汽车理论：第二章 汽车的动力性 各种外力

发动机的速度特性
▪ 如将发动机的功率、转矩以及燃油消耗率凸与发 动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，则此 曲线称为发动机速度特性曲线或简称为发动机特 性曲线。
▪ 发动机节气门全开(或高压油泵在最大供油量位 置)，则此特性曲线称为发动机外特性曲线；
▪ 节气门部分开启(或部分供油)，则称为发动机部 分负荷特性曲线。
▪
因为
Ttq
9550Pe n
N.m
故
Ft
9550Pe iki0T
nr
N
▪ 式中：Pe —发动机在转速为n时的功率，kW。
二、汽车的驱动力图
▪ 表示汽车驱动力Ft与车速 ua之间函数关系的曲线即
▪ Ft ua 曲线，通常称为汽车的驱动力图。驱动力图 的作法如下：
▪ 驱动力图的纵坐标为汽车的驱动力 Ft ，横坐标为车
Ttq max TP (nP ntq )2
(ntq
n)2
N m
TP
—最大功率时相应的转矩。 TP
9550
Pe max nP
计算结果列表：
nr / min n1
n2 n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9 …
TN
tq
m
Ttq1
Ttq2 Ttq3
Ttq4
速
u
。
a
▪ 车速 ua与发动机转速 nr / min 的换算关系如下。
u 2rn
60 i g i0
m/s
▪ 汽车的速度常用 km/ h 表示，则
ua
3600 1000
2rn
60 i g i0
km/ h
ua
0.377
rn i g i0
km/ h
做 Ft ua曲线图(汽车的驱动力图)
（1）计算参数 Ttq n 特性、ig 、 i0、t、r ；
Pe
n
Pe
m
ax
0.5
nP
1.5
n nP
2
n nP
3
kw
（2）有预燃室的柴油机外特性
Pe
n
Pe
m
ax
0.6
nP
1.4
n nP
2
n nP
3
kw
3、已知给定最大功率Pemax及其相应的曲轴转速 nP ； 最大转矩 Ttq max及其相应的曲轴转速 ntq计算。
Ttq
Ttq max
10％； ▪ 轿车与轻型汽车柴油机约小10～15％。
将外特性曲线转化成数据
▪ 为了便于计算，常采用多项式来描述由试 验台测得的、接近于抛物线的发动机转矩 曲线，即 Ttq a0 a1n a2n2 aknk
▪ 式中，系数a0, a1, a2,, ak 可由最小二乘法来确 定；拟合阶数 k 随特性曲线而异，一般在2、 3、4、5中选取。
相Hale Waihona Puke 。Ft即为驱动汽车的外力，
称为汽车的驱动力。
(二) Tt 与发动机扭矩 Ttq 的关系
▪ 是由发动机产生经传动系传至驱动轮的扭矩，由传动过程可
知：
Tt Ttq ig i0T N．m
(1-2)
▪ 将式(1-2)代入
Ft
Tt r
▪
得汽车的驱动力
Ft
Ttq ik i0T
r
N.m
（1-3）
▪ 由上式可知，汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系的各传 动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。
（2）运用公式
Ft
Ttq ik i0T
r
ua
0.377
rn i g i0
（3）在某一确定的档位 ig 下为定值。若已知Ttq n 特性、i0、t、r ，
便
可按式
Ft
Ttqiki0T
r
,
求出对应于不同发动机转速的Ft
值。
ua n
Ft ua
（4）再按
的对应关系，在
坐标系内找出对应点，将所
得
各点连接成圆滑曲线，就得到汽车在该档位下的驱动力曲线。
▪ 汽车横向平面内水平方向上的侧向力。 ▪ 汽车的运动状态取决于作用在汽车上的各种外力
之间的关系。 ▪ 汽车的动力性决定于汽车的驱动力、行驶阻力及
附着力之间的关系。
第一节 汽车的驱动力
▪ 一、汽车的驱动力
▪ (一)驱动力的产生
▪ 动力传递路线：发动机（Pe、Ttq、n ）→离合器
（离）→变速器（i
▪ 发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在试验台 上未带水泵、发电机等条件下测得的。带上全部附件设 备时的发动机特性曲线称为使用外特性曲线。
发动机外特性曲线
使用外特性曲线的功率小于外特性的功率
▪ 使用外特性曲线的功率小于外特性的功率。 ▪ 一般汽油发动机使用外特性的最大功率比
外特性的最大功率约小15～25％； ▪ 货车柴油机的使用外特性最大功率约小5～
、
g
变
）→万向节传动轴（
）
→主传 减速器（
）i→0、差主 速器（ ）→半差 轴
→车轮（ ） r、Tt
▪ 作用于驱动轮上的转矩：Tt Ttq ig i0T N.m
T 离 变 传 主 差
汽车的传动系统
轿车的传动系统
驱动力
▪ 驱动力：
Ft
Tt r
N
▪ 则：
Ft
Tt r
Ttq ig i0T
r
（1-1） N
经验公式计算发动机外特性：
▪ 1、计算汽油发动机外特性
▪ 已知给定最大功率 Pemax 及其相应的曲轴转速 nP 。
Pe
Pe
m
ax
n nP
n nP
2
n nP
3
kw
2、计算柴油发动机外特性
▪ 已知给定最大功率 Pemax 及其相应的曲轴转速 nP 。 ▪ （1）直接喷射柴油机的外特性
▪ 式中: Ttq —发动机的有效扭矩，N．m;
▪
ig —变速器传动比；
▪
i0 —主减速器传动比；
▪
T — 传动系的机械效率;
▪
Tt —作用于驱动轮的转矩，N．m;
▪
r —车轮半径，m。
图1-1汽车的驱动力
汽车发动机产生的扭 矩Tt经传动系传至驱动 轮，驱动轮便产生一 个作用于路面的圆周
力F0，路面则对驱动轮 作用一个反作用力Ft， Ft与F0大小相等，方向
第二章
汽车的动力性
(作用于汽车的各种外力)
▪ 本章首先阐述汽车驱动力、各种行驶阻力、 附着力及地面法向反作用力，建立驱动与 附着条件及汽车驱动力平衡方程。
▪ 这些内容是分析汽车动力性的基础。
汽车在行驶过程中受到各种外力的作用
▪ 沿汽车行驶方向作用于汽车的外力有驱动力和行 驶阻力；
▪ 在垂直于地面方向作用于汽车的外力，有重力垂 直于地面方向的分力和地面对车轮的法向反作用 力；
例如，北京内燃机总厂生产的492Q发动机，由 试验测得的转矩特性为：
可由如下五次多项式来表示：
Ttq 160.39 0.110913n 1.36485104 n2 6.191286108 n3 1.208981011 n4 8.85607 1016 n5
n 式中：Ttq 为发动机转矩( N m )； 为发动机转速( r / min )。