【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為175km/h）。 從圖中還可以看出，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣，汽車就可以利用剩下來的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，或牽引掛車。當(dāng)需要在低于最高車速的某一車速(如160km/h)等速行駛時(shí)，駕駛員可以關(guān)小節(jié)流閥開度(圖中虛線)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)只用部分負(fù)荷特性工作，相應(yīng)地得到虛線所示驅(qū)動(dòng)力曲線，以使汽車達(dá)到新的平衡。 汽車的加速能力汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時(shí)，能產(chǎn)生的加速度來評(píng)價(jià)。由于加速度的數(shù)值不易測(cè)量；一般常用加速時(shí)間來表明汽車的加速能力。例如用直接檔行駛時(shí)，由最低穩(wěn)定速度加速到一定距離或80%所需時(shí)間（新車一般用0～100km/h所需的時(shí)間）。由汽車行駛方程得： 。有的汽車Ⅰ檔的值甚大，Ⅱ檔的加速度可能比I檔的還要大。根據(jù)加速度圖，可以進(jìn)一步求得由某一車速加速至另一較高車速所需的時(shí)間。由于故 汽車的行駛加速度曲線 如果畫出加速度倒數(shù)隨速度變化的曲線，可用圖解積分法求出曲線下的面積，即為加速過程中的加速時(shí)間。 汽車的爬坡能力汽車的爬坡能力是用最大爬坡度來評(píng)定。最大爬坡度%是指汽車滿載時(shí)，在良好路面上以最低檔所能爬行的最大坡度。此時(shí)汽車在良好路面上克服后的力，全部用來克服坡度阻力，故，即因此 式中，應(yīng)為，但的數(shù)值本來就較小，且，故可認(rèn)為 ，即可求出汽車能爬上的坡道角，并相應(yīng)地求出坡度值。其中最大爬坡度為Ⅰ檔時(shí)的最大爬坡度，直接檔最大爬坡度亦應(yīng)引起注意，因?yàn)槠嚱?jīng)常是以直接檔行駛的，如果過小，迫使汽 汽車爬坡度圖 車在遇到較小的坡度時(shí)經(jīng)常換檔，這樣就影響了行駛的平均速度；其數(shù)值按下式求出： () 式中 ——直接檔時(shí)的最大驅(qū)動(dòng)力。 動(dòng)力因數(shù) 利用汽車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖可以確定汽車的動(dòng)力性，但不能用來直接評(píng)價(jià)不同種類汽車的動(dòng)力性。因?yàn)榉N類不同的汽車，其質(zhì)量或外形有所不同，因此各行駛阻力也不同，也就是說即使驅(qū)動(dòng)力相近的汽車，其動(dòng)力性也不相近。所以可以預(yù)想到表征動(dòng)力性的指標(biāo)，應(yīng)該是一種既考慮驅(qū)動(dòng)力，又包含汽車自重和空氣阻力在內(nèi)的綜合性參數(shù)。將汽車行駛方程式進(jìn)行一定的變換，便可找出評(píng)定汽車動(dòng)力性的參數(shù)。 ()式()的右邊是汽車行駛時(shí)的道路阻力系數(shù)及加速度與的乘積，左邊是汽車本身所具有的參數(shù)。若令為汽車的動(dòng)力因數(shù)，并以符號(hào)D表示，則 ()式()稱為汽車的動(dòng)力平衡方程。由式()可知，不論汽車自重等參數(shù)有何不同，只要有相等的動(dòng)力因數(shù)，便能克服同樣的坡度和產(chǎn)生同樣的加速度(設(shè)兩汽車的值相同)。因此，目前常把動(dòng)力因數(shù)作為表征汽車動(dòng)力特性的指標(biāo)。 汽車的動(dòng)力特性圖及其應(yīng)用利用和的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)式()計(jì)算出并作出關(guān)系曲線，因此，目前常把動(dòng)力因數(shù)作為表征汽車動(dòng)力特性的指標(biāo)。稱為動(dòng)力特性圖。再將汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)隨車速變化關(guān)系曲線，以同樣的比例尺畫在動(dòng)力特性圖上，就可以方便地分析汽車動(dòng)力特性。 最高車速在汽車達(dá)到最高車速時(shí)，，故汽車的動(dòng)力平衡方程式(31)變?yōu)?，即圖15 動(dòng)力特性圖 中高速檔動(dòng)力因數(shù)曲線與滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的車速為最高車速。 各檔爬坡能力在各檔爬最大坡度時(shí)，加速度，動(dòng)力平衡方程式為 因此，曲線與曲線之間的距離，就是汽車各檔的爬坡能力。粗略估算時(shí)，就是汽車的最大爬坡度。實(shí)際上,Ⅰ檔所能上的坡度一般較大，因此，＜1，≠，故的誤差較太，此時(shí) 解此三角函數(shù)方程，求得然后再根據(jù)換算成坡度。 加速能力評(píng)定汽車的加速能力時(shí)，設(shè)，則動(dòng)力平衡方程為 因此，在汽車動(dòng)力特性圖上，曲線與曲線之間距離的倍；就是汽車各檔的加速度。當(dāng)求直接檔加速度時(shí)，若粗略判斷，可取，m/s2,則加速度值就是曲線與曲線之間距離的10倍。 