发动机与整车匹配技术要点

发动机与整车匹配技术要点蒋宇翔汽车工程研究院发动机技术中心总工程师2006-4-8发动机与整车匹配技术要点进排气系统和冷却系统发动机与整车性能发动机与整车驾驶性发动机与整车匹配（标定）进排气系统和冷却系统进气系统主要部件：节气门-ECU控制进气量。节气门阀传感器-为ECU提供阀门开启位置。进气管-稳压，导流。VIM(可变进气)-不同转速时，改变进气行程。增压器-ECU控制增加进气量。中冷器-冷却进气，增加进气量。排气系统简图排气歧管谐振器消音器三元催化器尾管悬置氧传感器排气系统主要部件：排气歧管-收集废气，加热快。三元催化器-控制排放。消音器-消除由于热气膨胀引起的噪音。氧传感器-用于排放和燃油控制。悬置-用于固定整个系统。注意NVH。隔热挡板-防止辐射热影响热敏感部件。冷却系统简图溢流灌加热器水套水泵散热器控温器水管水管冷却系统主要部件：水泵-推动冷却液。水套-冷却发动机缸体和缸盖。散热器-将冷却液的热散到空气中。控温器-控制冷却液温度。压力盖-维持冷却系统内的压(15~17psi)。加热器-利用冷却液的热量供暖。溢流罐-允许冷却液的收缩和膨胀。发动机与整车性能车辆性能定义车辆性能包括以下几个方面：(1)车辆加速性能(2)换挡性能(3)声音质量(NVH)(4)加速器控制特性以上四项是对车辆性能进行评价的重要指标.改善这些指标对顾客满意度有决定性影响.车辆加速性能传统的性能被定义为加速性能：车辆从一个速度加速到另一个速度的快慢。比如从0到60英里/小时的时间。例如:Viper4.6秒.装备491的车辆:20秒.0到60英里/小时的时间是在节气门全开时测得的.衡量加速性能的四个最重要方面四个衡量加速性能的指标:(1)超车时好的加速性能。(2)并入高速公路时的加速性能。(3)进入主街时的加速性能。(4)从静止开始的加速性能。超车(55mph75mph)并入高速公路(35mph55mph)进入主街从静止开始加速停车场顾客关心的性能和发动机有关的(1)加速迟缓，速度急变。(2)性能不良，缺乏动力。和自动变速箱有关的(1)驾驶时换挡过早。(2)换挡时间太长。车辆性能模型加速重量,道路负载,牵引力加速控制踏板力,踏板工效学,踏板行程换挡特性换挡反应,换挡质量,换挡时间进程声音特性噪声级,声音质量加速控制脚的转角与节气门阀的开度的关系影响顾客满意度。小转角对大开度车速急变。大转角对小开度难于控制，缺乏动力。如果大部分节气门阀的开度在踏板运动的前期被用完，剩下的开度将无法满足以后更多的加速要求。从而使顾客感到加速缓慢。发动机扭矩和功率汽车制造商通过以下手段持续改进发动机功率和燃油经济性(1)增加排量(2)增加压缩比(3)在每个汽缸注入更多空气和燃油，如涡轮增压(4)冷却进气(5)进气更容易(6)出气更容易(7)降低车身重量(8)改进燃油控制换挡特性换挡反应换挡延迟和延续换挡质量/感觉发动机速度改变时扭矩扰动能够平稳地传递。换挡进程提供平稳的，连续的和可预见的发动机运行状态。匹配动力系统的动力输出和加速要求。进程是由电控单元控制的。声音特性-NVH驾驶员听到和感觉到的噪音，振动，刺耳声由以下因素组成：(1)风噪声(2)路面噪声(3)动力系统NVH动力系统NVH顾客对振动和源自动力系统的声音的感知。会给顾客一种有力和省劲的感觉。可以调到与所希望的品牌特性一致。来自发动机舱的噪音发动机噪音变速箱噪音进气管噪音排气管噪音附件噪音例如：风扇，水泵等发动机与整车驾驶性什么是驾驶性是动力系统，车辆和顾客之间互相作用的结果。驾驶性所关注的运行状态：启动，怠速，加速，巡航，或减速。一个共同关注的焦点是发动机的扭矩和速度的变化所带来的影响。