汽车发动机原理课后答案-王建昕-帅石金-清华大学出版社

重要的原则之一?举出汽车使用中提高负荷利用率的三个实例。 解:汽油机的低油耗区域一般集中在中高负荷范围。

5-21 下图给出了一台四冲程火花点火发动机的有效燃料消耗率be全特性图。该发动机驱动的汽车运行在稳定无风状态条件下,只考虑空气阻力,其他道路阻力可以忽略。给定下列参数:有效迎风面积0,855m2;发动机排量2.0L;驱动轮有效轮胎直径0.6m;4挡位总传动比3.5;4挡和5挡的传动效率0.8;空气密度1.16 kg/m3;燃油密度760kg/m3;汽车质量1050 kg。 (1)计算4挡发动机转速分别为2000, 4000, 5500r/min时的运行阻力点,并在图上画出这些点。

(2)定性地画出4挡的运行阻力曲线。在给定的条件下确定4挡能达到的最大车速。 (3)5挡设计为超速挡位,假如它具有与4挡发动机转速4000r/min的车速,但有效燃料消耗率减少10%,问5挡总传动比应该是多少?并计算其百公里油耗。

(4)当汽车在4挡最高转速行驶时,驾驶员换挡到5挡(换挡时车速不变)。换挡后驾驶员直接将油门踩到底。在图上画出下列要求的运行点:换挡后运行点;达到5挡稳定运行点。 (5)计算汽车5挡无风条件下车速为90km/h时能爬的最大爬坡度。

有效平均压力,bar 发动机转速,r/min

解:(1)汽车稳定行驶时,阻力力矩应与发动机传送到轮胎的动力力矩相等,即

Tr?TtqiT?T

FwDiVspme?i? 2??TT?n??Acd???D?60i?DiVp?T??smeiT?T 22??2Acd?n2??3D3 pme?314400iVsiT?T33

代入数据可知,当发动机转数分别为2000,4000,5500 r/min时,运行阻力点分别为: 107587.2547,430349.0188,813628.6137 Pa。

(2)4档运行阻力曲线如下图红线所示:4档最大转速约为5700 r/min

v?n5700?D?3.6??3.14?0.6?3.6?184.09km/h 60iT60?3.5

(3)4000 r/min时,4档油耗约为310 g/kWh,5档比4档减少10%,则5档油耗为279 g/kWh。

5档与4档具有相同的车速,且传动效率一致,说明5档与4档4000 r/min时具有相同的功率。

4档4000 r/min时的功率为:

?Pe?40004000iVs?pme?40004000?2?10?3?430349.0188???28689.93459W

30?30?45档各转速下的pme可根据下式计算:

pme?30??Pe?400030?4000iVs?pme?40004000?pme?4000???

iVsniVsn30?n在2000,3000,5000r/min时的pme分别为:

860698.0377,573798.6918,344279.2151 Pa 由此作出5档下的等功率曲线如下图蓝线,蓝线与279 g/kWh等油耗线的交点即为5档转速,约为3200 r/min。

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5档的总传动比为

iT5?iT4n53200?3.5??2.8 n440005档在3200 r/min时的百公里油耗:

g100100100?103100?B??bePe??279?29.504n3200v?D?3.14?0.6?3600 60iT560?2.8?6.274kg/(100km)(4)换挡时保持车速不变,所以换挡后发动机转速为:

n5?iT52.8n4??5700?4560r/min iT43.5发动机在4档最高速运行时pme约为8.9 bar,发动机功率不变,则换挡后的pme为:

pme?5700?8.9?11.125bar 4560超出发动机外特性曲线范围,所以发动机工作点应为4560 r/min时外特性线上一点。

Acd?n2??3D3根据pme?,发动机以5档运行时的2000,3000,4000r/min所对应的314400iVsiT?T稳定阻力点分别为:

210131.3569,472795.5529,840525.4274 Pa。 在图上作出5档运行阻力线,如绿线所示 因油门踩到底,所以发动机工作在外特性曲线上,稳定工作点即为5档运行阻力线和外特性曲线交点。

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稳定工作点换挡工作点

(5)5档以90 km/h运行时,发动机转速为

n?60viT??D60?90000?2.83600?2229.30r/min 3.14?0.6Acd?n2??3D3根据pme?,此时发动机的pme为261076.5743 Pa,如图中黄点所示, 314400iVsiT?T稳定工作点换挡工作点

此时pme距此转速下外特性pme的值Δpme约为7.6 bar,所以此7.6bar可全部用于克服爬坡时的阻力。

DiVs?pme?iT?T2??DiV?pmgsin??smeiT?T2??

?2?2?10?3?7.6?105?2.8?0.8??2iVs?pme????arcsin????mgDiT?T???arcsin???3.14?4?1050?9.8?0.6????Fg?0.087927574rad爬坡度is为:is?tan??0.088154873?8.8%

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