由上述可見，用動(dòng)力特性圖求解汽車的動(dòng)力性指標(biāo)十分合適和方便，在汽車的技術(shù)文件中常用動(dòng)力特性來表征汽車的動(dòng)力性。在動(dòng)力特性圖上幾個(gè)重要參數(shù)如下：（1）汽車在水平良好路面上的最高車速。（2） Ⅰ檔最大動(dòng)力因數(shù)。它可粗略地代表最大爬坡能力。（3）直接檔的最大動(dòng)力因數(shù)。它說明了汽車以直接檔行駛時(shí)的爬坡與加速能力，該值對(duì)汽車行駛的平均速度有很大影響。 汽車的功率平衡 汽車行駛時(shí)，不僅存在驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的平衡關(guān)系，而且也存在發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車行駛的阻力功率間的平衡關(guān)系。即發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效功率，始終等于機(jī)械傳動(dòng)損失與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率。 功率平衡方程 汽車運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率，有滾動(dòng)阻力功率、空氣阻力功率、坡度阻力功率及加速阻力功率，它們的表達(dá)式為 功率平衡方程為 即 當(dāng)較小時(shí)，，上式可寫成 功率平衡圖及其應(yīng)用汽車的功率平衡關(guān)系也可以用圖解法表示。以縱坐標(biāo)表示功率，橫坐標(biāo)表示車速，將發(fā)動(dòng)機(jī)功率、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率，對(duì)應(yīng)于車速的關(guān)系曲線繪在坐標(biāo)圖上。 可見由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨車速的變化，實(shí)際上是隨轉(zhuǎn)速的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在各檔位對(duì)應(yīng)的行駛車速不同，因此得出圖示的各檔功率與行駛車速的關(guān)系曲線。在低速范圍內(nèi)為一直線，在高速時(shí)由于是的一次函數(shù)，是的二次函數(shù)；而 汽車功率平衡圖 則是的三次函數(shù)。兩者疊加后，阻力功率曲線是一條斜率越來越大的曲線。它與檔位無關(guān)，只與車速有關(guān)，所以高速時(shí)，汽車主要克服空氣阻力而消耗功率。 最高車速汽車達(dá)最高車速時(shí)，，則 即功率平衡圖中，發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線(直接檔)與阻力功率曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速，稍大于最高檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的車速。 加速能力評(píng)價(jià)加速能力時(shí)，則 所以，不同車速時(shí)的加速度為 上坡能力評(píng)價(jià)汽車上坡能力時(shí)，粗略計(jì)算求出汽車的爬坡度為 功率平衡圖上，各檔功率曲線表示汽車在該檔上，不同車速時(shí)可能發(fā)出的功率。總阻力功率曲線表示在平直良好路上，以不同車速等速行駛時(shí)所需要的功率。兩者間的功率差值為后備功率，它可以用來使汽車加速、爬坡等。 利用功率平衡的方法求解動(dòng)力性問題顯得麻煩。但汽車的速度越高，遇到阻力越大，克服阻力所消耗的功率就越大，因此，功率平衡是從能量轉(zhuǎn)換角度研究汽車動(dòng)力性的。利用功率平衡，還可以研究行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，即一定工況下，克服阻力所需發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率和該工況下發(fā)動(dòng)機(jī)能夠發(fā)出的最大功率的比值，以便研究經(jīng)濟(jì)性問題。 節(jié) 影響汽車動(dòng)力性的主要因素 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的影響 發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，汽車的動(dòng)力性愈好。設(shè)計(jì)中發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的選擇必須保證汽車預(yù)期的最高車速。最高車速愈高，要求的發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大，其后備功率也大，加速和爬坡能力必然較好。但發(fā)動(dòng)機(jī)功率不宜過大，否則在常用條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率過低，油耗增加。單位汽車重力所具有的發(fā)動(dòng)機(jī)功率稱為比功率或功率利用系數(shù)。比功率和汽車的類型有關(guān)。總重力49kN(5t)的貨車其比功率在較小范圍內(nèi)變化，一般在75kW/kN以上。，動(dòng)力性很好。重型自卸汽車速度低，比功率較小。 