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摘 要:发动机是车辆的重要部件,其主要的性能指标如动力性指标、经济性指标、排放性指标直接决定决定了整车的动力性、经济性、排放等级等重要性能.通过整车(三轴牵引汽车)的动力性和经济性要求来对柴油发动机的动力性指标和经济性指标进行讨论,以确定整车对发动机的匹配要求,以最大扭矩为基点展开讨论和分析.


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关 键 词 :发动机 功率 扭矩储备 负荷利用率

中图分类号:U462 文献标识码:A 文章编号:1007—3973(2012)009—009—03

1.引言

国内牵引汽车企业匹配发动机一般以发动机最大功率为基点,主要考虑车辆在发动机的最大功率点处的主要性能,这样匹配出的整车使用的发动机功率较小,经济性看似较好,但随着国内汽车工业的发展、物流成本的提高以及法规执行力的加强,人们逐渐意识到看似较好的经济性是以牺牲动力性得到的,其经济性并不好.参考国外的先进汽车公司的经验,牵引汽车的动力匹配设计应该以最大扭矩为基点并预留较大的扭矩容量更为合理,这样设计的整车在动力性、经济性和发动机的磨损等方面都有较大提升.


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2.法规对发动机功率限制

我国目前关于整车发动机功率的规定只有在GB7258中有涉及,相关内容为“除无轨电车外的其它机动车的比功率不允许小于5kw/t”.

我国关于三轴牵引车最大总质量的规定在GB1589中有如下描述:“三轴牵引车最大列车总重≤ 46t(6?)/ ≤ 49t(6?)”,而在牵引车的实际使用中,路政部门规定三轴牵引车最大列车总重不能超过55t,考虑实际应用,本文也以55t作为最大列车总重来进行讨论和计算.根据公式计算,结果见表1.

3.1 条件设定

国内牵引汽车主要用于物流行业,行驶道路以高速公路为主,车速在80—90km/h;柴油机经济转速区应尽量与最大扭矩区重合,目前国内外主流发动机额定转速都在1900r/min左右.以欧曼BJ4253型牵引汽车为例,设定条件如表2.

3.2 发动机扭矩/功率最小值

(1)后桥速比.

根据表2,为使整车有较好的经济性,需要选择合适的后桥速比使整车在发动机为1100—1400r/min时车速在85km/h左右,

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并考虑欧曼现有传动系统匹配,选取后桥速比如表3.

(2)发动机扭矩/功率.

根据表2和表3中的值,通过公式计算在85km/h车速、不同速比下发动机转速和阻力的扭矩/功率如表4.

4.国内外典型发动机匹配分析

4.1 潍柴WP12系列发动机匹配分析

潍柴WP12系列发动机,功率范围336—460ps,额定转速1900r/min,最大扭矩范围1440—2110N.m/1200rpm.市场上现有欧曼牵引汽车匹配WP12系列发动机的车型选用的变速箱为陕齿12JSD*A系列,最高档速比为0.78,选用的后桥为13吨级斯太尔或奔驰系列,速比为3.7/3.84/.以表2中的相关条件对欧曼匹配WP12系列发动机的牵引汽车车型进行计算,结果见表5.

4.2 奔驰OM457系列发动机分析

奔驰作为世界知名的卡车品牌,设计经验十分丰富,OM457系列发动机也是奔驰品牌的典型发动机,功率范围360—428ps,额定转速:1900r/min,最大扭矩范围:1850—2100N.m/1200rpm.参考奔驰公司的资料,选取2536、2540、2543三个车型(分别匹配OM457—360/401/428ps)进行分析,结果见表6.

对比发动机阻力扭矩/功率曲线,可看出,奔驰牵引汽车不同传动系统在车速85km/h时,发动机转速基本在最大扭矩点附近,而欧曼牵引汽车不同传动系统时发动机转速则较分散,说明匹配大速比后桥欧曼牵引汽车燃油经济型不好.

5.发动机功率和扭矩的确定

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5.1 确定扭矩储备系数和负荷利用率

根据分析,扭矩储备系数和负荷利用率选取WP12系列和OM457系列的中间值应该是比较符合国内实际情况的.

5.3 确定发动机功率和扭矩

设定发动机最大功率为450ps,级差为30ps划分.根据表7计算此系列各款发动机的最大扭矩如表10.

6.传动系统对发动机参数的修正

(1)变速箱修正(如表11).

(2)后桥修正(如表12).

经验证,现有的后桥资源可以满足确定的发动机动力参数要求.

通过分析计算可以看出,以最大扭矩为基点来讨论和匹配三轴牵引汽车的发动机动力参数更为合理,可以具有良好的动力性,同时又可兼顾经济性.

参考文献:

[1] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2009.

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