《汽车发动机原理（第5版）》 课件 颜伏伍 第9、10章 新型汽车动力装置、 发动机动力学.ppt

*α为曲柄转角(曲柄与气缸中心线间的夹角，顺曲轴旋转方向为正)，β为连杆摆角(连杆中心线与气缸中心线间的夹角，顺曲轴旋转方向向右偏移为正)。R为曲柄半径，L为连杆长度，λ＝R/L为连杆比，是一个重要的结构参数，一般在1/3～1/5范围，汽车发动机多在1/3.2～1/3.8之间。运动时，A作往复运动，BO以等角速度ω旋转，对应活塞在上止点A1的位置时，α＝0°；活塞在下止点A2的位置时，α＝180°。*1．活塞位移*2．活塞速度3．活塞加速度**图10-3给出活塞位移、速度、加速度随曲轴转角α和连杆比λ的变化关系。在连杆比λ在0.2～0.3范围内，活塞的位移曲线、速度曲线的变化较小；活塞的加速度曲线在上、下止点附近有明显不同；随连杆比的增大，上止点处（α=0）的加速度绝对值增大，下止点处（α=180）的加速度绝对值减小。*4．连杆的角位移、角速度与角加速度第一节曲柄连杆机构的运动与受力分析二、曲柄连杆机构的质量换算惯性力的大小决定于运动零件的加速度和质量分布。为了便于分析，通常将实际机构的质量分布换算成动力学上等效的集中质量系统。1．活塞组2．曲柄组3．连杆组4．曲柄连杆机构的质量换算*1．活塞组活塞组的质量mp，包括活塞、活塞环、活塞销以及装在其上附件的质量，即是沿气缸中心线作往复运动零件的质量。可以认为mp，集中于活塞销轴线的中心，因为活塞销中心线是活塞组的传力点。*2．曲柄组曲轴在绕轴线O旋转时，曲柄销、一部分曲柄臂(图上绘有阴影的部分)以及装在其上的其他附件的不平衡质量将产生不平衡离心惯性力。这些曲柄上的不平衡质量应按离心力相等的条件换算到曲柄销中心处，并以mk表示。对于所示曲柄，换算质量mk为：*3．连杆组连杆组的质量包括连杆体、连杆小头衬套、连杆盖以及连杆螺栓等的质量。连杆作复合平面运动，为了计算简便，将连杆质量mL简化为大、小头处的两个集中质量，称为连杆的双质量系统，如图10-5所示。m1是假设集中在连杆小头中心处并只作往复运动的质量，m2是假设集中在大头中心处并只作旋转运动的质量。替代后的质量系统需与原连杆的质量系统在力学上是等效，则须满足下列条件：*3．连杆组实际上，双质量系统不能同时完全满足上述三个等效条件，一般只按前两个条件得出。因产生的误差不大，故而广泛采用。连杆的质心可根据连杆实物或图样，用天平称量或CAD三维模型计算求出。*4．曲柄连杆机构的质量换算曲柄连杆机构中通常采用双集中质量来替代实际机构的质量分布。作往复直线运动的质量mj，包括活塞组零件的质量mp，和连杆组换算到小头中心的质量m1，集中作用在活塞销中心，即：作旋转运动的不平衡质量mr，包括曲柄换算质量mk和连杆换算到大头中心的质量m2，集中作用于曲柄销中心，即：第一节曲柄连杆机构的运动与受力分析三、曲柄连杆机构的受力分析1．惯性力2．沿气缸中心线的总作用力F3．总作用力F的分解与传递4．多缸发动机的总扭矩*1．惯性力（1）往复惯性力它是往复运动的质量mj，与活塞加速度α的乘积，方向始终沿气缸中心线与活塞加速度方向相反，则：（2）旋转惯性力它是以曲柄角速度旋转的离心力，则：*2．沿气缸中心线的总作用力F*2．沿气缸中心线的总作用力F*3．总作用力F的分解与传递如图10-7所示，总作用力F可分解成两个分力：*3．总作用力F的分解与传递*3．总作用力F的分解与传递*4．多缸发动机的总扭矩已知单个气缸的扭矩，求多缸发动机各主轴颈所受扭矩时，只要将各缸扭矩从自由端向飞轮端依次叠加起来，积累到最后一个主轴颈的扭矩就是发动机的总扭矩。图10-8所示为四行程发动机的总扭矩曲线。若量出一个循环中总扭矩曲线所围成的面积的代数和，再除以横坐标长度可得到平均扭矩值，此值即是发动机的指示扭矩。*发动机原理*图a：车辆起动、轻载行驶时，发动机关闭，车辆由电动机单独驱动。图b：车辆正常行驶时由发动机单独驱动，加速、爬坡时，电动机和发动机同时工作。图c：车辆在减速/制动工况，当车载蓄电池组电量偏低时，电动机回收车辆部分动能以向蓄电池组充电。图d：典型并联式混合动力系统在电池组SOC过低时，不能利用发动机对其随车充电，只能采用外界电源补充充电。混联式混合动力装置兼有串联式和并