上还是在数量上，都不能满足市场的需求；同时还要考虑到我国加入世界贸易组织以后，柴油载货汽车的整体水平与国际市场迅速接轨的问题。为此，第一汽车集团公司在CA1120P K2L2型载货汽车基础上，换装德国道依茨公司生产的B F6M1013E柴油机，重新设计开发出CA1120P K1L2型载货汽车。
1主要总成的选择与匹配
111发动机
在道依茨公司现有的B F6M1013系列柴油机中，各种型号发动机的动力性能指标对该车来说均有不同程度的富余。因此，为了保证整车经济性能指标，根据整车初期想要达到的设计目标，对B F6M1013E发动机的动力性能指标重新提出了要求。
考虑到目前我国公路运输条件的不断改善以及出口的需要，希望该车最高车速不低于110km/h。若要满足整车最高车速的要求，通过下面的公式可以估算出发动机必须具备的最大有效功率：式中,ηt为传动系数;f为滚动阻力系数;C D为空气阻力系数;A为汽车迎风面积,m2;G a为汽车总重,N;V max为汽车行驶最高车速,km/h。
代入相应数值，可算得P′e max=113kW。如果考虑发动机附件消耗的功率(约为有效功率的17 %)，则可
知发动机所应具备的最大功率为P e max= 1117P′e max=132kW。
一般来说，为了满足整车动力性的要求，希望发动机的最大输出扭矩大些，而“低速大扭矩”是增压柴油机本身所具有的特点，因此增加扭矩对增压发动机来说是容易满足的。但还必须考虑到整车传动系所能承受的能力，兼顾两者因素，取发动机的最大扭矩M e max=590N・m。
随着环保意识的不断加强，对车用发动机的排放法规要求越来越严格，到2000年我国将执行欧洲I排放标准。为了满足排放要求，开发低速大扭矩发动机成为必然的发展趋势。
B F6M1013系列发动机最大转速有2300r/min 和2500r/min两种可供选择
。根据传动系所能匹
解放牌
CA1120P K1L2型
载货汽车总体设计
长春汽车研究所宋春丽
【Abstract】An im p ortant develo p in g t rend at p resent time is usin g t he diesel en g ines for t he t rucks,t hou g h t he domestic diesel en g ines are in behind of t hose wit h advanced international technical levels.So,a model CA1120P K2L2t ruck is now in2 stalled wit h t he B F6M1013E diesel en g ine p roduced in German y to develo p a new model CA1120P K1L2t ruck.Due to t he im p or2 tant role of an en g ine on im p rovin g t he p ower abilit y,econom y and environmental p rotection re q uirement of a com p lete motor vehicle,t he g eneral la y out as p ect of a com p lete motor vehicle is briefl y int roduced in t his p a p er accordin g to selection and arran g e2 ment of an en g ine in t he vehicle.
【摘要】目前，载货汽车柴油化是重要的发展方向，而国产柴油机与国际先进水平还有差距。因此，一汽集团在CA1120P K2L2型车的基础上，换装德国道依茨公司生产的B F6M1013E柴油机设计开发了CA1120P K1L2型载货汽车。由于发动机对提高整车动力性、经济性以及满足环保要求等方面都极为重要，因此重点围绕发动机的选择及布置过程，简要介绍了整车的总体设计思想。
To p ic words:Truck,Diesel en g ine,Desi g n
主题词：载货汽车柴油机设计
汽车论坛网配的最小传动比和满足最高车速的要求，选择发动机额定转速为ne max=2500r/min。
由于增压发动机低速反应比自然吸气式发动机迟缓，使整车低速加速性不好。为克服这一弊病，在发动机性能调整初期对其扭矩特性提出了特殊要求，即在保证最大扭矩点不变的条件下，将发动机最低转速时的扭矩尽量提高，一般比自然吸气时对应扭矩要提高不小于30%，这样就可解决低速加速性不好的弊病。装车后，经试验驾驶员反映，低速加速反应比较快。当然，在发动机烟度极限允许的情况下和采用电控供油系统，低速扭矩还可
112传动系