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩大，在、一定時(shí)，最大動(dòng)力因數(shù)較大，汽車的加速和上坡能力也強(qiáng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線的形狀兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線形狀不同，但其最大功率和相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速可能相等。假定汽車的總質(zhì)量、流線型、傳動(dòng)比均為已知，為了便于比較，并假定總阻力功率曲線與兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線交于最大功率點(diǎn)，后備功率較大的外特性曲線所代表的汽車具有較大的加速能力和上坡能力，因而動(dòng)力性能較好。同時(shí)使汽車具有較低的臨界車速，換檔次數(shù)可以減少，因而有利于提高汽車的平均行駛速度。 主減速器傳動(dòng)比的影響傳動(dòng)系總傳動(dòng)比是傳動(dòng)系各部件傳動(dòng)比的乘積。普通汽車上沒有分動(dòng)器和副變速器，如果變速器的最高檔是直接檔，減速器傳動(dòng)比對(duì)汽車動(dòng)力性的影響，可利用汽車在直接檔行駛時(shí)的功率平衡圖來分析。主減速器的傳動(dòng)比不同，汽車功率平衡圖上發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線的位置不同，與水平路面行駛阻力功率曲線的交點(diǎn)所確定的最高車速不同。當(dāng)阻力功率曲線正好與發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線交在其最大功率點(diǎn)上，此時(shí)所得的最高車速最大，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的車速。因此，主減速器的傳動(dòng)比應(yīng)選擇到汽車的最高車速相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)的車速，這時(shí)最高車速最大。主減速器的傳動(dòng)比不同，汽車的后備功率也不同。增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線左移，汽車的后備功率增大，動(dòng)力性加強(qiáng)，但燃油經(jīng)濟(jì)性較差。減小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線右移，汽車的后備功率較小，但發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率高，燃油經(jīng)濟(jì)性較好。 傳動(dòng)系檔數(shù)的影響 無副變速器和分動(dòng)器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)系檔數(shù)即為變速器前進(jìn)檔的檔數(shù)。變速器檔數(shù)增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在接近最大功率工況下工作的機(jī)會(huì)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率利用率高，后備功率增大。有利于汽車加速和上坡，提高了汽車中速行駛時(shí)的動(dòng)力性。檔數(shù)多，可選用最合適的檔位行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)有可能在大功率工況下工作。使功率利用的平均值增大。 檔數(shù)的多少還影響到檔與檔間傳動(dòng)比的比值。比值過大時(shí)會(huì)造成換檔困難。一般認(rèn)為比～。因此變速器頭檔傳動(dòng)比越大，檔數(shù)也應(yīng)越多。各種汽車變速器檔數(shù)有大致的規(guī)律。貨車變速器檔數(shù)隨整車整備質(zhì)暈的增加而增多?！?0t的汽車80%用五檔變速器?？傎|(zhì)量14t以上的汽車85%帶有副變速器，采用12個(gè)或更多檔。轎車現(xiàn)在越來越多的采用五檔變速器。顯然，檔數(shù)多于五檔會(huì)使結(jié)構(gòu)和操縱變得大為復(fù)雜。汽車的外形影響汽車的空氣阻力系數(shù)，對(duì)汽車動(dòng)力性也有影響。因?yàn)榭諝庾枇蛙囁倨椒匠烧?，克服空氣阻力所消耗的功率和車速的立方成正比，因此汽車的外形是否是流線型對(duì)汽車的最高車速影響很大。流線型外形對(duì)高速汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響十分顯著。但對(duì)汽車的爬坡能力和低速時(shí)的加速性能影響不大。 汽車質(zhì)量的影響 汽車在使用中，其總質(zhì)量隨載運(yùn)貨物和乘客的多少而變化。尤其是載貨汽車拖帶掛車時(shí)，總質(zhì)量的變化更大，汽車質(zhì)量對(duì)其動(dòng)力性有很大影響。汽車總質(zhì)量增加時(shí)，動(dòng)力因數(shù)將隨之下降，而道路阻力和加速阻力隨之增大。故汽車的動(dòng)力性將隨汽車總質(zhì)量的增加而變差，汽車的最高行駛速度和上坡能力也下降。