第八章发动机与整车性能匹配

载货汽车的整车性能匹配分析作者：北汽福田汽车工程研究院吴学华来源：汽车制造业本文借助Cruise软件对某款中型货车进行了整车性能分析，并通过整车动力传动系统的优化匹配分析，为以后同类车型的改进和升级提供了依据。

随着排放法规的日益严格，燃油资源的紧缺，对于汽车的排放和经济性的要求也更加严格。

通常汽车的动力性、经济性和排放性能的评价是在汽车研制过程中由实车进行道路试验和台架试验后得出的。

汽车的动力性和经济性在很大程度上取决于发动机和整车传动系统的匹配是否合理，发动机与传动系统的匹配方案可能有很多种，如果每款方案都经过实车试验，会增加开发费用、延长设计周期，所以，我们有必要在产品开发设计阶段即没有试验样车的情况下，做好整车动力传动系统的匹配分析工作。

动力性和经济性评价指标汽车的动力性常用评价指标为最高车速、加速时间（包括直接档加速时间和原地起步连续换档至某一车速的加速时间）和最大爬坡度等；燃油经济性常用的评价指标有等速行驶百公里燃油消耗量和多工况循环行驶工况的百公里燃油消耗量。

整车性能分析下面以某款中型货车为例进行整车性能匹配分析。

该载货汽车是在已开发的某系列载货车型基础换装发动机及相关配置（离合器、变速箱）后，通过优化设计而成。

借助Cruise软件对该车型进行燃油经济性、动力性分析和评估。

根据载货汽车的整车布置明细建立整车仿真分析模型。

对设计部门提供的整车及部件参数进行完善处理后嵌入整车模型文件展开整车性能分析。

本项目仿真分析车辆载重情况为满载。

整车仿真分析模型如图1所示，基本参数如下：整车外形尺寸（长×宽×高）为8655mm×2482mm×2760mm，轴距4700mm，整备质量5400kg，满载质量12005kg，空气阻力系数0.75，车辆迎风面积5.4m2，发动机排量4.257L，标定功率105kW，标定转速2800r/min，怠速转速750r/min，变速箱各档速比分别为6.515、3.917、2.347、1.429、1.00、0.814、R6.061，主减速器速比为6.33。

多款发动机整车性能匹配方案对比分析王丽荣（北京欧曼重型汽车厂,北京怀柔红螺东路21#）摘 要：通过使用AVL-Cruise软件，对不同性能曲线发动机与整车的匹配分析，得出不同车速、路况、载重情况下，整车的动力性与经济性，并对分析结果进行对比分析，优选出最适合所要求条件下的匹配结果。

关键词：动力性、经济性、方案对比主要软件：AVL-Cruise前言：随着交通运输工业的迅速发展，载货汽车的作用变得越来越重要，而对载货汽车整车性能的要求也更加严格和实际.如何开发出性价比高的实用型载货汽车，满足不同使用条件下的用户要求给汽车设计开发人员提出了新的课题。

为了提升整车匹配分析的能力，我们公司利用AVL-Cruise软件在整车匹配分析方面的强大功能，在产品开发初期对整车动力性及经济性进行方案对比分析，取得了很好的成效。

1、任务的提出1.1提出的原因因潍柴发动机厂推出WD615.50工程版发动机，该工程版发动机在自卸车上和平板货车上匹配是否都会达到最好的效果，设计人员对此缺乏足够的依据。

为了对比此发动机与普通型WD615.50发动机在同一款车型上匹配后，其整车动力经济性的区别，以车型BJ3251和BJ1251为例，运用AVL-Cruise软件对两款发动机匹配后，分析其在不同载荷、车速、路况情况下，动力性、经济性的情况。

1.2 两款发动机的万有特性曲线普通型WD615.50发动机万有特性曲线 工程版WD615.50发动机万有特性曲线1.3 分析的项目（1）匹配两款发动机的整车在相同的各载荷条件下，分析其在30km/h、40km/h、50km/h、60km/h、70km/h稳定车速下整车经济性；（2）匹配两款发动机的整车在载荷分别为：12吨、40吨、50吨、60吨、70吨等工况下，分析最高车速、最大爬坡度、最大牵引力、超车加速能力和原地起步连续换档加速能力。

（3）匹配两款发动机的整车在六工况工况下的燃油经济性（4）匹配两款发动机的整车在最大坡度工况下的后桥扭矩输出校核2、分析过程2.1分析模型的建立Cruise软件模块化的建模理念使得用户可以便捷的搭建不同布置结构的车辆模型。

