【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 算公式如下： (310) 式中：為起步時(shí)間； 為起步過(guò)程結(jié)束，汽車最低穩(wěn)定車速。 在動(dòng)力性計(jì)算時(shí),一般忽略原地起步的離合器滑磨時(shí)間,即假設(shè)最初時(shí)刻汽車已經(jīng)具有起步擋位的最低車速. 換擋時(shí)刻則基于最大加速原則,如果相鄰擋位的加速度(或加速度倒數(shù))曲線相交,則在相交速度點(diǎn)換擋。如果不相交,則在最大轉(zhuǎn)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速換擋[10].圖32 汽車的行駛加速度曲線圖33 汽車的行駛加速度倒數(shù)曲線 根據(jù)加速度倒數(shù)曲線得知相鄰兩個(gè)檔位之間沒(méi)有沒(méi)有交點(diǎn)，故應(yīng)該在低檔最大車速的時(shí)候換入高檔，忽略原地起步的離合器滑磨時(shí)間,即假設(shè)最初時(shí)刻汽車已經(jīng)具有起步擋位的最低車速，發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速=800r/min，可以得出汽車起步的最低車速為7km/h,把汽車從0到100km/h原地起步加速分為四個(gè)部分，7km/,，利用matlab程序計(jì)算四個(gè)檔位加速時(shí)間之和即為起步加速時(shí)間，可得出0到100km/。超車加速時(shí)間指用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速某一高速所需要的時(shí)間。因?yàn)槌嚂r(shí)汽車與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強(qiáng)，并行行程短，行駛就安全。對(duì)超車加速能力還沒(méi)有一致的規(guī)定，采用較多的是用最高檔或次高檔由以較低車速全力加速行駛至某一較高車速所需要的時(shí)間。計(jì)算公式如下[14]： (311)式中：、 分別為超車加速的起始車速和終了車速?；趍atlab程序得出下表部分超車加速時(shí)間：表32 五檔與六檔超車加速時(shí)間加速區(qū)間五檔30到100五檔80到120六檔80到120所需時(shí)間汽車的爬坡性能是指在指定載荷時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度。顯然，最大爬坡度是指一檔最大爬坡度。有的國(guó)家規(guī)定在常遇到的坡度上，以汽車必須保證的車速來(lái)表明它的爬坡能力。控制這個(gè)指標(biāo)可以保證各種車輛的動(dòng)力性相差不致太懸殊，以維持路面上各種車輛暢通行駛。例如，要求單車在坡度為3%的坡道上能以60km/ h的車速行駛，汽車列車在坡度為2%的坡道上能以50km/h的車速行駛。 一般所謂汽車的爬坡能力，是指汽車在良好的路面上克服后的余力全部用來(lái)（即等速）克服坡度阻力時(shí)能爬上的坡度，所以。因此 (312)一般汽車最大爬坡度達(dá)30%左右，因此利用汽車行駛方程式確定一檔及低檔爬坡能力時(shí)，應(yīng)采用作為坡度阻力，即上式應(yīng)為 (313)即 (314)基于matlab根據(jù)已知試驗(yàn)數(shù)據(jù)得如下各檔的汽車爬坡度圖[4]：圖34 汽車的最大爬坡度圖有matlab程序得各檔最大爬坡度見(jiàn)表三表33 試驗(yàn)車型各檔位最大爬坡度檔位一檔二檔三檔四檔五檔六檔最大爬坡度（%）汽車的動(dòng)力性還可以用動(dòng)力特性圖來(lái)分析。動(dòng)力因數(shù)是汽車牽引性能的主要指標(biāo)，是剩余牽引力（總牽引力減空氣阻力）和汽車總重之比。此值越大，汽車的加速、爬坡和克服道路阻力的能力越大。將汽車行駛方程兩邊除以汽車重力并整理如下[10]： （315）則動(dòng)力因數(shù)為 （316）根據(jù)前面汽車行駛功率平衡圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)得 （317）其中，可以利用第二章中擬合的外特性曲線插值求得。按此理論編寫matlab程序，以所給試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可得到如下動(dòng)力特性圖[9]：圖35 動(dòng)力特性圖汽車在各檔下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線成為動(dòng)力特性圖。在動(dòng)力特性圖上作滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線fua，顯然f線與直接檔Dua曲線的交點(diǎn)即為汽車的最高車速。在求最大爬坡度時(shí)，故動(dòng)力因數(shù)，因此D曲線與f曲線間的距離就表示汽車的上坡能力。一檔時(shí)，坡度較大，此時(shí)之誤差較大，應(yīng)用下式計(jì)算 （318）用帶入上式，整理后可得 （319）然后再根據(jù)換算成最大爬坡度。加速時(shí)，i=0，故 （320）用上述同樣方法亦可求得加速度值，然后再計(jì)算出加速時(shí)間。本章中建立了汽車動(dòng)力性仿真的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了汽車動(dòng)力性的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，最高車速、加速時(shí)間以及最大爬坡度，分別給出計(jì)算分析方法，并用Matlab語(yǔ)言編寫了動(dòng)力性計(jì)算分析的程序，并以某車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算分析，由已知的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的得出了汽車行駛中各檔的最高車速，原地起步加速時(shí)間，不同檔位不同車速情況下的超車加速時(shí)間，各檔的最大爬坡度，動(dòng)力因數(shù)。