液的熱散到空氣中。 控溫器—控制冷卻液溫度。 壓力蓋—維持冷卻液系統(tǒng)內(nèi)的壓力（15~17psi）。 加熱器—利用冷卻液的熱量供暖。

7、 溢流罐—允許冷卻液的收縮和膨脹。,如下圖所示,冷卻系統(tǒng)整車匹配的開發(fā),需要條件：（1）發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速下的全負(fù)荷熱負(fù)荷分配數(shù)據(jù)；（2）整車在怠速爬坡、高速等工況下的油耗數(shù)據(jù)；（3）水泵性能能數(shù)據(jù)；（4）節(jié)溫器性能數(shù)據(jù)。,詳細(xì)設(shè)計參數(shù),3.1冷卻常數(shù)確定冷卻常數(shù)是評估其冷卻性能的主要指標(biāo)，在設(shè)計開發(fā)的時候要求實際冷卻常數(shù)不大于設(shè)計冷卻常數(shù)，這樣才能滿足發(fā)動機的散熱要求。,,設(shè)計冷卻常數(shù)： 發(fā)動機允許最高出水溫

8、度-車輛允許最高使用環(huán)境溫度實際冷卻常數(shù)： 發(fā)動機實際最高出水溫度-車輛實際使用最高環(huán)境溫度,,3.2 散熱器性能確定 對于發(fā)動機的熱負(fù)荷，可以根據(jù)其燃油消耗率和發(fā)動機功率等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計算，但是較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，還是通過熱負(fù)荷分配試驗得到。,,再對整車各工況下的模擬計算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,,根據(jù)上述試驗標(biāo)準(zhǔn)，要求散熱器必須在以下幾種情況下負(fù)荷散熱性能要求：（1）怠速開空調(diào)時，按發(fā)動機轉(zhuǎn)速800r/min，此時水流量

9、為15L/min，散熱量要達(dá)到10.75kW，其中要對其它散熱量部分按經(jīng)驗值取50%，因為實際裝車狀態(tài)比實驗室狀態(tài)的散熱條件較為惡劣，風(fēng)速按風(fēng)扇的性能為2m/s，風(fēng)阻要與散熱風(fēng)扇的風(fēng)阻流量一致。,,（2）高速的時候，按照車速120km/h，發(fā)動機轉(zhuǎn)速6000r/min，此時水流量為104.6L/min，散熱量要達(dá)到61.26kW，風(fēng)速按風(fēng)扇的性能為30m/s，風(fēng)阻要與散熱風(fēng)扇的風(fēng)阻流量一致。（3）爬坡時，按照車速40km/h，發(fā)動機轉(zhuǎn)

10、速2400r/min，此時水流量為41.5L/min，散熱量要達(dá)到26.23kW，風(fēng)速按風(fēng)扇的性能為10m/s，風(fēng)阻要與散熱風(fēng)扇的風(fēng)阻流量一致。 根據(jù)經(jīng)驗值，散熱器蓋的開啟壓力取108kPa，因此此車型管路較長，而且使用中發(fā)動機轉(zhuǎn)速常會達(dá)到很高，系統(tǒng)的壓力很大；真空閥開啟壓力按照標(biāo)準(zhǔn)值取1~12kPa。,,3.3散熱器風(fēng)扇性能確定 （1）怠速的時候，風(fēng)扇流量；（2）高速時，風(fēng)扇流量；（3）爬坡的時候風(fēng)扇流量。根據(jù)

11、以上數(shù)據(jù),應(yīng)該使設(shè)計的散熱器和風(fēng)扇性能滿足以上各個性能，同時考慮到用兩個風(fēng)扇才可以滿足要求，雙風(fēng)扇均為單級控制，功率均不能超過180W。,3.4膨脹箱性能確定,膨脹箱是冷卻系統(tǒng)中用來排出氣體并補充冷卻液的零件。有的系統(tǒng)在設(shè)計時，是參與冷卻液循環(huán)，有的不參與，相對的零件不參與循環(huán)時，各方面要求稍低一些。 根據(jù)一般經(jīng)驗，膨脹箱是安裝在位置最低液位處，應(yīng)該超過散熱器加水口，保證散熱器真空閥正常開啟。 膨脹箱最低液位容量：

12、 C=E+0.25L其中E為膨脹箱空容量；膨脹箱最高液位容量： H=C+6%Xsystem volume膨脹箱總?cè)萘?Total=（5% X syetem volume+H） X 1.12,3.5系統(tǒng)控制參數(shù)確定,（1）風(fēng)扇溫度控制。 根據(jù)節(jié)溫器的性能，開啟溫度為90℃，全開溫度為103℃，所以風(fēng)扇的開啟溫度設(shè)為98℃，在93℃時關(guān)閉，雙風(fēng)扇控制溫度相同，在開空調(diào)的時候兩個風(fēng)扇都

13、要啟動，不受發(fā)動機冷卻液溫度控制。（2）水溫表的溫度刻度設(shè)置。 現(xiàn)代汽車的設(shè)計，儀表的造型是和整個內(nèi)飾儀器協(xié)調(diào)設(shè)計的，常用電子式刻度顯式和指針式顯示。詳細(xì)設(shè)計不在贅述。（3）停車延時控制 考慮到實際使用中，常有大負(fù)荷工作后停車停機的情況，為了避免此種情況下發(fā)動機開鍋，特別設(shè)定車輛在熄火后水溫達(dá)到115℃時風(fēng)扇開啟，對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫。,3.6系統(tǒng)排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)定,考慮到售后服務(wù)進(jìn)行維修后，系統(tǒng)需要排氣，需要