如何进行发动机匹配发动机控制器匹配简述(一)、发动机匹配工作和发动机管理系统(EMS)一、发动机匹配工作的目标：1、通过发动机台架的匹配，使发动机具有良好的稳态性能，在保证发动机工作可靠性(无爆震，无过热)的情况下，达到发动机的设计功率，扭矩和油耗性能。

2、通过对发动机在车辆上的匹配，使发动机与车辆其他系统(各种电器负载，传动系统，制动系统，三元催化转化器等等)协调工作，保证发动机在各种环境和工作条件下，都具有良好的起动怠速性能，良好的驾驶舒适性和排放性能。

同时还要进行完善的车载诊断系统(OBD)的匹配。

3、通过高温，高寒和高原等道路环境试验，对匹配好的各种性能进行全方位地验证，保证发动机和车辆在各种情况下都能达到既定的安全，环保和驾驶舒适性等严格的指标。

对于汽油机来说，技术上就是控制进气(合理的配气相位、节气门开度等)、喷油(最佳的空燃比)及点火(合适的点火提前角)三者的配合。

需要加以说明的是，发动机的动力性能和经济性能的最大潜力取决于发动机的本体设计，发动机匹配工作只不过是努力使这些潜力得到挖掘或协调。

例如，汽油机通过改变进气量来改变输出的扭矩和功率，进排气系统的设计决定了发动机的充气效率，因此当发动机结构确定时，一定工况下发动机的最大充气量就已确定，发动机的动力性能也就确定;又如，发动机的工作效率，即燃油经济性，决定于燃烧效率及机械效率，通过改变喷油时间、喷油量以及点火提前角可以改善燃油经济性，但是不能突破由于发动机设计限定的燃油经济性极限。

二、发动机管理系统(EMS)和电子控制单元(ECU)发动机管理系统(Engine Management System, 缩写为EMS)：1979年，BOSCH公司将点火提前角电子控制与燃油定量电子控制融为一体，开发出Motronic,并引入爆震控制、排气再循环等，以满足更趋严格的性能和排放要求，其电子控制范围覆盖整个发动机，称为发动机电子管理系统，其核心是燃油定量和点火正时电子控制。

发动机原理习题教材发动机原理第2版作者：林学东ISBN：978-7-111-48209-3第一章绪论1.蒸汽机和内燃机做功原理有何异同点？2.瓦特发明蒸汽机的过程中提出的四个专利的特点是什么？3.汽油机是如何发明的？汽油机效率不高的根本原因是什么？4.柴油机是如何发明的？其热效率高的主要原因是什么？5.在蒸汽汽车、电动汽车、汽油汽车三个动力源鼎力时期，最终蒸汽汽车和电动汽车被淘汰的主要原因是什么？第二章发动机的性能指标1.理论循环的假设条件是什么？有几种理论循环？理论循环热效率的主要影响因素有哪些？2.实际循环中各冲程的作用是什么？存在哪些损失？3.比较汽油机和柴油机实际循环的各行程终了点参数（p,T）的大小，并说明为什么？4.指示指标有哪些？分别评价什么？5.有效指标中动力性和经济性分别用什么来评价？改善动力性和经济性的主要途径分别是什么？6.升功率、比质量是如何定义的？主要评价什么？7.机械效率是如何定义的？主要评价什么？影响机械效率的主要因素是什么？8.内燃机的机械损失主要包括那些？分析内燃机机械损失的不同测量方法的优缺点。

9.试分析热平衡，内燃机在工作过程中除了做功以外，主要存在哪些热损失？10.已知六缸四行程柴油机D⨯S=106⨯125mm，在2100r／min时有效功率Pe＝60kW，有效燃料消耗率be=214g／kWh，机械效率ηm =0.82。

求该工况下的指示功率P i；平均有效压力p me；有效扭矩T tq和有效效率b e(柴油低热值＝42500kJ/kg)。

11.用T-S图和p-V图分析在循环初始状态一定、总加热量Q1和最高燃烧压力p z一定时，三种理论循环热效率的对比。

12.当设计一台6缸4冲程柴油机时，设平均指示压力p mi=0.85MPa,平均机械损失压力p mm=0.15MPa, 要求当发动机转速为n=2000r/min时, 输出P e=75kW。

则当控制活塞的平均速速为c m=10m/s时，缸径冲程比D/S应多少?第三章发动机换气过程1）四冲程内燃机实际换气过程中换气损失主要包括那些？泵气损失是怎样形成的？其主要影响因素是什么？2）四冲程内燃机能量转换过程中换气过程起什么作用？3）如何评价四冲程内燃机的换气过程？4）充气效率是如何定义的？其物理意义是什么？5）影响充气效率的主要因素有哪些？分析提高充气效率的主要途径和具体措施。

