重卡动力系统匹配

,重卡,动力系统匹配,目录,动力系统匹配的目的,动力系统匹配指标体系,影响整车动力性、经济性的因素,发动机的外特性对整车动力性的影响,发动机的万有特性对整车经济性的影响,变速箱档位数及速比对整车动力性、经济性的影响,后桥速比对整车动力性、经济性的影响,不同工况下动力系统的匹配要求,动力系统匹配举例,总结,1,、动力系统匹配的目的,1,）使整车的动力性及燃油经济性达到最佳,2,）符合行业标准及法规的要求（排放、油耗、噪音）,3,）满足传动系统的扭矩匹配、空间布置和重量要求,2,、动力系统匹配指标体系,1,）动力性指标,-,最高车速,-,加速时间,a),直接档加速时间,b),起步连续换档加速时间,-,最大爬坡度,2,）经济性指标,-,等速百公里油耗,-6,或,13,工况油耗,3,）其它指标,-,加速,/,换档平顺性,-,振动噪音,3,、影响整车动力性、经济性及其它性能的因素,1,）最高车速的衡量,2,）影响最高车速的因素,-,列车（或单车）总重,-,发动机外特性,-,变速箱的速比,-,后桥主减速比,-,轮胎,-,滚动阻力系数,-,迎风面积和风阻系数,-,传动系统的传动效率,3),加速时间的衡量,加速时间的衡量指标为：,-,直接档加速时间,-,原地起步连续换档加速时间,4,）影响加速时间的因素,-,列车（或单车）总重,-,发动机外特性,-,变速箱速比,-,后桥主减速比,-,轮胎,-,滚动阻力系数,-,迎风面积和风阻系数,-,传动系统的传动效率,-,传动系统转动惯量,-,驾驶员,5,）最大爬坡度的衡量,6,）最大爬坡度的影响因素,-,列车（或单车）总重,-,发动机外特性,-,变速箱头档速比,-,后桥主减速比,-,传动系统的传动效率,7,）等速百公里油耗的衡量,8,）等速百公里油耗的影响因素,-,列车（或单车）总重,-,发动机万有特性,-,变速箱速比,-,后桥主减速比,-,轮胎,-,滚动阻力系数,-,迎风面积和风阻系数,-,传动系统的传动效率,9,）,6,或,13,工况油耗的衡量,对于由等速、等加速、怠速停车等行使工况组成的循环，其整个试验循环的百公里燃油消耗量,Qs,单位为,L/100km,10,）,6,或,13,工况油耗的影响因素,-,列车（或单车）总重,-,发动机万有特性,-,变速箱速比,-,后桥主减速比,-,轮胎,-,滚动阻力系数,-,迎风面积和风阻系数,-,传动系统的传动效率,-6,或,13,工况,-,驾驶员,4,、发动机的外特性对整车动力性的影响,1,点越高、越平、越靠近低转速区，爬坡性能越好,2,点越高，原地起步及连续换档加速时间越好,3/4,值越大，发动机的扭距储备越好，在行驶过程中换档少，平均车速高，换档舒适性好,5,、发动机的万有特性对整车经济性的影响,-1,区,(,最低燃油消耗区,),的面积越大越好,-1,区的宽度,(,发动机经济转速范围,),越宽越好,-,整车行驶时的发动机工作点越靠近,1,区中心越好,注：,1,区为发动机最低燃油消耗区,i0:,后桥速比,3.8,i0:,后桥速比,4.42,1,6,、变速器档位数对整车动力性、经济性的影响,档位数增加,可扩大速比范围；提高一挡速比,减小速比级差,档位分布密集,提高爬坡度,提高换档舒适性,发动机集中工作在经济转速范围内，提高燃油经济性,在爬坡度相同的基础上减小后桥速比，提高最高车速,减少加速时间,变速器,+,16,档，速比：,15.39 0.85,+,9,档，速比：,10.26 0.74,整车,典型重卡 总重,49 tons,；轮胎滚动半径：,0.522m,后桥,16,档箱匹配,3.8,速比，总传动比,58.48,9,档箱匹配,5.1,速比，总传动比：,52.33,发动机,340,马力，,欧,3,发动机 输出扭矩,1700 Nm,变速器档位数对整车动力性、经济性的影响,仿真试验参数,距离,(km),停车次数,Route 8.2,250.412,Route 5,213.613,Fige Test,29.54,Highway,118.10,模拟计算使用的工况,16,档变速箱匹配,3.8,速比后桥，总传动比,58.48,9,档变速器匹配,5.1,速比后桥，总传动比,52.33,020406080100120,驱动轮上的牵引力,kN,9,档箱，,1,档,16,档箱,1,档,16,档变速箱,9,档变速箱,200,175,150,100,75,50,车速,km/h,爬坡度,9,档变速箱,11909A,16,档变速箱,16 S 1650,变速器档位数对整车动力性的影响,变速器档位数对加速时间的影响,9,档箱连续换档加速时间,16,档箱连续换档加速时间,此积分面积代表由速度,u1,到速度,u2,的加速时间,由于档位密布，积分面积减小,实际操作中，由于驾驶员的因素无法保证理论分析的效果，但是对于,AMT,变速箱，可以按照理论的换档点进行换档，从而减少加速时间。