汽车设计经济性课程设计说明书文档格式.docx
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空气阻力系数×
迎风面积:
CDA=2.77m2
主减速器传动比:
i0=5.23
飞轮转功惯量:
If=0.218kg.m2
二前轮转动惯量:
Iw1=1.798kg.m2
四后轮转动惯量:
Iw2=3.598kg.m2
变速器传动比(ig)见表1
表1变速器各挡传动比
负荷特性曲线的拟合公式为:
[式中,b为燃油消耗率[g/(kW.h)];
Pe为发动机净功率(kW),B0、B1、B2、B3、B4为拟合系数,见表2]
表2负荷特性曲线的拟合系数
n/(r/min)
B0
B1
B2
B3
B4
815
1326.8
-416.46
72.379
-5.8629
0.17768
1207
1354.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.043072
1614
1284.4
-189.75
14.524
-0.51184
0.0068164
2012
1122.9
-121.59
7.0035
-0.18517
0.0018555
2063
1141
-98.893
4.4763
-0.091077
0.00068906
3006
1051.2
-73.714
2.8593
-0.05138
0.00035032
3403
1233.9
-84.478
2.9788
-0.047449
0.00028230
3804
1129.7
-45.291
0.71113
-0.00075215
-0.000038568
表3六工况(GB/T12545.2-2001)循环参数表
汽车尽量用高挡进行试验,当高挡位达不到工况要求,超出规定偏差时,应降低一挡进行,当车辆进入可使用高挡行驶的等速行驶段和减速行驶段时,再换人高挡进行试验。
换挡应迅速、平稳。
经济性计算时,取汽油密度0.742g/mL,柴油密度0.830g/mL
要求:
1)根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式,绘制功率外特性和转矩外特性曲线;
2)绘制功率平衡图;
3)绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图;
4)绘制汽车最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率b;
5)绘制最高挡和次高档等速百公里油耗曲线;
6)求解六工况(GB/T12545.2-2001)行驶的百公里油耗;
7)列表表示最高挡和次高挡等速行驶时,在10整数倍车速的参数值(将无意义的部分删除);
8)对经济性进行总体评价;
二.计算步骤
1由发动机使用外特性曲线拟合公式,绘制功率外特性和转矩外特性曲线;
由所给发动机使用外特性曲线拟合公式:
由maple软件作图,拟合在同一坐标系可得功率和转矩外特性曲线,如图所示:
图2发动机外特性功率和转矩特性曲线
2功率平衡图;
由车速与发动机转速可得车速:
求的各档位对应的车速范围,如表4所示:
表41-5档车速范围(km/h)
1档
2档
3档
4档
5档
2.855-19.032
5.732-38.216
9.655-64.367
15.873-105.819
20.016-133.442
进而可得汽车实际输出功率(阻力功率);
输出扭矩关于车速的函数和发动机各档位的外特性功率表达式为:
以上各式:
表示发动机的外特性功率,单位kw,
表示汽车实际发出功率,单位Kw,G表示汽车满载整车重量,单位N,
表示车速,单位km/h。
利用maple组合图形显示功能,由各档位车速范围限定图形区域,画出功率平衡图的六个图形,如图3:
图3汽车功率平衡图
3汽车等速行驶时发动机的负荷率图;
等速行驶时,汽车主要克服空气阻力和道路滚动阻力,负荷率的值为发出功率与汽车在对应车速下的外特性功率之比。
由
(2)得汽车发出功率为:
可得负荷率:
由maple可得在各档位对应转速范围下,负荷率,去点不实际的点可得如图4,图中由下到上依次为1、2、3、4、5档;
图4发动机负荷率曲线
4汽车最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率曲线;
首先,求发动机实际输出的功率;
取表2中八组转速,对应最高档和次高档得相应16组车速,如表5所示:
表5次高档、最高档八组转速对应车速表
发动机转速
1624
2603
四档车速
21.561
31.931
462.698
53.227
68.862
79.523
90.026
