汽车理论 汽车的功率平衡

Ft Ff Fw Fi Fj
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
cos 1
sin tan i
Ttqigi 0T
r
Gf
CD A 21.15
ua2
Gi m du
dt
16
五、驱动力—行驶阻力平衡图
Ft Ff Fw Fi Fj
21
ig5=0.57
ua5
26
ig6=0.39
ua6
39
3300 70 29 43 61 85 99
159
5700 96 50 73 105 147 188
276
6200 90 55 80 115 160 205
300
4
P /kW
奥迪A4轿车功率平衡图
120
Pe1
100
Pe2
80
Pe3
60
Pe4
40
所示）， i0=6.333， r=0.317m，由 ua 0.377rn /(igi0 ) 可以对 应计算出 各 挡的ua，即可画出 Pe —ua 曲线。
n /(r min1)
800
P / kW
62
ig1=2.13
ua1
7
ig2=1.46
ua2
10
ig3=1.02
ua3
15
上， 画出Ff+FW=f (ua) 就是驱 动力行驶阻力平衡图。
这里的“行驶阻力”指的就是Ff+FW。
Ff
17
最高车速行驶时 Fi=0 Fj=0
Ft=Ff+Fw
一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，
1.确定uamax 驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在 部分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。
令
C 2
FX 2 FZ 2
C 2—后轮驱动汽车驱动轮的附
着率；
前轮驱动时，附着条件是
FX1 FZ1
令
C1
FX 1 FZ1
C 1—前轮驱动汽车驱动轮的附着
率；
后轮驱动汽车的附着条件也可以表
达为
C 2
前轮驱动汽车的附着条件也可以表 达为
C1
附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取决于“规定工况”， 与实际路面条件无关。
Pe
ua
T
F
Pe
ua
T
Ff Fw Fi Fj
Pe
1
T
Gfua 3600
CD Aua3 76140
Giua 3600
mua
3600
du dt
3
第五节 汽车的功率平衡
一、功率平衡图
Pe —ua 及 (Pf + Pw )/t —ua 间的关系图。
例：已知奥迪A4轿车发动机及6个挡传动比的数据（如下表
发动机以部分负荷 工作即可
Ff
u
' a
uamax
18
2.确定加速时间t
Fi=0
du dt
1
m
Ft
(Ff
Fw )
➢由驱动力—行驶阻 力平衡图可以做出加速 度曲线。
19
dt 1 du a
t
t
dt
u2 1du
1
ua2 1du A
0
a u1
3.6 ua1 a
➢由加速度曲线做加速 度倒数曲线，再积分，即 可求出加速时间。
Pe5
Pe6
20
阻力功率
0
0
10 20
30 40
50 60
70
80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
ua /(km h1)
5
功率平衡图
画出发动机功率和阻力功率 随车速变化的关系，即得到 功率平衡图。
可见，动力性和燃油经济性存在一定 的矛盾：低挡位动力性好、高挡位经 济性好。
11
第五节 汽车的功率平衡 本节内容结束
12
“汽车的动力性”总结
一、动力性 汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受 到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
二、汽车的动力性指标有三个： 最高车速、加速时间和最大爬坡度。
注意，功率平衡是换算到发动机 上的，滚动阻力和空气阻力的功
率（Pf+Pw）要除以传动效率。
由功率平衡图可以较容易的
得出最高车速uamax。图中，
动力功率与阻力功率的交点 即对应最高车速。
当需要以较低车速行驶时，可以关小 节气门，发动机以较低功率工作。
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第五节 汽车的功率平衡
以较容易的看出“负荷率”，就
是发动机承担的功率占能发挥出
d
的最大功率的比率。
如图所示，当用5挡行驶时，发动 机承担的功率是bc，能发挥出的 最大功率是ac。负荷率就是bc/ac。
如果用4挡行驶，后备功率增加， 而负荷率则降低为bc/dc。
而根据发动机的万有特性，负荷率越 高，发动机的燃油消耗率越低。
20
➢3.由驱动力—行驶阻力 平衡图和
arcsin Ft (Ff Fw )
G
i=tanα
可以做出爬坡度图。
21
六、动力特性图
Ft Ff Fi Fw Fj
Ft Fw du
G
gdt
D Ft Fw D—动力因数。 G
22
由动力特性图确定动力性指标总结
已知动力因数
D Ft Fw ，且 G
汽车理论
第七讲
主讲教师：
学时：48
第一章 汽车动力性
第五节 汽车的功率平衡
➢本节主要介绍汽车行驶过程中消耗的发动机功率、 功率平衡和后备功率等。
➢本节内容对分析汽车的燃油经济性也有重要作用。
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第五节 汽车的功率平衡
➢汽车行驶过程中，发动机发出的功率始终等于机械 传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。
1.最高车速：在水平良好的路面（沥青或混凝土）上汽车所能达 到的最高行驶车速。单位一般为km/h。
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2.汽车的加速时间有两个含义，单位均为s。 （1）原地起步加速时间：汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步，并 以最大的加速强度（包括选择恰当的换挡时机）逐步换 至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。 （2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车 速全力加速至某一高速所需的时间。
25
第一章 汽车的动力性 内容结束
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二、后备功率
功率平衡无法定量求解加速度和爬 坡度，一般采用后备功率来评价汽 车的加速和爬坡能力。
发动机功率与滚动阻力 和空气阻力消耗的发动机 功率的差值是后备功率。
Pe
1
T
( Pf
Pw )
➢后备功率用于加速和
爬坡。
7
第五节 汽车的功率平衡
行驶中消耗的发动机功率
1
T
(Pf
Pw )
bc
发动机能提供的功率
Pe ac
后备功率
Pe
1
T
( Pf
Pw )
ac bc ab
思考：后备功率与所使用 的挡位是否有关？
8
第五节 汽车的功率平衡
汽车的后备功率曲线
显然，相同车速下，低挡位的后备功率较大，说明低挡位的加速和爬坡 能力较强。这和采用“驱动力-行驶阻力平衡图”分析的结果是一致的。
9
另外，通过后备功率的概念，可
Ft Ff Fi Fw Fj
可见 D Ff Fi Fj ，即 D f i du
G
gdt
和“驱动力-行驶阻力平衡图”的思想一样：
➢以最高车速行驶时，没有坡度和加速度，D与f平衡； ➢全力加速时，没有坡度， D与f之差反应加速度； ➢全力爬坡时，没有加速度， D与f之差反应爬坡度。
七、功率平衡图
画出发动机功率和阻力功率 随车速变化的关系，即得到 功率平衡图。
功率平衡无法定量求解加速度和爬 坡度，一般采用后备功率来评价汽 车的加速和爬坡能力。
另外，通过后备功率的概念，可 以较容易的看出“负荷率”，就 是发动机承担的功率占能发挥出 的最大功率的比率。
八.附着率
由附着条件可得
FX 2
FZ 2
14
坡度的概念
s
3.最大爬坡度imax
h
i tan h
S
可见，“坡度”指的不是坡道 的角度，而是该角度的正切值。
汽车的最大爬坡度就是满载（或某一载质量）时 汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度。
例如，很多货车的最大爬坡度imax为30%，也就是 16.7°左右。
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三、汽车行驶方程式