柴油机与整车的匹配柴油机与整车的匹配是由汽车设计人员来完成的。

但是，作为柴油机设计、营销、服务人员也应适当了解、掌握这一方面的知识，有助于最大限度地发挥我们柴油机的卓越性能，避免由于不合理的匹配给我们柴油机造成的性能损害和声誉的影响。

1.柴油机在整车上的布置1.1载货汽车载货汽车一般均采用发动机前置后驱动方案，分为长头式、短头式和平头式。

长头式是将驾驶室布置在发动机后面，其优点是驾驶员安全感较好，发动机的维修方便；其缺点是视野较差，汽车的面积利用较低，因而在轻型货车上一般都不采用这种布置，在中、重型汽车有所采用。

短头式是将驾驶室的前围板中间部分做成凹形，将发动机的一小部分凸入驾驶室前围板中的凹形部分。

这种布置可以改善长头式的缺点。

在轻型和中型汽车上有采用的，但在重型汽车上一般不采用，因为重型汽车的发动机外形尺寸较大。

平头式是将驾驶室放在发动机上面，即将发动机布置在驾驶室里面。

这种布置的优缺点与长头式正好相反。

目前这种布置在各级别汽车上得到广泛的应用。

1.2客车发动机在客车上有四种布置方式：发动机前置、卧式中置、后横置、后纵置，一般都用后轮驱动。

目前国内柴油客车只有两种布置方式即发动机前置和后纵置。

一般来说轻型客车上基本采用发动机前置、后轮驱动，即发动机布置在驾驶室正中、动力经传动轴传给后轮，类似于载货汽车。

现在大中型客车都以后置发动机布置型式为主流，其主要优点在于：①改善前轴负荷，可以实现加长前悬；采用前开门结构，便于整车布置；轴荷分配合理，且车身结构刚性大，承担负荷性能好。

②发动机布置在车厢后部，增大整车地板面积利用率，有利座椅布置；由于车辆两轴之间没有传动轴通过，便于在地板下布置较大行李仓，以及空调、暖风等设施，发动机与车厢隔绝，减少发动机废气、噪声、振动对车厢内的污染。

此外，传动系统噪声振动向车内的传入也较小。

当然，这种布置对于冷却、操纵等提出了较高的要求。

1.3发动机的支承无论发动机前置还是后置，发动机的支架都是用橡胶减震垫安装在车架纵梁上或纵梁的支架上。

发动机与整车动力性匹配的研究作者：张志昌和香君来源：《中国科技博览》2017年第24期[摘要]高性能汽车离不开发动机的匹配效果。

经济性、动力性和发动机的负载功率是发动机匹配中需要注意的问题。

匹配结果直接影响车辆的正常使用。

为了更好地发展我国的汽车领域，我们应该采用高科技的技术手段来实现发动机的各项配套方案。

这样既保证了整车性能，又提高了发动机匹配效率。

本文将对汽车发动机动力匹配中的若干问题进行详细分析。

[关键词]发动机；动力匹配；研究分析中图分类号：TK401 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0073-011 发动机动力匹配的意义随着现代汽车技术的发展，汽车的动力性和燃油经济性也有了明显的提高。

二者相辅相成，需要合理匹配才能取得更好的效果。

但车辆的动力直接受牵引力的影响，只有通过提高车辆牵引速度才能保证车辆的动态。

为了最大限度地降低燃料消耗，在开车过程中，人们必须控制最小经济区的燃油量。

然而，在现实中，由于重量、分布和轮胎本身已经形成了一种车型，所以，要想节省油耗，就很困难，需要从发动机和传动系统着手，尽量选择那些参数较小、功率较大的发动机匹配。

随着科学技术的发展，利用计算机合理地计算匹配系数，进而通过专业人员的操作，将形成一种功能强大、经济实用的车辆。

2 汽车的动力性汽车是当今世界上最常见的交通工具，也是最方便和最频繁使用的交通工具。

汽车的动力性能对汽车的运输效率有着决定性的影响，因此汽车的性能在所有的性能中都是最重要的，也是汽车的基本性能。

2.1 汽车的最高速度。

也就是说，汽车在一条好的道路上所能做的最快的速度。

2.2 汽车加速时间。

加速度时间有两种不同的定义，即源起动和超车两种加速时间。

汽车的起步时间是从静止到起步，再到一定距离或一定速度。

目前学术界对超车加速时间的研究还存在争议，没有统一的定义。

这主要是因为超车的情况比较复杂，而且与超车车辆的速度有关。

目前，以下标准确认：低速度30km/h或40km/h，而高速是80% vamax或某一高速。