【正文】 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的車速，此時(shí)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力達(dá)到平衡。當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，能發(fā)出的最大驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這時(shí)油門(mén)不需要全開(kāi)，說(shuō)明汽車擁有剩余動(dòng)力或動(dòng)力儲(chǔ)備，從而有能力進(jìn)行加速和爬坡。在油門(mén)并未全開(kāi)的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)是在部分負(fù)荷下工作的（見(jiàn)圖17，圖中虛線為油門(mén)并未全開(kāi)下最高檔的汽車驅(qū)動(dòng)力曲線），它與行駛阻力曲線交點(diǎn)就是此時(shí)的平衡點(diǎn)，可以求出那時(shí)的車速，如圖（17）中的60Km/h。汽車直接檔最低穩(wěn)定車速的求法。在汽車定型試驗(yàn)規(guī)程中，規(guī)定需用直接檔測(cè)定汽車的最低穩(wěn)定車速。影響最低穩(wěn)定車速的因素是發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速、汽車傳動(dòng)系參數(shù)和道路阻力等，其中發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速起關(guān)鍵作用。測(cè)試時(shí)汽車以直接檔在平地上緩慢行駛。并將油門(mén)逐漸關(guān)小，直至達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速或汽車最低穩(wěn)定車速為止。當(dāng)行駛阻力曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定特性曲線相交，這交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速就是最低穩(wěn)定車速Vmin，見(jiàn)圖19。圖19汽車爬坡能力的求法。爬坡能力是指汽車在行駛中克服道路坡度的能力。在等速行駛下，=0，故Pk=Ff+Fw+Fi，F(xiàn)i=Pk－（Ff+Fw）因?yàn)椋? Ff=W?f?cosα≈W?f（因α的值較小，可粗略假定cosα≈1）Fw= 。 Fi=W?sinα所以： ……汽車最大爬坡度是在變速箱一檔時(shí)，但直接檔的最大爬坡度也應(yīng)引起注意，否則汽車在直接檔行駛時(shí)，遇到較小的坡度就要經(jīng)常換檔，這樣就影響了行駛的平均速度，各種坡度下的行車阻力曲線可見(jiàn)圖15。各檔的爬坡能力見(jiàn)圖16。汽車加速能力的求法。由公式：可知： ……根據(jù)上述公式，將發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線上的扭矩值Me，按轉(zhuǎn)速逐點(diǎn)代入，經(jīng)換算后，可得到在平路上行駛時(shí)各檔加速度能力曲線，見(jiàn)圖110。有的車輛由于變速箱結(jié)構(gòu)的差異，一檔的ΔW很大，結(jié)果有時(shí)二檔的加速度將大于一檔。由于加速度的數(shù)值不容易測(cè)量，故一般常用加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。如采用直接檔行駛，以最低穩(wěn)定速度加速到80%Vmax所需時(shí)間來(lái)表示。現(xiàn)將簡(jiǎn)單計(jì)算介紹如下：由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，加速度a=，故dt= dv，即速度從V1至V2加速過(guò)程中的時(shí)間等于1/a與dv的積分。1/a是加速度的倒數(shù)，只要按公式，按車速Va求出a=dv/dt后，就可求出其倒數(shù)1/a，然后可以畫(huà)出加速度倒數(shù)1/a隨速度Va的變化曲線（見(jiàn)圖111a），即可用圖解法求得加速時(shí)間。[（W+ΔW）可見(jiàn)表（12）、（13）、（14）]。在進(jìn)行圖解積分時(shí)，可將速度區(qū)間分成為若干間隔，（常取為5Km/h）并分別測(cè)定出面積Δ1，Δ2，Δ3……等，如圖111b所示。則：t1=Δ1/（s），t2=（Δ1+Δ2）/（s），tn=（Δ1+Δ2+Δ3+……+Δn）/（s）。注：在座標(biāo)圖上用amm表示1Km/h，用bmm表示1s2/m，（1Km/h）（1s2/m）=1s/。將所得加速時(shí)間按相應(yīng)的速度坐標(biāo)標(biāo)在t－Va坐標(biāo)系內(nèi)，便可求得最高檔的加速時(shí)間圖，同樣可以求出自1檔開(kāi)始連續(xù)換檔加速至最高檔的加速時(shí)間圖。