BJ2021型汽车发动机匹配计算方法探讨

BJ2021型汽车发动机匹配计算方法探讨

罗乾

西华大学四川成都610039

摘要：在理论设计汽车的过程中，选择一个合适的发动机对汽车达到它的最高性能非常的重要。而在汽车各种性能当中，与发动机参数联系最大的是动力性和燃油经济性，同时这两种性能也是汽车整车性能最重要的部分。本课题针对BJ2021车型，选择3款不同参数的发动机，分别与该车型进行理论匹配，得出其整体动力性能和燃油经济性的主要参数值，然后根据该车型的主要用途，着重需要的性能，建立一套对每种方式的评分方案，从而选出一款最适合该车型的发动机。

关键词：汽车；发动机；性能匹配

1引言

全世界范围内的汽车保有量随着汽车工业长达一个多世纪发展越来越多，汽车的工业发展有着巨大的经济效益和社会效益。我国的汽车工业虽然起步较晚，但随着社会的进步，在全国形成了几大汽车生产基地，汽车工业在我国国民经济中所起着的作用越来越重要。

汽车的整车性能好坏应该是消费者考虑的最重要因素，而在汽车整车性能当中，最重要的性能即是汽车的动力性能和燃油经济性。在理论上来说，发动机与传动系的各个参数是可以连续不断的变化以达到最优的标准的，但在实际生产的过程中，发动机与传动系的很多零件都是标准化专业生产，所以在整车装备过程中，很多厂家都是选用众多厂家中一家所生产的发动机，同时选用另一家的底盘，这就必须面临一个选择问题，其中的任何一个部件都会因为另外一个部件的匹配不当而不能得到应该有的最好的作用，从而性能再好的发动机也不能发挥其应有作用，从而影响到整车性能。

文中选择车型BJ2021，将待选发动机各参数与整车参数按照理论知识相匹配，按照汽车的动力性与燃油经济性达到最优匹配效果条件下，建立汽车整车性能的数学模型，代入待选发动机进行整车动力性和经济性的性能分析，最后根据所给的评价系统选定最合适条件的发动机。

2汽车性能及相关参数

对汽车好坏的评定分别有几种不同的性能，动力性、燃油经济型、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性。本文中要研究的主要是动力性和燃油经济性。汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度；燃油经济型是指在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力。

汽车动力性的评价指标主要有最高车速、加速时间和最大爬坡度。从优化匹配的角度来看，以上三种都可以作为评价系统的考虑因素，只是应该根据不同的车型，汽车的主要用途，各自的特点来确定三种评价指标的比重。在动力性能够得到保证的情况下，燃油经济性关系到经济问题，并且与发动机有着直接的关系，所以汽车的燃油经济性也占了很大的比重。等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标。

BJ2021即切诺基Jeep2021，该车型具有安全舒适、用途广泛、环保经济等优点，适用于在城市环境下使用，又可在各种坏路、无路地带(如沙漠、雪地、沼泽等)行驶。故此款越野汽车对性能要求是比较高而且全面的，其中更加注重加速能力和爬坡能力，以适应其在恶劣条件下的安全行驶，故选此车进行匹配设计。其中，需要用到的该车参数有：主减速器传动比为4.41，最大装载质量为797kg，轮胎直径为322mm，长4200mm，宽1760mm，高1630mm，总质量2000kg，一档传动比3.93，二档传动比2.33，三档传动比1.45，四档传动比1，五档传动比0.85。

选择A，B两种种不同排量的发动机作为待匹配的发动机。两种发动机的外特性曲线如下所示：

发动机A：

在匹配计算的过程中，直接代入不同发动机的参数值，和输入需要的汽车参数，即可以直接得到性能参数的曲线图，在参数曲线图可以直接得到我们需要的比较数据值。

选择A发动机时，将所有参数值输入软件当中，并分别按照相应公式计算出所需要的参数值。可以得出一档最高车速为45.12(km/h)，二档最高车速为75.2(km/h)，三档最高车速为121.8(km/h)，四档最高车速为173(km/h)，五档最高车速为162(km/h)。直接档从20km/h加速到100km/h时所需要的加速时间为37.3s。

最大爬坡度在一档，数值为46%。最高档得经济车速为69.49～71.49（km/h）,最低燃油消耗率为12.5(L/100km)。直接档的经济车速为59.07～62.07(km/h)，最低燃油消耗率为11.3(L/100km)。

选择B发动机时，可以得出一档最高车速为30.1(km/h)，二档最高车速为50.8km/h)，三档最高车速为81.2(km/h)，四档最高车速为118.0(km/h)，五档最高车速为132(km/h)。从20(km/s)加速到100(km/s)共需要46s。最大爬坡度在一档，为37%。最高档得经济车速34.74-36.74(km/h),最低燃油消耗率为8.2(L/100km)。直接档的经济车速为29.53-32.53(km/h)，最低燃油消耗率为7.9(L/100km)。

4汽车与发动机的匹配评价

根据以上计算得出的数据显示，在使用不同的发动机时，汽车的最高车速，加速能力，爬坡性能和燃油经济性分别出现不同的结果。从而存在不同的选择方案，每种发动机在与汽车进行匹配时都有其优势与劣势。

此次研究的车型为BJ2021，为一款越野车型，买家多将其用于长途旅行等，故其要求有良好的动力性能，该车型行驶的路段也多为如陡坡、壕沟、水障等不平路段，故在动力性能中又对其加速性能和爬坡性能的要求更高，相反会较少考虑燃油经济性。

在此评价系统中采取百分制，几个性能参数依次占值为：最高车速：20%；加速性能：30%；爬坡性能：30%；燃油经济性：20%。在两种发动机中，分为一、二等，满分也均为100分，其中，在评价时，一等发动机得分为100%，二等发动机得分为80%。

根据以上得出数据，计算出汽车在使用A发动机时总分为84，使用B发动机时总分为88。综上所述，在待选两种发动机当中，使用B发动机的时候，该车能达到性能最好的状态。

5结论

从整个匹配过程到得出的最终结果可以看出，只有当发动机的参数与车型的整车性能参数达到一个适合的度时，汽车才能发挥它的最佳性能。当中所选的发动机A虽然动力性特别足，但是并不适合该车型，以致在四档的最高车速高过五档，使用发动机B时，则处于一种平衡状态，在用该发动机匹配该车型时，汽车各种性能都能达到适合的状态，故最终选用发动机B。

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