瞬态和稳态时的加速反应和平顺性。车辆对驾驶员的踏板输入和钥匙启动的反映。驾驶性和NVH噪声和振动是传给驾驶员的关于驾驶性的重要信息。传播的媒介是空气和车体。噪声源包括(1)发动机:进气,燃烧,排气(2)发动机前端附件:风扇,压缩机,发电机,水泵等。(3)变速箱:齿轮,档位选择器,阀。(4)外部环境:风,过往车辆,轮胎/路面条件。顾客听到和感觉到了什么?静止时-难于启动或失速（死机）。-怠速太高，太低或不平稳。-停车熄火而引起的振动。运动时-加速迟缓。-加速不稳（忽快忽慢）。-稳态时的喘振。-减速不稳（忽快忽慢）。什么引起对驾驶性的扰动?发动机扭矩的增加和减少引起对驾驶性的扰动。扭矩的变化是由发动机速度或进入发动机的空气量的变化而引起的。动力系和车辆其它系统对扭矩扰动增加的反应是振动和噪音的增加。发动机悬置刚度小(软)对隔离和衰减高频振动和高频扭矩事件(20Hz)较好。刚度大(硬)对动力系统的操作管理较好，例如换档(20Hz)。如果悬置太软，动力系统在换档过程中将会有低频高幅振动。悬置的自然(固有)频率必须不同于邻接的系统或部件。合适的频率错位可以避免振动的叠加倍增并使振动衰减。发动机悬置实例（C2项目）右左左右左右(1)(2)(3)后3点悬置2点悬置4点悬置NVH好横拉杆中横梁后后NVH评估设计1需要非常硬的悬置来控制扭矩和侧倾。部分载荷和怠速时，NVH不好。悬置上承载较大，影响耐久性。设计2NVH一般。垂直方向的刚度只来自左右悬置，影响耐久性。(垂直方向须承受三个重力加速度)。设计3允许用较软的悬置，NVH好。三种降低NVH的方法通过改变重量来改变系统和部件的自然频率。使谐振频率落在顾客注意不到的范围。不同于与其它部件或动力系转动部件的旋转频率。例如：悬架采用不同的钢材。加阻尼例如：在排气管上和机油盘上加重量。阻止扰动从一个部件传到另一个部件。(1)采用较软的连接例如：发动机和排气管的软连接可以隔离来自发动机的扭矩扰动。(2)可能需要增加间隙以防止零部件相碰。底盘和车体是噪声和振动通过的路径，从传动系统和排气系统到驾驶员。底盘有四条路径可让扰动传到驾驶员(1)椅背的振动(2)方向盘的振动(3)车身板的振动(4)通过车内空间和部件传递的声音和压力波实例–发动机和变速箱匹配错误一卡车装备有一发动机和一自动变速箱。发动机满负荷时，变速箱无法挂第四档。车辆加速性能差。液力变矩器打滑过度。变速箱油温超常。变速箱寿命减少。原因：发动机应配手动变速箱而非自动变速箱。收集顾客满意度信息数值分析保修系统(AWS)一个用于收集保修和车辆维修信息的数据库。全球质量研究系统(GQRS)通过调查和跟踪，收集顾客反馈意见。全球质量研究系统的数据是和TGW(ThingsGoneWrong)结合在一起用的。TGW(ThingsGoneWrong)对设计和生产过程中出了问题的事件进行分析和存档。发动机与整车匹配发动机与整车匹配开发对整车匹配时所使用的发动机，进排气系统需要与在发动机匹配时一致，否则发动机试验必须重新进行。发动机的功率和扭矩必须满足整车的要求。第一阶段：欧IV匹配。内容：基本匹配，粗调，精调，环境试验，车队试验。第二阶段：EOBD匹配。内容：电路连接检查，合理性检查，燃油系统检查，氧传感器老化，催化器老化检测，失火检查，故障码管理，检测工具界面检查。整车匹配时间：18个月。欧IV匹配费用：300万（不含OBD）。主要标定工作：发动机台架基础标定（1个月）整车驾驶性综合标定（道路试验）车辆环境适应性标定（三高环境）整车各种工况排放调试欧IV工况排放标定OBD标定（6个月）OBD匹配费用：280万。