通過(guò)計(jì)算分析可知，從0到100km/，五檔下汽車從30km/h加速到100km/，五檔下汽車從80km/h加速到120km/，六檔下汽車從80km/h加速到120km/，%，因此，由這些評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)合動(dòng)力特性圖可知該試驗(yàn)車型的動(dòng)力性一般。本章中對(duì)汽車動(dòng)力性的仿真分析獲得了比較滿意的結(jié)果，說(shuō)明該程序能夠較好的對(duì)汽車動(dòng)力性進(jìn)行預(yù)測(cè)。4 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算在保證汽車動(dòng)力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經(jīng)濟(jì)行駛的能力，稱作汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。燃油經(jīng)濟(jì)性好，可以降低汽車的使用費(fèi)用、減少國(guó)家對(duì)進(jìn)口石油的依賴性、節(jié)省石油資源；同時(shí)也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的二氧化碳（溫室效應(yīng)氣體）的排放量，可以起到阻止地球變暖的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率與排放污染是有著密切的關(guān)系，只能在保證排放達(dá)到有關(guān)規(guī)定要求的前提下來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性常用一定運(yùn)行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來(lái)衡量。評(píng)價(jià)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有多工況百公里油耗(L/100km )、汽車等速油耗。等速行駛百公里燃油消耗量是常用的一種評(píng)價(jià)指標(biāo)，指汽車在一定載荷下(我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定轎車為半載，貨車為滿載)，以最高檔在水平良好的路面上等速行駛100km的燃油消耗量。常測(cè)出每隔10km/h或20km/h速度間隔的等速百公里燃油消耗量，燃油在圖上連成曲線，成為等速百公里燃油消耗量曲線，用它來(lái)評(píng)價(jià)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。但是，等速行駛工況并沒(méi)有全面反映汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，特別是市區(qū)行駛中頻繁出現(xiàn)的加速、減速、怠速停車等行駛工況。因此各國(guó)都制定了一些典型的循環(huán)行駛試驗(yàn)工況來(lái)模擬實(shí)際汽車運(yùn)行狀況，并以其百公里燃油消耗量來(lái)評(píng)定相應(yīng)行駛工況的燃油經(jīng)濟(jì)性。自上世紀(jì)70年代起，各國(guó)為了能正確地模擬汽車行駛工況，在測(cè)定汽車典型使用工況的基礎(chǔ)上，制訂了各種試驗(yàn)規(guī)范，如聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE規(guī)定，要測(cè)量車速為90km/h和120km/h的等速百公里燃油消耗量和按ECE ，并各取1/3相加來(lái)作為混合百公里燃油消耗量來(lái)評(píng)定汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局EPA規(guī)定要測(cè)量市區(qū)的循環(huán)工況（UDDS）及公路的循環(huán)工況HWFET的燃油經(jīng)濟(jì)性(單位為每加侖燃油汽車行駛英里數(shù)mile/gal)，并按下式計(jì)算綜合燃油經(jīng)濟(jì)性(單位為mile/ gal)[15]：以它作為燃油經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。 勻速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量為[16]： （41）式中：Pe為汽車等速工況下行駛阻力功率，為等速工況下車速對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率時(shí)的燃油消耗率。在汽車加速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還要提供為克服加速阻力所消耗的功率。若加速度為(),則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率（KW）應(yīng)為 （42）在加速過(guò)程中,車速、發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速也在不斷地變化,因而燃油消耗率也不是定值?？