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设计研究

汽车发动机匹配技术的研究

张翔(上海汇众汽车制造有限公司)

【摘要】首先给出了汽车匹配技术的定义和发动机匹配的应用场合,然后分机械匹配和电气匹配两个
方面介绍了发动机匹配项目中涉及的技术开发,其中机械匹配包括了发动机和变速器的选型和匹配、发动机附
件系统的开发、CAD设计、CAE分析和试验等技术;电气匹配包括发动机管理系统的开发和标定技术,车载网络
系统和电气线束系统的开发。
【主题词】发动机汽车匹配

力和爬坡能力,从而评价变速器的不同传动比对
1发动机的匹配汽车性能的影响,确定发动机和变速器的参数。
这种方法计算繁琐,结果不够准确。
1.1匹配的定义
·仿真计算
在汽车设计中,根据整车中各个部件系统的
在设计汽车和各部件的模型基础上,输入发
特性,合理地选择发动机、变速器和其它部件的类
动机和变速器等汽车部件和整车的性能参数,指
型和参数,将其进行优化组合,通过计算、仿真和
定要求的行驶循环,最后计算出汽车的动力性、经
实验等手段来估计和验证整车性能,使整车具有
济性、排放性能和制动性能。它可以在计算机上
最优的动力性、经济性、排放性能和制动性能的过
显示和打印各种分析报告和图表结果,计算快速
程和方法。本文将分机械匹配和电气匹配两个方
准确,能反映出汽车系统中任何参数的变化对整
面来介绍发动机匹配技术。
车性能的影响。目前国内常见的车辆仿真商业软
1.2发动机匹配的应用场合
件有奥地利李斯特内燃机及测试设备公司开发的
通常发动机匹配项目主要应用于两个方面:
汽车性能仿真分析软件CRUISE。
一是在设计新车型过程中,开发新的动力系统;二
·参数优化
是已有车型更换发动机或发动机国产化。发动机
将汽车的动力性、经济性、排放性能和制动性
和变速器的选型和匹配是此类项目的工作重点。
能作为目标函数,将发动机功率、汽车重量和变速
器的各档传动比等参数作为优化变量在一定范
2发动机的机械匹配技术,
围内,寻求最优的匹配组合,使汽车达到最佳性能
2.1发动机和变速器的选型和匹配价格比。
2.1.1设计计算2.1.2发动机和变速器的布置
发动机匹配项目的设计计算是根据汽车要求在完成发动机匹配设计计算后,根据初步确
的性能,来确定发动机和变速器等部件的类型和定的计算参数和汽车布置形式,可以从市场上选
参数,有3种方法:择一款或多款发动机和变速器,然后选择和开发
·手工计算相应制动系统、转向系统和空调系统等部件,在发
主要根据汽车驱动力与行使阻力的平衡图来动机舱和车身上试布置。也可以通过建立汽车和
确定汽车在不同档位情况下的最高车速、加速能部件的CAD数字模型,在CAD软件环境中试装

收稿日期:2005-11-17

·24·上海汽车2006101
设计研究

配,检查干涉情况,并进行调整。在确定汽车主要
部件的位置后,可以进行后续工作。3发动机的电气匹配技术
2.2发动机附件系统的开发
通常汽车发动机供应商只提供基础发动机或3.1发动机管理系统及其开发技术
称为短发动机,它缺少部分外围附件系统,因此需3.1.1发动机管理系统
要汽车制造商开发这些系统。通常这些附件系统发动机管理系统(EMS,enginemanagement
包括:风扇及风扇离合器、进气和排气管道、空气system)是在发动机电子点火和电控汽油喷射系统
过滤器、发动机油泵、发动机悬置、动力转向泵、三的基础上发展起来的集电子控制喷射、排放控制、
元催化器、空调压缩机、燃油箱及供应系统。电子点火、起动、防盗、诊断等功能于一体的集成
2.3设计与分析电路系统。电子控制技术的飞速发展及发动机排
2.3.1CAD设计放法规的不断加严和人们对汽车发动机性能的要
在现代汽车的开发过程中,需要应用CAD软求不断提高(方便性、舒适性、高效性和经济性)促
件来设计汽车和部件的数字模型。进了EMS的发展,EMS能实现对发动机各系统的
汽车设计CAD软件主要有:美国Unigraphics精确控制和灵活控制,是改善发动机各项性能指
Solutions公司的UG和ParametricTechnologyCorp标和排放的主要手段。发动机管理系统都是由微
公司的Pro/ENGINEER、法国DassaultSystems公处理器、各种传感器和执行器组成,通过传感器检
司的CATIA。测各种工作状态和参数,然后由微处理器经过计
CAD建模方法主要有:特征造型、用三坐标测算、分析、判断后发出指令给各执行器完成各种动
量机进行逆向扫描。作,使发动机在各种工作状况下都能以最佳状态
2.3.2CAE分析工作。
汽车CAE分析软件主要有:美国ANSYS股份市场上常见的发动机管理系统有:德国的博
公司的ANSYS和UG、Pro/ENGINEER及CATIA。世、西门子;美国的德尔福(DELCO