,增加档位数，减小速比级差，使发动机集中工作在经济转速范围内，提高燃油经济性,发动机的经济工作范围,变速器档位数对整车经济性的影响,档位数增加，发动机工作范围将更加集中在经济转速周围,40,30,60,50,Route 8.2,各种路况下的总油耗量,不同路况下的燃油消耗对比,Route 5,FIGE Cycle,高速公路,燃油消耗,l/100 km,11909A 9,档,16 S 1650 16,档,46.2,47.0,60.6,61.6,45.7,47.2,34.3,35.5,-0.8,-1.0,-1.5,-1.2,变速器档位数对百公里油耗的影响,档位,，后备功率,发动机的负荷率,燃油消耗率,百公里油耗,档位,，后备功率,发动机的负荷率,燃油消耗率,百公里油耗,档位,，后备功率,发动机的负荷率,燃油消耗率,百公里油耗,同样的发动机，分别匹配,9,档变速箱和,16,档变速箱，同为,65km/h,车速在万有特性特性曲线上的工作点如上图所示,9,档变速箱,16,档变速箱,在同样车速下，发动机发出的功率相同。,220g/kw.h,215g/kw.h,车速为,65km/h,时，,16,档变速箱切换为最高档,车速为,70km/h,时，,9,档变速箱切换为最高档,不同车速下百公里油耗比较,50,40,30,20,燃油消耗量,l / 100 km,车速,km/h,2030405060708090100110,16,8,0,Gear,11909A 9,档变速箱,16 S 1650 16,档变速箱,档位,7,、后桥速比对整车动力性、经济性的影响,-,图示后桥速比,4.3,点较好的兼顾动力性和经济性,-,图示后桥速比小于,4.3,时，燃油经济性稍有改善，但动力性有明显下降。,-,图示后桥速比大于,4.3,时，燃油经济性明显下降，但动力性稍有改善。,8,、,不同工况下动力系统的匹配要求,长距离,1000km,中长距离,300,500km,配送,市内及城市之间,矿山工地,最高车速,(km/h),90110,8090,90100,80,经济车速,(km/h),7080,5565,6070,40,路况,高速公路,良好路面,良好路面,凹凸不平,总重（,t,）,60100,50,70,3040,4070,1),不同工况下动力系统的匹配要求,长距离运输：,使用条件：,平均行驶车速较高，换档频率低。用户对起步加速性能和不换档高速巡航性能比较关注。,匹配要求：以经济性为主，兼顾动力性，要求发动机的扭距储备系数大，且最大扭距点转速较低；在现有后桥速比不够小，变速箱档位数不够多，发动机马力不够大的情况下，发动机往往运行在较高转速区，此时希望发动机的经济工作区位于较高转速区。以改善经济性；,矿山工地运输：,使用条件：平均行驶车速低，频繁换档、起步。用户对起步连续换加速性能力、爬坡能力比较关注。,匹配要求：以动力性为主，兼顾经济性，要求发动机低速扭矩和扭矩储备系数大，变速箱头档速比和后桥的主减速比大；由于矿山工地运输的特点，发动机在最大扭距区运行时间较多，因此希望经济转速区处于最大扭距附近，以保证在常用车速情况下发动机出于经济工作区；,中长距离运输及配送：,使用条件：平均行驶车速介于长距离运输和矿山工地运输之间，兼顾经济性和动力性；,匹配要求：发动机的性能可按长距离发动机的要求，通过适当调整后桥主减速比和变速箱档位数来平衡整车动力性与经济性的关系；,2,）,发动机,状态,-,由于变速箱和后桥的资源有限，在长距离高速运输的车型中，希望最低燃油消耗区向高转速区靠近，在低速重载矿山工地用车型中，希望最低燃油消耗区向低转速区靠近。,-,如上所述，会增加发动机品种，增加经济转速区和转速表种类，降低通用性。,-,国外均采用一种发动机形式，采用多档变速箱，通过大范围的速比变化，大马力发动机，使发动机在经济转速区适应多种工况,长距高速,低速重载,