（見(jiàn)圖112）。根據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，在用一檔時(shí)，~ m/s2的加速度，~，這一目標(biāo)值對(duì)載重汽車，也是適用的。后備驅(qū)動(dòng)力。圖18中，顯示兩種道路行車阻力曲線，即平路（α=0）及坡路（α=α1）兩條曲線。此外還有三個(gè)檔位的驅(qū)動(dòng)力曲線。最高車速是在交點(diǎn)處即Vmax。當(dāng)變速箱用三檔以車速V1在平路上行駛，油門(mén)不需全開(kāi)，故具有剩余或后備驅(qū)動(dòng)力，即等于圖中表示的（Pk3－F1）。如果行駛在坡路（α=α1）時(shí)，則已不存在后備驅(qū)動(dòng)力，即油門(mén)已全開(kāi)，達(dá)到平衡。（即Pk3=F2）。但當(dāng)用二檔車速V1行駛時(shí)，在坡路上又有后備力（Pk2－F2）。所以檔位越低，驅(qū)動(dòng)力越大。后備驅(qū)動(dòng)力也越大。但是當(dāng)應(yīng)該由低檔換高檔時(shí)而不換，則汽車的后備驅(qū)動(dòng)力長(zhǎng)時(shí)間剩余，并使發(fā)動(dòng)機(jī)處于低檔下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)果使油耗大幅度上升，車速又不能提高，這種現(xiàn)象駕駛員稱為“拖檔”，應(yīng)盡量避免。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率與行車阻力功率的平衡。（1）為了克服行車阻力，汽車產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力Pk（N）才能前進(jìn)，同時(shí)以一定的速度Va（Kw/h）行駛，這樣所需要的驅(qū)動(dòng)功率Nk（Kw）應(yīng)為：Nk=PkVa/3600（Kw） ……①（換算關(guān)系：1m/s=；1Kw=1000Nm/s=3600NKm/h）這時(shí)由于存在傳動(dòng)系的機(jī)械效率η，故需發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為：Ne=Nk/η=PkVa/3600η ……②因?yàn)椋篜k=滾動(dòng)阻力+空氣阻力+上坡阻力+加速阻力=Wf ++Wi+滾動(dòng)阻力功率Nf=WfVa/3600 空氣阻力功率Nw=CDAVa3/3600上坡阻力功率Ni=WiVa/3600 加速功率Na=Va/3600所以：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率Ne=1/η（Nf+Nw+Ni+Na）=（1/3600η）（Wf++Wi+）Va這就是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與汽車行駛阻力功率之間的平衡式。圖113就是以縱座標(biāo)表示發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和汽車行駛阻力消耗的功率，橫座標(biāo)表示車速。由于在各不同變速箱檔位上，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系因速比的不同而差異。低檔時(shí)車速低，所占車速區(qū)間窄，如nⅠ，高檔時(shí)車速高，所占車速區(qū)間寬，如nⅢ。但各檔位上發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大?。▋H機(jī)械效率上的一點(diǎn)差異）和功率曲線的形貌基本上是不變的，因此各檔功率曲線在座標(biāo)圖上呈橫向排列（高檔的移向右邊）。同時(shí)把汽車行駛的阻力功率曲線與繪在座標(biāo)圖上。平路等速行駛時(shí)，阻力功率一般包括滾動(dòng)阻力功率Nf和風(fēng)阻功率Nw，轉(zhuǎn)換到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求消耗功率為（Nf/Nw）/η，它是兩種阻力功率的疊加，低速時(shí)呈車速的一次函數(shù)，高速時(shí)主要克服風(fēng)阻，功率為車速的三次函數(shù)，是一條隨著車速提高而斜率越來(lái)越大的曲線。從圖可以看出，最高檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線與阻力功率曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速便是在良好平直路面上汽車的最高車速為Vamax。最高檔時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率相對(duì)應(yīng)的車速為Vp，它一般等于或稍小于最高車速。