姚强 郑雪茹 杜安用 江琳琳 刘凯

摘要：本文根据某柴油发动机的整机结构，通过CAE仿真计算分析，优化了各附件（发电机、空调压缩机、动转泵）的位置，保证了每个附件正常的运转。研究表明，包角、打滑率、涨紧器的结构是评价发动机轮系的重要指标。

关键词：柴油发动机;附件;包角;打滑率;涨紧器

中图分类号：U464.9

文献标识码：A

文章编号：1005-2550（2019）06-0065-05，

Optimization design of a diesel engine train

YAO Qiang， ZHENG Xue-ru， DU An-yong， JIANG Lin-lin， LIU Kai

（ Dong Feng Automobile co.，Ltd Commercial Product R& D Institute， Wuhan， 430057，China ）

Abstract： According to the whole machine structure of a diesel engine， the CAE simulation calculation and analysis optimizes the position of each accessory （generator， air conditioner compressor， and rotary pump ） to ensure the normal operation of each accessory.Studies have shown that the wrap angle， the slip ration， and the structure of the tensioner are important indicators for evaluating the engine train.

Key Words： Diesel engine; accessories; wrap angle; slip rate; tensioner

姚強

毕业于武汉科技大学车辆工程专业，硕士研究生学历，现就职于东风汽车股份有限公司商品研发院机型科，主要从事发动机开发机型布置兼项目管理工作。

为了满足汽车正常行驶的需要，发动机附件充当这重要的作用，一台柴油发动机附件主要包括发电机、空调压缩机、动力转向泵、水泵等C在整机和整车布置的过程中，不仅要满足间隙要求，而且需要满足各附件正常工作的条件。本文以某柴油机为例，介绍了如何通过仿真分析来优化各附件位置，从而来满足各附件的功能需求。

1概述

某柴油发动机的附件轮系包括发电机（ALT）、空调压缩机（AC）动力转向泵（PS）、水泵（WP）、涨紧器（TP）、惰轮（ID）、风扇（FAN），如图1所示。所有附件均由曲轴（CR）驱动。

皮带跨度如下表1：

各附件判断标准如表2所示：

设计标准为外企标准，暂不能给出依据。

2仿真计算分析

2.1计算输入

2.1.1轮子位置与直径

涨紧臂旋转中心：X=-181.95mm，Y=67.33mm;

涨紧器皮带轮中心：X=-107.15mm，Y=72.83mm;

涨紧器臂长为75mm

2.1.2皮带

皮带长度：2143±5mm;

皮带刚度：140000N;

皮带力：350N.m;

皮带几何：a=1.1mm，b=1.1mm（如图2所示）

皮带名义张力为：320N.m，工作范围为10.74°。

2.1.3曲轴转速波动曲线

曲轴转速波动曲线是在台架上实测得出的，如图4所示。

2.1.4附件扭矩消耗曲线

附件扭矩消耗曲线如图5所示。

2.2计算仿真分析

2.2.1包角与皮带跨度计算分析

由表2.2包角计算结果所示：曲轴和发电机包角设计要求为160°，不能满足设计需求。

由表2.3皮带跨度计算结果所示，曲轴与发电机跨度过大，不能满足设计要求。

2.2.2皮带张力与滑移率仿真分析

由图2.5和图2.6可得，皮带张力和皮带打滑率均在设计范围之内，满足设计需求。

2.3结论

对于现在的布置，曲轴包角小于150°，CR-ALT的皮带跨度大于340mm，这对系统来说是很大的风险。

3轮系优化

根据以上的仿真结果，对轮系的位置进行了调整，调整如图7所示：

本轮系采用了单排球轴承张紧器，结构如图8所示。其中皮带轮这端采用了特殊的迷宫用来保护轴承，张紧器这边用额外的密封圈来防止张紧器受到外部污染。

此张紧器优点如下：（1）阻尼单元和旋转枢纽单元布置分开：可以减少张紧轮偏转和皮带噪音，提高寿命;（2）紧凑的摩擦单元设计：可以减少布置空间，应用和设计更加灵活。

3.1计算输入

3.1.1轮子位置与直径

涨紧臂旋转中心：X=-181.95mm，Y=7.33mm;

涨紧器皮带轮中心：X=-107.48mm，Y=76.26mm;

涨紧器臂长为75mm

2.1.2皮带

皮带长度：2180±5mm;

皮带刚度：120000N;

皮带力：320N.m;

皮带几何：a=1.1mm，b=1.1mm

3.2计算分析

3.2.1包角计算分析

由表3.2包角计算结果所示，各附件得包角均能满足设计要求。

由表3.3皮带跨度计算结果所示，各附件跨度均能满足设计需求。

3.2.2皮带张力与滑移率仿真分析

曲轴转速波动曲线与附件扭矩消耗曲线参照图9与图10。

通过图3.3和图3.4可得，皮带张力和皮带滑移率均满足设计要求。

轮系调整后，各附件的包角更加合理，驱动各附件皮带轮时滑移率变得更小，各零件受到的皮带力也发生相应变化。

3总结

在柴油发动机的开发中，通过计算仿真来优化各个附件的位置，来保证汽车正常运行，有着至关重要的作用。通过本文可得出，以下几个因素是评价发动机轮系的重要指标：

（1）包角：各附件包角需要满足设计要求，参见表1.1;

（2）皮帶跨度：各附件之间的皮带跨度不能

过长，皮带的抖动（跨度x5%）不能大于皮带与发动机其余部件的间隙;

（3）皮带张力：不能超过皮带许用的张力;（4）滑移率：不能超过2%。

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张建东：

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