为满足最高车速及大扭矩的要求，选用了输入扭矩大、最高挡为超速挡并带有同步器的变速器；由于选用的增压柴油机最高转速比原自然吸气式6110型发动机低，因而要进一步降低传动系的总传动比，为此选择了速比较小的i0=5114的单级减速后桥。
113供油系
a.输油管尺寸的确定
由于所用发动机工作时回油量大，为确保整车具有较好的动力性及燃料经济性，根据道依茨公司推荐的资料，在输油管长度小于6m时，输油管选用内径为D10mm的尼龙管。
b.取消手动输油泵
由于该发动机的输油泵输油能力高，可以保证发动机刚起动时油量的供给，因此取消了手动输油泵。
c.燃油箱容积的确定
一般来说，燃油箱的有效容积应大于30L，而每种车型燃油箱的大小，则取决于该车的燃油消耗量以及所要达到的续驶里程。基于上述因素，该车选择了容积为150L的燃油箱。
d.燃油粗滤器的选择
为确保发动机所用燃油的质量，提高发动机的使用寿命，避免发动机的早期磨损，除了发动机本身带有滤清器外，在发动机与燃油箱之间又增加了一个燃油粗滤器，其结构尺寸是根据发动机所需燃油的流量以及预想的滤清效果来选择的。
天津一汽n3经试验证明，按上述方案设计的供油系，既满足了发动机的工作需要，又保证了整车具有较好的动力性和燃料经济性。
114冷却系
该车在传统的冷却系中增加了膨胀水箱，并采用封闭式水箱，以提高冷却系统的压力，其目的是把冷却液的沸腾温度提高到105℃，以减小发动机磨损，同时也提高热效率，从而减小了散热器的结构尺寸；该车还采用了风扇离合器。上述措施除了满足冷却系正常工作外，还有利于降低油耗和整车噪声。
115进气系
空气滤清器的容量是根据发动机的排量确定的。考虑到我国地域辽阔，道路情况复杂，因此选择了流量为12m3/min并带有安全滤芯的干式空气滤清器。由于进气阻力的大小直接影响发动机的性能，因此，在结构设计时尽量减小进气阻力，使空气滤清器进气管的阻力小于
116排气系
确定排气系方案时，在满足法规要求的前提下，通过选用小阻力的消声器和大直径的消声器进气管，来保证排气系统的背压不大于715k Pa，从而保证发动机性能的发挥，同时还实现了良好的降噪效果。
2主要性能参数的匹配
211动力性匹配
在动力性匹配过程中，除了考虑汽车出口以及在高速公路行驶外，还考虑到我国路面情况复杂的客观现状以及一些用户对双级减速后桥的偏爱，因此对后桥进行了两种方案的匹配，即一种方案配i0=5114单级减速后桥，另一种方案配i0=5177双级减速后桥。
对这两种方案利用“汽车动力性计算机计算程序”分别进行动力计算，其结果见表1、图1和图2。
从表1
的计算结果可以看出，配i0=5114后桥的方案，由于最高车速高，而爬坡能力及加速时间均不如后者，
瑞虎3x因此较适合在道路条件好的路面上行驶；而配i0=5177后桥的方案，最高车速虽然不如前者，但各挡的最大动力因数均好于前者，具有更好的爬坡性能，同时加速能力强，因此较适合于行驶在路况较差的区域。针对两种方案，用户可以根据需要汽车之友网
进行选择。
212经济性分析
21211油耗限值的确定
与《M2类、M3类和N类车辆燃料消耗量试验方法》(征求意见稿)配套的《载货汽车燃料消耗量限值》(讨论稿)中规定，柴油载货汽车的油耗限值是用六工况油耗除以汽车总质量所得的燃油消耗率来进行控制的,1994年～2000年的燃油消耗限值见表2。
若要满足2000年油耗限值要求，汽车总质量按121245t计算，其限值取1142L/(t・100km)，则允许该车六工况油耗为1714L/100km。
根据发动机的万有特性曲线，利用“汽车经济性计算机计算程序”计算六工况油耗，其结果如下:
a.当采用i0=5114单级后桥配子午线轮胎时为16113L/100km;
b.当采用i0=5177双级后桥配普通斜交轮胎时为18135L/100km。
说明该车传动系按第一方案匹配时，其燃料经济性好于第二方案，并且满足2000年的油耗限值要求。
21212经济性综合分析
在经济性能分析过程中，除了按传动系的匹配方案(即i0=5114单级后桥配子午线轮胎和i0= 5177双级后桥配普通斜交轮胎)对其分别进行分析外，还对9100R20型子午线轮胎和9100-20型普通斜交轮胎以及i0=5114后桥和i0=5177后桥对燃料经济性的影响分别进行分析。其分析结果为:
a.装用不同轮胎对CA1120P K1L2型车燃料经济性的影响
当CA1120P K1L2装用i0=5114后桥，分别匹配9100R20型子午线轮胎和9100-20型普通斜交轮胎，变速器选用IV挡时的等速油耗试验结果见
表
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3。
试验表明
，在各种车速下配子午线轮胎均比配普通斜交轮胎时的燃料经济性有不同程度的改善，例如在车速为80km/h时，装子午线轮胎比装普通斜交轮胎省油1212%。
b.装用不同速比的后桥对CA1120P K1L2型车燃料经济性的影响
