轻型卡车发动机匹配选型研究电池座

轻型卡车发动机匹配选型研究

轻型卡车发动机匹配选型研究 2012 1 轻型卡车发动机选型的分析方法1．1发动机选型的考虑要素 根据轻型卡车的开发目标和使用条什，发动机选型的考虑要素如表l所示，其中，法规对应、搭载成立件、耐久可靠件及成本是轻型卡车发动机选型优先考虑的主要因素。1．2基于苛酷度(SEWRE RATIL)参数进行发动机耐久可靠性评价 借鉴国外同行的研究成果，引入苛酷度(SEVERE RATIL)参数的概念，为发动机匹酉己选型提供一种发动机耐久可靠件的理论评价方法，并在工程实际中进行运用。1．2．1 苛酷度(SEVERE RATIL)参数定义 影响发动机耐久可靠件的主要因素是曲柄连杆机构的运动速度和承受的负荷。基于大量的试验数据并进行数据处理分析，归纳总结出发动机苛酷度(SEWP,E RATIL)参数与其耐久可靠件的对应关系。苛酷度(SEWP,E RATIL)参数定义如下：

式中：N一发动机功率点转速，r／min； Pe一发动机最大输出功率，kw； Z一发动机缸数； S/B一行程/缸径比。1．2．2 轻型卡车用发动机的苛酷度(SEVERERATIL)参数设定 国外柴油发动机的苛酷度参数对标（BenchMark)数据库如图1和图2所示。

根据整车总质量(GV、W）与搭载发动机排量的对应关系，可以得山如下的苛酷度(SEVERERATIL)参数设定基准： ①G．V．W=3．0～6．5 t级车辆，搭载发动机苛酷度约为l5000～20000，中心值为18000以下。 ②G．V．W=7．5～9．0 t级车辆，搭载发动机苛酷度约为l6000～20000，中心值为18600以下。1．3轻型卡车发动机匹配选型的主要分析内容 本文以国际上成熟的对标分析（Bench Mark)方法，着重从整车的动力性能和发动机的耐久可靠性两个方面闸述发动机匹配选型的分析过程和分析方法。2对标车型发动机技术分析 选取国际上代表件的轻型卡车为对标车型，进行动力系统主要参数分析，如表2所示。

以ISUZU ELF 700P车型为例，归纳整理日本新一代轻型卡车(GVW 4 t～7．5 t)用柴油发动机的主要技术指标如下：

①整车比功率 GVW 4 t级车型的比功率已从上一代的16kW／t左右提升至2 1 kW／t～29kW／t。 GVW 5 t级车型的比功率达到22 kW／t左右。 GVW 7．5 t级车型的比功率达到15 kW／t左右 ②发动机强化指标 升功率达到36．68 kW／L，相对于上一代产品(4JB1柴油机)，提高了21％以上。升扭矩达到125 Nm／L，相对于上一代产品(4JB1柴油机)，提高了l3％以上。 大吨位车型用机型(4HKl一TCN)动力性指标与上一代产品相当。③耐久可靠件指标为保证发动机的耐久可靠件，对于GVW 5t及以上级别车型，通过限制功率点转速，将轻型卡车用发动机的苛酷度(SEVERE RATIL)参数控制在1 8000以下。④发动机扭矩输出特性 配合增压中冷技术，更加强调低速大扭矩特性。同时，为了控制发动机的苛酷度参数，发动机的功率点转速控制在2800 r／min左右。3 PUMA发动机搭载匹配研究3．1 PUMA原型发动机技术参数 PUMA发动机宵2．2L／2．4L／3．2L三种机型，为高速先进柴油机。PUMA原型机主要搭载应用于VAN和RV车型，原型机主要技术参数如表3所示。

3．1．1动力性指标 PUMA原型发动机的升功葺爱和升扭矩指标相对于对标机型(4JJl一TCS)分别提高了17％～25％和17％～24％。 PUMA2．4L机型搭载5 t级车型的比功葺爱为20．6 kW／t，相对于对标车型(ISUZU ELF)下降了6％。 PUMA3．2L机型搭载6．5 t级车型的比功葺爱达到22．2 kW／t，与对标车型@suzu ELF)的5 t级车型处于同一水平。3．1．2苛酷度指标 PUMA各机型的苛酷度(SEVERE RATIL)参数为20982—22784，远超过对标机型(4JJl—TCS)的水平，无法满足轻型卡车的耐久可靠性要求。3．1.3 PUMA发动机技术参数修改方向 为适应设计开发车型的搭载应用，必须通过降低功葺爱点转速及降低高转速区的输出特性，降低苛酷度(SEVERE RATIL)参数至18000以下，以确保发动机的耐久可靠性。3．2 PUMA发动机技术参数修改分析 基于PUMA发动机的耐久可靠性及排放对应的要求，以对标机型(4JJl一TCS)的强化程度(升功率和升扭矩)为目标，设定修改技术参数如表4所示。

3．3设计开发车型搭载PUMA发动机的整车动力性 根据平台车型的型谱，应用GT—POWER件能模拟分析软什对各车型组合进行动力件计算，结果如表5所示。

3．4 PUMA发动机匹配适用性评价3.4.1 整车搭载动力性 对于6 t级轻型卡车车型，2．4 L机型的比功率只有15．0kW／t左右，相对于对标车型(ISUZUELF)有较大的差距。 从整车搭载动力性模拟计算结果，搭载PUMA 2．4 L车型的动力性一般。 特别是急发进和高速域加速(0～80 km／h)时的性能不佳。相对而言，90 kW机型的高速域加速(0～80 km／h)性能稍好。 搭载PUMA 3．2L机型的动力性比较接近对标车型(ISUZU ELF)的水平。3.4.2耐久可靠性 通过限制PUMA发动机的功率点转速及最大输出功率，2．2L／2．4L／3．2L机型的苛酷度指标都控制在17300以下，推判可以满足整车耐久可靠性的要求。但因PUMA发动机原搭载应用于VAN车型，为准确判断其搭载应用于轻型卡车的耐久可靠性，建议从发动机的台架耐久规范入于进一步确认。3．4.3 搭载建议 综合考虑发动机的耐久可靠性及整车搭载的动力性能，设计开发车型搭载PUMA发动机方案如下： PUMA 2．2L机型外特性设定为90 kW／3000r／min，搭载应用于GVW=4．Ot以下级别车型，以适应小吨位车型高动力性及使用条件的要求。 PUMA 2．4L机型外特性设定为85 kW／3000r／min或90 kw／3000 r／min，搭载应用于G.V.W=5 t以下级别车型，以兼顾动力性和耐久可靠性的使用要求。 为保证G.V.W=5 t以上级别车型的动力性能及耐久可靠性，搭载PUMA 3．2L机型。4 结论 本文在借鉴国外同行研究成果的基础上，提出了应用“苛酷度(SEVERE RATIL)”参数进行发动机耐久可靠件评价的理论分析方法，并结合某轻型卡车平台的设计开发实例，较全面地阐述了轻型卡车发动机匹配选型的研究内容和开发流程。应用本文的研究成果，案例车型进行了PUMA发动机技术参数的修改，经试验验证，很好地满足了整车动力性能和耐久可靠件的技术要求，目前该车型已完成量产准备。

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