發(fā)動(dòng)機(jī)與整車(chē)匹配

1、,發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)與整車(chē)匹配汽車(chē)工程學(xué)院2017—4—5,發(fā)動(dòng)機(jī)與整車(chē)匹配技術(shù)要點(diǎn),,前言,發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車(chē)的心臟，在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、使用中占有重要地位。發(fā)動(dòng)機(jī)本身作為獨(dú)立總成，開(kāi)發(fā)人員力求發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠、安全、環(huán)保，并為此努力探索。但是再好的發(fā)動(dòng)機(jī)，如果整車(chē)匹配的不好，也不會(huì)很好的發(fā)揮其作用。因此，只有做好發(fā)動(dòng)機(jī)整車(chē)匹配，才會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)全面發(fā)揮作用。,,現(xiàn)代人們對(duì)汽車(chē)的技術(shù)含量要求越來(lái)越高，客戶對(duì)各種配置、附件的要求越來(lái)越多，工程技術(shù)人員

2、通過(guò)多年來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)整車(chē)匹配工作的積累，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整車(chē)匹配有了較高的認(rèn)識(shí)和理解。,發(fā)動(dòng)機(jī)整車(chē)匹配目標(biāo),整車(chē)性能目標(biāo)是在車(chē)型商品定義階段根據(jù)市場(chǎng)需求確定的，只有達(dá)到該性能目標(biāo)才有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，高出該性能目標(biāo)太多不僅沒(méi)有意義，還會(huì)使整車(chē)開(kāi)發(fā)成本和實(shí)物成本增加，從而失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，以下是整車(chē)設(shè)計(jì)參數(shù)：,,因此我們應(yīng)該朝著這個(gè)目標(biāo)去優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。,發(fā)動(dòng)機(jī)匹配整車(chē)總體步驟,（一）根據(jù)開(kāi)發(fā)車(chē)型初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩情況 根據(jù)發(fā)動(dòng)

3、機(jī)的開(kāi)發(fā)車(chē)型用途、使用條件、運(yùn)載情況以及國(guó)家相關(guān)的法律、法規(guī)要求，同時(shí)考慮同類(lèi)車(chē)型發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面的內(nèi)容，初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩范圍。,,（二） 提供發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)表 對(duì)于初步確定的發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)對(duì)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(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家填寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容對(duì)整車(chē)的進(jìn)氣、排氣、冷卻、供油、潤(rùn)滑等與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行合理匹配，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最好的作用。,（三）確定發(fā)動(dòng)機(jī)匹配整車(chē)的可行

4、性,1.整車(chē)匹配性能分析 （1）最高車(chē)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(jì)性能分析 （1）特定條件下的百公里油耗； （2）常用車(chē)速條件下的百公里油耗。3.發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的空氣流動(dòng)分析 要空氣流暢，不產(chǎn)生渦流。,冷卻系統(tǒng)在整車(chē)匹配的重要性,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是整車(chē)中非常重要的一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用就是將發(fā)動(dòng)機(jī)工作中產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)到外界，以使

5、發(fā)動(dòng)機(jī)不至于過(guò)熱，并且能夠正常的工作。這里需要說(shuō)明一下發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)對(duì)溫度的要求，雖然冷卻系統(tǒng)是使發(fā)動(dòng)機(jī)降溫的，但并不說(shuō)明越冷越好。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的溫度一般在85℃-95℃，不同的發(fā)動(dòng)機(jī)有所差異。只有在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)才能發(fā)揮出最佳性能，而且使用,,壽命也最長(zhǎng)。因此，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)達(dá)到最佳的匹配狀態(tài)，即不使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，也不至于過(guò)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(jì)算

6、，再進(jìn)行樣車(chē)驗(yàn)證試驗(yàn)，這樣可以大大縮短匹配開(kāi)發(fā)的周期。,,冷卻系統(tǒng)的主要部件： 水泵—推動(dòng)冷卻液。 水套—冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)匹配的開(kāi)發(fā),需要條件：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)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(jì)參數(shù),3.1冷卻常數(shù)確定冷卻常數(shù)是評(píng)估其冷卻性能的主要指標(biāo)，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的時(shí)候要求實(shí)際冷卻常數(shù)不大于設(shè)計(jì)冷卻常數(shù)，這樣才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱要求。,,設(shè)計(jì)冷卻常數(shù)： 發(fā)動(dòng)機(jī)允許最高出水溫

8、度-車(chē)輛允許最高使用環(huán)境溫度實(shí)際冷卻常數(shù)： 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際最高出水溫度-車(chē)輛實(shí)際使用最高環(huán)境溫度,,3.2 散熱器性能確定 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，可以根據(jù)其燃油消耗率和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但是較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，還是通過(guò)熱負(fù)荷分配試驗(yàn)得到。,,再對(duì)整車(chē)各工況下的模擬計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,,根據(jù)上述試驗(yàn)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(kāi)空調(diào)時(shí)，按發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速800r/min，此時(shí)水流量

9、為15L/min，散熱量要達(dá)到10.75kW，其中要對(duì)其它散熱量部分按經(jīng)驗(yàn)值取50%，因?yàn)閷?shí)際裝車(chē)狀態(tài)比實(shí)驗(yàn)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(shí)候，按照車(chē)速120km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速6000r/min，此時(shí)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(shí)，按照車(chē)速40km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

10、速2400r/min，此時(shí)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(yàn)值，散熱器蓋的開(kāi)啟壓力取108kPa，因此此車(chē)型管路較長(zhǎng)，而且使用中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速常會(huì)達(dá)到很高，系統(tǒng)的壓力很大；真空閥開(kāi)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(shí)候，風(fēng)扇流量；（2）高速時(shí)，風(fēng)扇流量；（3）爬坡的時(shí)候風(fēng)扇流量。根據(jù)

11、以上數(shù)據(jù),應(yīng)該使設(shè)計(jì)的散熱器和風(fēng)扇性能滿足以上各個(gè)性能，同時(shí)考慮到用兩個(gè)風(fēng)扇才可以滿足要求，雙風(fēng)扇均為單級(jí)控制，功率均不能超過(guò)180W。,3.4膨脹箱性能確定,膨脹箱是冷卻系統(tǒng)中用來(lái)排出氣體并補(bǔ)充冷卻液的零件。有的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，是參與冷卻液循環(huán)，有的不參與，相對(duì)的零件不參與循環(huán)時(shí)，各方面要求稍低一些。 根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，膨脹箱是安裝在位置最低液位處，應(yīng)該超過(guò)散熱器加水口，保證散熱器真空閥正常開(kāi)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(kāi)啟溫度為90℃，全開(kāi)溫度為103℃，所以風(fēng)扇的開(kāi)啟溫度設(shè)為98℃，在93℃時(shí)關(guān)閉，雙風(fēng)扇控制溫度相同，在開(kāi)空調(diào)的時(shí)候兩個(gè)風(fēng)扇都

13、要啟動(dòng)，不受發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度控制。（2）水溫表的溫度刻度設(shè)置。 現(xiàn)代汽車(chē)的設(shè)計(jì)，儀表的造型是和整個(gè)內(nèi)飾儀器協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的，常用電子式刻度顯式和指針式顯示。詳細(xì)設(shè)計(jì)不在贅述。（3）停車(chē)延時(shí)控制 考慮到實(shí)際使用中，常有大負(fù)荷工作后停車(chē)停機(jī)的情況，為了避免此種情況下發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)鍋，特別設(shè)定車(chē)輛在熄火后水溫達(dá)到115℃時(shí)風(fēng)扇開(kāi)啟，對(duì)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