汽車的自身質(zhì)量對(duì)汽車動(dòng)力性影響也大，對(duì)于具有相同額定載重量的不同車型，其自身質(zhì)量較輕的總質(zhì)量也較輕，因而動(dòng)力性也較好。因此，對(duì)于額定載重質(zhì)量一定的汽車，在保證剛度與強(qiáng)度足夠的前提下，盡量減輕自身質(zhì)量，可以提高汽車的動(dòng)力性。采用拖掛運(yùn)輸可以提高運(yùn)輸生產(chǎn)率，現(xiàn)在已被世界各國廣泛采用。汽車拖帶掛車或牽引車拖帶半掛車組成的汽車列車，其自身質(zhì)量相過較小(與同樣載重質(zhì)量的汽車相比)，同時(shí)可充分利用汽車的后備功率。因此，拖掛運(yùn)輸對(duì)提高運(yùn)輸效率和降低運(yùn)輸成本都有利。 輪胎尺寸與型式的影響 汽車的驅(qū)動(dòng)力與滾動(dòng)阻力以及附著力都受輪胎的尺寸與型式的影響，故輪胎的選用與汽車的動(dòng)力性的關(guān)系十分密切。 汽車的驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)輪的半徑成反比，汽車的行駛速度與驅(qū)動(dòng)輪半徑成正比。但一般車輪半徑是根據(jù)汽車類型選定。輪胎花紋對(duì)附著性能有顯著影響。因而合理選用輪胎花紋與型式對(duì)汽車的動(dòng)力性有重要意義。運(yùn)行條件對(duì)汽車動(dòng)力性影響的主要因素有：氣候條件、高原山區(qū)、道路條件。在我國南方行駛的車輛，由于氣溫高，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系散熱不良，容易過熱和降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率。試驗(yàn)指出汽車長(zhǎng)時(shí)間在高氣溫環(huán)境下工作后，發(fā)動(dòng)機(jī)功率只能發(fā)揮30%～45%。 在高原地區(qū)行駛的車輛，由于海拔較高，空氣稀薄(氣壓和空氣密度下降)，使發(fā)動(dòng)機(jī)充氣量與氣缸內(nèi)壓縮終點(diǎn)壓力降低，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。 汽車在使用過程中，道路條件不斷地變化。有時(shí)行駛在壞路(雨季翻漿土路、冬季冰雪路和覆蓋砂土路)和無路(松軟土路、草地和灌木林等地帶)的條件下，在這種情況下行駛，由于路面的附著系數(shù)減小和車輪滾動(dòng)阻力增加，因而使汽車動(dòng)力性能大大下降。 汽車動(dòng)力性試驗(yàn)汽車動(dòng)力性試驗(yàn)包括動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)（最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度）、驅(qū)動(dòng)力、行駛阻力及附著力的測(cè)量。動(dòng)力性試驗(yàn)可在道路上和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。道路試驗(yàn)主要是測(cè)定最高車速、加速能力、最大爬坡度等評(píng)價(jià)指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可測(cè)量汽車的驅(qū)動(dòng)力和各種阻力。 道路試驗(yàn)道路試驗(yàn)應(yīng)在混凝土或?yàn)r青路面的直線路段上進(jìn)行。路面要求平整、干燥、清潔、%。試驗(yàn)時(shí)，大氣溫度應(yīng)在10～30℃之間，風(fēng)速不大于3m/s。道路試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目有： 最高車速 汽車在試驗(yàn)道路上行駛，達(dá)到最高車速后，測(cè)定汽車通過1km路段所需要的時(shí)間，計(jì)算出值。通過的時(shí)間用光電測(cè)時(shí)儀或秒表來測(cè)定。 加速時(shí)間 原地起步加速時(shí)間測(cè)定，汽車用Ⅰ檔起步，節(jié)流閥開度開至最大，按最佳換檔時(shí)機(jī)，以最大的加速強(qiáng)度逐步換至高檔，全力加速至100km/h的加速過程所需時(shí)間。也有用原地起步加速行駛400m所需的時(shí)間來表明汽車的加速性能。超車加速時(shí)間測(cè)定，汽車在最高檔工作，節(jié)流閥開至最大，由30km/。加速過程可采用車速測(cè)量?jī)x，并配合磁帶記錄儀及XY記錄儀，直接繪制出速度—時(shí)間和速度—行程曲線。不與地面接觸的車速測(cè)量?jī)x是利用光電原理和跟蹤濾波技術(shù)，將車輛的行駛速度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)頻率來測(cè)量汽車車速，安裝方便，測(cè)量精度高，適用于高車速測(cè)量，最高測(cè)量速度可達(dá)250km/h，但在低車速時(shí)測(cè)量誤差大。加速過程也可以采用數(shù)字式電子裝置五輪儀來測(cè)定，但用五輪儀進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，由于道路不平使第五輪產(chǎn)生跳動(dòng)和側(cè)滑，影響測(cè)量精度。 最大爬坡度 測(cè)量汽車的最大爬坡度，應(yīng)有一系列不同坡度的坡道，坡道長(zhǎng)度應(yīng)大于汽車長(zhǎng)度的2～3倍。試驗(yàn)時(shí)，汽車接上最低檔，以最低速度駛至坡前，然后迅速將節(jié)流閥開至最大，駛