100.634
五档车速
27.189
40.266
53.844
67.121
86.837
100.282
113.526
126.903
再由汽车实际发出的功率:
可得对应于每个档位每个转速的共十六组功率,如表6所示:
表6次高档、最高档,八组车速对应功率表
四档功率
4.448
7.345
11.290
16.375
26.811
36.3469
48.008
62.377
五档功率
5.928
10.299
16.717
25.4537
44.212
61.8548
83.7829
111.125
可得对应于每组转速和功率油腻和公式由maple辅助计算可得十六组b值:
燃油消耗率拟合公式:
舍掉端点某些不符合实际的点,利用maple绘图功能,可得燃油消耗率图,如图5所示:
图5最高档和次高档燃油消耗率曲线
图中,速度超过100km/h过大点处不符合实际的部分舍掉。
5最高挡和次高档等速百公里油耗曲线;
等速百公里油耗公式:
与燃油消耗率你和公式:
利用题目要求(4)中的十六组功率,利用maple作函数
的两条线图,如图6所示:
图6次高档、最高档等速百公里油耗
图中,车速超过90km/h后等速百公里油耗呈现较大幅度的增长不符合使用实际舍掉。
6求解六工况(GB/T12545.2-2001)行驶的百公里油耗;
由相关标准可得GB/T12545.2-2001标准实验的车速-路程坐标图,如图7所示;
1)工况1,工况3,工况5,匀速行驶;
可得等速驶过s(m)行程的燃油消耗量(mL)为:
由燃油消耗消耗率曲线和汽车的速度用插值法,可得工况1,工况3,工况5速度Ua=40km/h、50km/h、60km/h时,燃油消耗率b=350.35g/(kw/h),325g/(kw/h),304g/(kw/h)。
可得一个循环内燃油消耗量分别为:
Q1=15.049,Q3=32.14,Q5=34.8887。
2)工况2和工况4,匀加速阶段;
匀加速行驶工况可采用单位时间内的燃油消耗量公式:
公式中:
M表示货车整车满载质量,a表示加速度,1.0161为旋转质量转换系数;
对于工况2,发动机转速由1199r/min加速到1498r/min,由
(1)-(5)题解题过程的发动机转速范围为1207—1614时,b对应值为351.551-312.373g/(kwh);
在这两转速间进行线性近似拟合得:
。
对于工况4,发动机转速由1498.7785r/min加速到1798.534r/min,由燃油消耗率图插值法得b:
330g/(kw/h)—292g/(kw/h);
在两转速间进行线性近似拟合得:
;
则一个循环加速阶段燃油消耗量:
由maple辅助得:
=95.237ml
3)工况6,减速工况;
减速时,汽车节气门关闭,发动机处于怠速状态,油耗按怠速油耗计算:
怠速油耗:
b=0.299ml/s;
可得怠速阶段油耗量:
可得GB/T12545.2-2001六工况循环百公里油耗量:
7最高挡和次高挡等速行驶,10整数倍车速的参数值表;
表7最高挡
车速(km/h)
参数
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
发动机实际发出转矩(Nm)
139.636
159.388
169.811
174.156
174.932
173.901
172.084
Ft(N)
1341.293
1531.034
1631.148
1672.884
1680.335
1670.441
1652.982
Ff(N)
570.36
Fw(N)
117.872
209.551
327.4231
471.489
641.749
838.203
1060.851
Fw+Ff(N)
688.232
779.910
897.783
1041.849
1212.109
1408.563
1631.211
发动机负荷率(%)
51.3
50.9
55
62.3
72.1
84.3
98.7
燃油消耗率b(g/kW.h)
388
352
324
301
288
281
282
发动机实际发出功率(kW)
6.747
10.195
14.669
20.428
27.728
36.825
47.977
百公里燃油消耗量Qs(L/100km)
10.645
10.673
11.134
11.906
13.22
15.01
17.501
表8次高挡
125.762
156.023
170.109
174.675
174.487
172.433
169.512
164.842
155.658
1290.696
1691.417
1930.686
2056.933
2109.563
2118.96
2106.482
2084.466
2056.224