因此發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選取，首先應(yīng)根據(jù)汽車最高車速的要求。當(dāng)爬坡能力及最大加速能力在汽車整車參數(shù)（如：傳動(dòng)比等）尚未明確之前，由于因素太多往往難以確定，故用最高車速來(lái)選取發(fā)動(dòng)機(jī)功率是合理的，因?yàn)樽罡哕囁僖卜从沉撕桶思铀倌芰团榔履芰?。車速高，必須要求發(fā)動(dòng)機(jī)有大的功率，功率越大，則在低速時(shí)，汽車的加速能力和爬坡能力也越強(qiáng)。功率選擇的范圍可見(jiàn)表21。1汽車行駛中的發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率。 當(dāng)汽車在良好路面上以Va′等速行駛時(shí)，汽車的阻力功率為？段（見(jiàn)圖113），油門(mén)只部分打開(kāi)，于是在Va′的垂直線上，ab？段為汽車的后備功率，可用來(lái)加速或爬坡，這時(shí)維持汽車等速Va′行駛所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率并不大，發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)開(kāi)度較小，當(dāng)爬坡及加速時(shí)，駕駛員才加大油門(mén)，使全部或部分后備功率發(fā)揮作用，汽車的后備功率越大，則動(dòng)力性能越好。后備功率可用公式Nb=Ne(Nf+Nw)/η表示，即圖中的acbc，（ac為車速Va′時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出的全部功率，也即是Ne）當(dāng)加速時(shí)不爬坡，所以i=0，結(jié)果不同車速時(shí)的加速度為：當(dāng)爬坡時(shí)不加速，則近似地可求出不同車速時(shí)能爬的坡度為： 以上是用后備功率的概念來(lái)分析汽車的動(dòng)力性能，例如車速越高，遇到的阻力越大，阻力與車速的乘積（阻力所消耗的功率）就更大，因此沒(méi)有足夠的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，汽車高速行駛是不可能的。同樣，汽車的加速性能和爬坡的速度都需要后備功率，所以汽車的動(dòng)力性能主要還是取決于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出的額定功率和一定的超速功率（可見(jiàn)圖114及115）。二 動(dòng)力因數(shù)D的概念和應(yīng)用動(dòng)力因數(shù)的概念。單純地采用汽車能發(fā)出的最大的驅(qū)動(dòng)力Pk這個(gè)值是否能代表一臺(tái)汽車的動(dòng)力性能指標(biāo)呢？當(dāng)然不能，如果兩臺(tái)汽車，它們驅(qū)動(dòng)輪上的最大驅(qū)動(dòng)力Pk是相等的，但是它們的總重不同，則總重大的汽車的動(dòng)力性肯定不如總重小的汽車，車輛的總重在行駛阻力中已有所反映，但是并不顯示在汽車的驅(qū)動(dòng)力上，為了進(jìn)一步標(biāo)明出汽車的動(dòng)力性能指標(biāo)，并建立相對(duì)可比性的參數(shù)，需采用“動(dòng)力因數(shù)”D的概念，現(xiàn)表達(dá)如下：動(dòng)力因數(shù)D==因?yàn)榭諝庾枇εc車輛外形有關(guān)，與車輛總重一樣，也體現(xiàn)了車輛的具體條件，所以動(dòng)力因數(shù)是一個(gè)包括驅(qū)動(dòng)力、車輛總重和空氣阻力的綜合參數(shù)。式中：Pk是從發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性曲線上的扭矩求得的，即：Pk= （見(jiàn)第一章公式④）Fw為汽車空氣阻力，即：Fw= （見(jiàn)第一章公式⑥）W為汽車總重（GVW）因此，D=[]？，（－）/W. 現(xiàn)以車速Va為橫座標(biāo)，以各檔的動(dòng)力因數(shù)D為縱座標(biāo)，可以繪制出“汽車動(dòng)力特性圖”，可見(jiàn)圖21。動(dòng)力因數(shù)是代表汽車動(dòng)力性能的大小，動(dòng)力因數(shù)大，表示該車動(dòng)力性能好，反之，則動(dòng)力性能差。表21是各種汽車的動(dòng)力特性參數(shù)表，包括應(yīng)達(dá)到的最高車速和每噸汽車總重應(yīng)擁有發(fā)動(dòng)機(jī)功率的范圍。