1.5 汽车的功率平衡

1.5 汽车的功率平衡
汽车行驶时，不仅存在驱动力与行驶阻力的平衡关系，而且也存在发动机功率和汽车行驶的阻力功率间的平衡关系。

即发动机发出的有效功率，始终等于机械传动损失与全部运动阻力所消耗的功率。

1.5.1 功率平衡方程
汽车运动阻力所消耗的功率，有滚动阻力功率、空气阻力功率、坡度阻力功率及加速阻力功率，它们的表达式为
f P W P i P j P 3600cos 10006.3a a
f f u Gf u F P α=×= 3600
sin 3600a a i i u G u F P α== 7614036003a D a W W Au C u F P == dt
du g Gu u F P a a j j 36003600δ== 功率平衡方程为
)(11
j i W f T T e P P P P P P +++==∑ηη
即 2(cos sin 360021.15a D e T u C Au P Gf G m dt
ααδη=+++)a du 当α较小时，i ≈αsin ，1cos ≈α，上式可写成
)15.21(36002dt
du g G Au C Gi Gf u P a D T a e δη+++=
1.5.2 功率平衡图及其应用
汽车的功率平衡关系也可以用图解法表示。

以纵坐标表示
功率，横坐标表示车速，将发动机功率、汽车经常遇到的
阻力功率e P )(1
W f T P P +η，对应于车速的关系曲线绘在坐标图
上，即得到汽车功率平衡图。

图1-20是一紧凑型国产轿车的
功率平衡图。

e P a u −，可根据发动
发动机功率与行驶车速的关系曲线
机外特性及公式0
0.377a g nr u i i =将发动机转速转换成车速绘得。

可见在不同挡位时，功率的大小不变，只是各挡发动机功率曲线所对应的车速位置不同，且低挡时车速低，所占速度变化区域窄；高挡时车速高，所占变化区域宽。

f P 在低速范围内为一直线，在高速时由于滚动阻力系数f 随车速而增大，且比更快的速率加大；而 则是的三次函数。

两者叠加后，阻力功率曲线是一条斜率越来越大的曲线。

它与挡位无关，只与车速有关，所以高速时，汽车主要克服空气阻力功率。

a u a u W a P max a P u 图1-20中发动机功率曲线(V 挡)与阻力功率曲线相交点处对应的车速便是在良好水平路面上汽车的最高车速。

该轿车的V 挡是经济挡位，其发动机最大功率相对应的车速大于u ，所以用该挡行驶时发动机负荷率高，燃油消耗量低。

max a u u 汽车达最高车速时，0j =，0=i ，则
)(1
W f T e P P P +=η
当汽车在良好水平路而上以的速度等速行驶时，汽车的阻力功率为 a
u ′1()f w T
P P b ηc += 此时，驾驶员给出某一节气门的开度，发动机功率曲线如图中虚线所示，以维持汽车等速行驶。

但是发动机在汽车行驶速度为u a
′时能发出的功率为e P ac = (图1-20)，于是 1()e f w T P P P ac bc ηab −
+=−= 可用来加速或爬坡。

我们称1
(e f T )w P η−+P P 为汽车的后备功率。

就是说，在一般情况下维持汽车等速行驶所需的发动机功率并不
大，发动机节气门开度较小。

当需要爬坡或加速时，驾驶
员加大节气门开度，使汽车的全部或部分后备功率发挥作
用。

因此，汽车的后备功率越大，汽车的动力性越好。

图1-21是紧凑型国产轿车各个挡位的后备功率。

利用后备功率也可具体地确定汽车的爬坡度或加速度。

利用功率平衡定性地分析设计、使用中的有关动力性问题较为方便。

功率平衡的另一个优点是能看出行驶时发动机的负荷率，所以燃油经济性分析中也常用它。