梢园衙恳粋€(gè)加速段分成若干個(gè)速度間隔,每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量可根據(jù)起平均的單位時(shí)間燃油消耗量與行駛時(shí)間之積求得。各個(gè)區(qū)間的燃油消耗量可根據(jù)其平均單位時(shí)間的燃油消耗量,可根據(jù)相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與燃油消耗率求得速度（km/h）41 等加速過(guò)程的燃油消耗量計(jì)算 (43)而汽車行駛速度每增加1km/h所需的時(shí)間（s）為 (44)從行駛的初速度加速至+1km/h所需的燃油量（ml）為 (45)式中，為行駛初速度時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量；為車速為+1km/h時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間的燃油消耗量。 由車速+1km/h再增加1km/h所需要的燃油量為 (46)式中，為車速等于+2km/h時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量。 以此類推，每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量為 (47) (48)式中，、，為，，各個(gè)時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量。 整個(gè)加速過(guò)程中燃油消耗量為 (49)或 (410)汽車減速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)處于強(qiáng)制怠速狀態(tài),其油耗量即為正常怠速油耗。所以減速工況燃油消耗量等于減速行駛時(shí)間與怠速油耗的乘積。減速過(guò)程燃油消耗量Q(mL) 為: （411） 若怠速停車時(shí)間為t(單位為s),則怠速停車燃油消耗量Q(mL) 為: （412） 整個(gè)多工況循環(huán)的總油耗為組成該循環(huán)的各工況耗油量之和。轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)循環(huán)的百公里油耗量Q(單位為L(zhǎng)/100km): （413）在汽車的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作中，常需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)得到的萬(wàn)有特性圖與汽車功率平衡圖，對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行估算。本節(jié)將介紹燃油經(jīng)濟(jì)性循環(huán)行駛試驗(yàn)的等速行駛工況的燃油消耗量的計(jì)算方法。在本文第二章中，已根據(jù)所給試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出了萬(wàn)有特性圖，根據(jù)等速行駛車速及阻力功率，在萬(wàn)有特性圖上（利用插值法）可確定相應(yīng)的燃油消耗率be，從而計(jì)算出以該車速等速行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量（ml/s）為 （414）式中，b為燃油消耗率[g/()]；為燃油的密度（kg/L）；g為重力加速度（），—，—。整個(gè)等速過(guò)程行經(jīng)s（m）行程的燃油消耗量（ml）為 （415）這算成百公里燃油消耗量（L/100km）為 （416）計(jì)算模型及過(guò)程如下[17]:1)首先計(jì)算出與汽車行駛速度、變速器傳動(dòng)比ig相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n(r/min) （417）式中，i0為主減速器傳動(dòng)比，r為車輪滾動(dòng)半徑。2) 計(jì)算在此汽車行駛速度下,發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率Pe(kW) （418）式中，G為汽車重力，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積，傳動(dòng)效率。3） 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（） （419）4） 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率b[g/()]根據(jù)第一章中發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性曲線,b在已知汽車行駛速度和阻力功率的情況下，可以利用插值法確定油耗率。5）計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)百公里燃油消耗量 （420）圖42 四檔、五檔、六檔等速百公里油耗 利用已知試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于matlab計(jì)算出各檔部分車速下的百公里燃油消耗量，見(jiàn)下表[18]：表41 一檔部分車速下百公里油耗車速（km/h）1020304050油耗(L/100km)表42 二檔部分車速下百公里油耗車速（km/h）2030405060油耗(L/100km)表43 三檔部分車速下百公里油耗車速（km/h）2030405060油耗(L/100km)車速（km/h）708090油耗(