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汽车发动机与变速器的匹配探讨

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摘要:随着科技的发展,各种新技术在汽车上的应用,汽车已经成为一种集先进技术于一体的产品,不仅仅是一种交通工具。人们越来越重视汽车的安全性、操纵性、动力性等,因此发动机与变速器的合理匹配问题显得就更加重要。本文从汽车动力性与经济性的角度切入,深入研究发动机与变速器的匹配原则,希望能促进实践中汽车发动机与变速器的匹配趋于更加合理化。

关键词:发动机;变速器;匹配

1概述现代汽车技术的发展

使得汽车在动力性以及燃油经济性都得到了飞跃式的提高。动力的传递对于整车的燃油经济性至关重要,合理选择发动机、动力传递系统的参数,同时合理匹配是其中的关键。发动机与传动系统的匹配深刻影响汽车的动力性发挥,发动机最高车速、比功率、最大功率要满足动力性要求[1]。汽车在城区拥堵的前提下,基本上以低挡位行驶,此时最小传动比选择较大时,后备功率大,动力性较好,但发动机负荷率较低,燃油经济性较差。当最小传动比选择较小时,后备功率较小,发动机负荷率较高,燃油经济性较好,但动力性差。同时,最大传动比的选择越小,汽车通过性会降低;若选择过大,则变速器传动比变化范围较大,档数多,结构复杂[2]。挡位数越多,提高了发动机发挥高功率的机会,从而增加加速与爬坡能力;此外档位数越多,增加了发动机工作在最小燃油消耗转速区域的机会,改善燃油经济性。合理选择发动机、传动系统的布置形式如汽车的驱动形式等,合理设计传动系统参数如档位的布置以及传动比的设计,变速箱的结构设计等可以优化传动系统的匹配。

2发动机与变速器的匹配原则

2.1以变速器的种类匹配发动机变速器

一般情况下可分为疏齿比和密齿比,发动机分为小功率和大功率。对于大功率发动机而言,它的速度特性曲线中扭矩不只有一个峰值,最高扭矩出现在后端,我们以两个峰值为例,第一峰值出现较早大约2000转,第二峰值出现在末端大约6000转。对于小功率发动机来说,往往只有一个峰值且维持转速区间较大。根据变速器的工作特性,传动比越小工作转速区间越窄,对于疏齿比变速器而言,各个档位工作转速区间较大,换挡后需要较长时间加速来发挥发动机的扭矩,因此更适合小功率发动机。对于密齿比变速器而言,各个挡位的工作转速区间较窄,不需要太长加速时间就进行换挡,需要换挡之后存在一个较大的扭矩。因此,密齿类变速器更适合匹配高功率发动机。例如跑车、越野车。对于疏齿比的变速器而言,更适合小功率发动机,各挡位加速时间与发动机扭矩峰值出现时间恰好匹配。例如宝来、吉利帝豪等小型车。综上所述,密齿类变速器匹配高功率发动机,疏齿比变速器匹配小功率发动机。

2.2以发动机扭矩曲线匹配变速器

汽车性能能否充分发挥,根本上是看发动机与变速器的匹配合理与否。发动机定型生产以后,生产厂家通常以扭矩曲线来匹配变速器[3]。汽车的动力性主要看加速能力和最高车速,即发动机扭矩和最高功率的大小。从发动机扭矩曲线来看,发动机可以分为单峰值、多峰值。对于这两种不同的发动机速度特性曲线,结合实际情况匹配合适变速器来发挥整车性能。对于多峰值的发动机速度特性曲线而言,匹配密齿型变速器[4]。密齿型———在总的传动比差一定的情况下,使挡位数更多,让公差更小。可以充分利用速度特性曲线中的扭矩上升段,将加速性能发挥到最高。对于单峰值发动机速度特性曲线而言,扭矩相对呈一条直线,即在一定范围内不变,动力区间稳定且范围大,匹配疏齿型变速器将更合适。疏齿型变速器各挡位转速区间大,不必频繁换挡。对于密齿型变速器而言,增加挡位数,可以保障加速能力和最高车速;而对于疏齿型变速器,即使一台3速或4速变速器同扭矩要足够的大发动机匹配,同样能获得不错的性能。变速器的工作特点是保证车辆在不同工况下都有足够的地面驱动力,只有这样车辆才能正常起步、爬坡、加速,不同挡位数的变速器,其传动比疏密度是不一样的。汽车起步、爬坡或低速行驶时,需要更大的地面驱动力来克服行驶阻力,此时变速器传动比越大动力性越好。在高速行驶时,车辆主要的行驶阻力来源于空气阻力、滚动阻力,此时地面驱动力则不要很大,需要更高的车速来发挥发动机的功率。此时需要更小的传动比,发挥发动机功率使汽车速度更快。换挡就是为了实现上述目标,当需要地面驱动力较大时选择大传动比,当需要提高车速时就用小传动比。

3总结

通过以上系统的理论研究,汽车车发动机与变速器的匹配主要是从客观实际的使用条件出发,同时综合考虑汽车的动力性和经济性要求。兼顾以下两方面:高转速发动机应匹配密齿类变速器也就是挡位数较多的,低转速大扭矩发动机应匹配挡位数较少的;要按照发动机的动力输出曲线,确切说是扭矩曲线来匹配变速箱。

参考文献:

[1]张俊红,马正颖.汽车发动机动力性和经济性的优化匹配[J].农业机械学报,2010,06.

[2]吴雅莉.液力变矩器与发动机匹配及变速器档位优化研究[D].武汉理工大学,2009.

[3]张建刚.重型自卸车动力传动系统匹配与优化[D].吉林大学,2013.

[4]徐进军.汽车自动变速传动匹配研究[D].华南理工大学,2002.

作者:周遊 单位:长春汽车工业高等专科学校汽车工程学院

汽车发动机与变速器的匹配探讨责任编辑:张雨    阅读:人次
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