当装用普通斜交轮胎分别配i0=5114和i0= 5177的后桥时，其等速油耗试验结果见表4。
试验表明，在各种车速下装后桥速比i0=5114的油耗比装速比为i0=5177时均有不同程度的改善，例如在车速为80km/h时，装i0=5114后桥比装i0=5177后桥省油1019%。
c.燃料经济性分析
图3所示为后桥速比i0=5114、配子午线轮胎时，阻力曲线在拟合后的万有特性曲线中的位置。其中V I表示当变速器为6挡(超速挡)时，汽车的行驶阻力曲线;V表示当变速器为5挡(直接挡)时，汽车的行驶阻力曲线。
图4所示为后桥速比i0=5177、配普通斜交轮胎时，阻力曲线在拟合后的万有特性曲线中的位置。
从图3和图4中可以看出，当选用i0=5114后桥配子午线轮胎时，无论是用直接挡还是用超速挡，所对应的有效油耗均低于i0=5177后桥配普通斜
交轮胎方案，这就是选用i0=5114后桥配子午线轮胎时的整车燃料经济性要好于后者的重要原因。
21213置信度的检验
上述计算结果是否准确，取值是否可信，通过试验可以验证。表5为i0=5177后桥配普通斜交轮胎时，等速油耗的对比结果。
从表5中可以看出，试验结果与计算值接近，因此可以说明以上的计算结果是非常可信的。
3技术设计
进入技术设计阶段，对汽车相关系统进行了布置，如：发动机在整车上位置的布置；发动机悬置的布置与设计；发动机增压器位置的布置；发动机进气系的布置与设计；发动机排气系的布置与设计；冷却系的布置与设计；车厢位置的布置；供油系的布置；动力转向的布置；部分制动管路的布置；变速操纵机构的运动校核等。总布置图如图5所示。
下面通过几个侧面简要介绍一下布置过程。311发动机在整车上的布置
为了提高该车传动系的通用化程度，减少投产时的生产准备工作量，希望传动系与现有车型通用，即保证飞轮壳后端面在整车的坐标位置与现有车型相同。由于散热器位置因驾驶室地板的限制而不能前
移，因此，发动机风扇前端面到飞轮壳后端面的尺寸应与现有车型尽量接近，这样才能把发动机布置在有限的空间内。而德方提供的尺寸比现有车型长107mm，发动机根本布置不下，经双方反复协商，通过压缩风扇与发动机缸体前端面之间的距离，终于使长度尺寸问题得到了解决，使发动机在整车上的位置与现有车型一致，同时也使发动机前端附件布
置更加紧凑
。
图5总布置图(局部
312发动机悬置的布置
发动机悬置的主要作用是承受发动机、离合器、变速器总成的质量和反作用力矩，并将其传递给承载系。因此，悬置布置设计应尽可能减缓发动机的振动传给承载系；也不应将汽车在不平路面上行驶和
由于轮胎等不平衡因素所引起的振动由承载系传给发动机；同时还应避免发动机与汽车底盘部件发生共振。
发动机悬置软垫刚度的匹配及悬置方式，是根据发动机、离合器、变速器及传动轴的质量、发动机的振动以及所要达到的减振效果来选择的。
该发动机的前、后悬置软垫均为水平设置，这种悬置方式对垂直方向的减振效果较明显，而对纵向及横向的发动机扭转减振是靠悬置软垫内部结构来实现的。后悬置承受了纵向推力，而软垫相对发动机位置的高低，也对其减振效果有影响。一般来说，认为在发动机扭振中心线附近最理想。因此，在有限的空间内，充分考虑了悬置软垫的减振效果、发动机拆装的方便性及支架设计的合理性等因素。
对CA1120P K1L2型车所用发动机的悬置进行了两轮设计。第1次选用如图6a所示的结构，即发动机的前、后4个悬置的软垫均为同一种尺寸，由于该软垫容量较小，结构承载能力较小，承受腿力更差，减振效果不佳。经过5万km可靠性试验后，各软垫都有不同程度的永久变形，而后悬置的变形更
严重。随后对其重新匹配，前、后软垫分别选用如图
6b 结构，使软垫的容量均有不同程度的提高，前悬
置是锥形结构，使发动机的位置更稳定，后悬置能承受足够的推力。经试验证明第二方案可靠性好，
振动小，是成功的。
图6发动机悬置结构
313发动机排气系统的布置
为了改善排气系统对增压器蜗轮壳的受力情
况，提高增压器的使用寿命，在靠近增压器的地方，增加了一个波纹管，以减少从消声器方向传来的振
动。由于该车带有排气制动，为避免使用排气制动时对波纹管的使用寿命造成不利影响，同时保证排气制动的效果，因此把排气制动器布置在波纹管之前，直接与排气弯管连接，布置结果见图7。
图7排气系统布置图
4性能对比
整车设计结束后，为了掌握其性能指标在国内外同类车型中所处的位置，对其进行了以下性能411动力性对比
本田锋范多少钱表6中CA1120P K1L 2型车的性能参数为i 0=
5114单级后桥配子午线轮胎方案时的数据，从中可
以看出其各性能指标与国内外同类车型相当。412经济性对比
从表7各对比数据中不难发现,CA1120P K1L 2型车在各种路面上的经济性能指标均好于其它车型
。
(下转第24页)
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