表21 汽車動(dòng)力特性參數(shù)表汽 車 類 別D0maxD1maxVmax(Km/h)Ne/w(Kw/t)貨車小 型總重≈2 t801201535輕 型總重＞26 t851201022中 型總重＞614 t75110812重 型總重＞14 t70100814客車小 型總重≈4 t801201524中、大型總重＞416 t7010079鉸接通道車總重＞18 t558558轎車微型級(jí)iVh≈Ⅰ901201952輕型級(jí)iVh＞Ⅰ1201703866中型級(jí)iVh＞24Ⅰ1302204474高 級(jí)iVh＞4Ⅰ14019052110礦用自卸車457056注：D0max 直接檔最大動(dòng)力因數(shù)；D1max一檔最大動(dòng)力因數(shù)； Vmax 最大車速；Ne/w 每噸汽車總重應(yīng)擁有的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。動(dòng)力因數(shù)與汽車行駛阻力系數(shù)之間的平衡式。當(dāng)汽車的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力達(dá)到平衡，可以求出最高車速、最大爬坡角及加速能力，平衡式為： （見(jiàn)第一章公式⑨）代入：由上式可知，不論汽車的重量等參數(shù)有什么不同，只要有相等的動(dòng)力因數(shù)，便能克服同樣的道路阻力和坡度阻力，同時(shí)擁有同樣的加速度能力（假如兩車的相同的條件下）因此把動(dòng)力因數(shù)作為表征汽車動(dòng)力特性的指標(biāo)是比較合理的。同時(shí)利用動(dòng)力因數(shù)及其特性圖（圖22）來(lái)分析汽車的動(dòng)力性能不僅有其全面性，而且也較簡(jiǎn)便。因此在評(píng)定汽車動(dòng)力性能時(shí)得到廣泛使用。動(dòng)力因數(shù)的應(yīng)用。見(jiàn)圖22。（1）確定最高車速。最高車速是指在良好的水平路面上汽車能達(dá)到的最大速度，由于沒(méi)有坡度所以i=0，同時(shí)也不可能加速，故，故動(dòng)力因數(shù)即動(dòng)力因數(shù)等于汽車道路滾動(dòng)阻力系數(shù)f。這樣在圖22上作f線，它與直接檔或超速檔D曲線的交點(diǎn)上的車速，便是汽車的最高車速。（2）確定上坡能力上坡時(shí)無(wú)加速度，即 所以：D=f+i i=D－f因此，動(dòng)力因數(shù)D曲線與f曲線之間的距離就代表汽車各檔上坡能力，其中以一檔爬坡能力最大，從圖22上可以看出，一檔動(dòng)力因數(shù)曲線上的頂點(diǎn)與f曲線的垂直距離大致就是最大爬坡能力（D1max－f）。但是，由于最大坡角α較大，因而cosα1，sinα≠i，故采用imax=D1max－f就會(huì)產(chǎn)生較大誤差。應(yīng)采用公式：D1max=fcosαmax+sinαmax，解此三角函數(shù)方程式，可求得：然后再根據(jù)tgαmax=imax換算成坡度。（3）確定加速能力在平路上加速時(shí)，i=0，即因此D曲線與f曲線間距離的倍就代表汽車各檔的加速度。當(dāng)求直接檔的加速度時(shí)，如果粗略判斷可取，則加速度值就是D曲線與f曲線垂直距離的10倍。用以上分析表明，動(dòng)力特性圖上幾個(gè)重要參數(shù)是：水平路面上最高車速Vmax。Ⅰ檔最大動(dòng)力因數(shù)D1max代表了最大的上坡能力。例如：如果D1max=，好路上低速行駛時(shí)取f≈，粗略估算，i=Dimax－f=－，則可得最大爬坡能力為imax≈30%。最高檔的最大動(dòng)力因數(shù)D0max也能說(shuō)明汽車以最高檔行駛時(shí)上坡和加速能力。為了使汽車擁有足夠的后備功率，對(duì)大中型功重汽車在第一檔時(shí)，應(yīng)保證其動(dòng)力因數(shù)D1max=~，使之能克服較大的陡坡阻力。當(dāng)用直接檔時(shí)，~，~，以免經(jīng)常換檔，降低高檔的利用率，反而使經(jīng)濟(jì)性下降。常用幾種中等位車型最高檔動(dòng)力因數(shù)可見(jiàn)表22。表22 常用幾種中噸位車型最高檔動(dòng)力因數(shù)道奇－10日野KM400菲亞特950E五十鈴TXD50東風(fēng)EQ－140 東風(fēng)EQ153汽車總重（t）動(dòng)力因素三 汽車動(dòng)力計(jì)算實(shí)例本計(jì)算中發(fā)動(dòng)機(jī)，最大扭矩583Nm/1600r/min，其外特性及使用外特性數(shù)據(jù)見(jiàn)表31。表31轉(zhuǎn)速（r/min）10001200140016001800200022002400260027002900外特性功率（Kw）115扭矩（Nm）402583使用外特性功率（Kw）扭矩（Nm）汽車底盤(pán)傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)如下：驅(qū)動(dòng)轎主傳動(dòng)比：io=變速箱速比：ik1= ik2= ik3= ik4= ik5=輪胎規(guī)格：—16PR型（即輪輞直徑為20英寸，寬10英寸，胎內(nèi)為16層的子午線。）實(shí)測(cè)輪胎滾動(dòng)半徑為r=按照車速公式