汽车使用技术论文.pdf

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1、 汽车性能及评价指标（广东工业大学材能学院，广州，510006）摘 要：汽车的性能报考汽车的动力性、经济性、安全性、平顺性、通过性以及排放性能等。动力性是汽车赖以生存的根本，经济性是解决汽车发展的瓶颈，安全性是社会对汽车的基本要求。1 汽车使用指标 在一定条件下，汽车以最高效率工作的能力，称为汽车使用性能。它是决定汽车利用效率和方便性的结构特性表征。容量：定装载质量，单位装载质量，货箱单位有效容量，货箱面积，座位数和可站立人数。使用方便性：操纵方便性，出车速度性，乘客上下和货物卸载方便性，可靠性和耐久性，维修性，防公害性。燃料经济性：最低燃料耗量，平均最低燃油耗量。速度性能：动力性，平均技术速

2、度。安全性：稳定性，制动性。乘坐舒适性：平顺性，设备完备。2汽车的动力性 汽车的动力性能系是指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、所能到达的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具、其效率的高低正是体现在运输的平均速度上，汽车的动力性正是影响汽车平均行驶速度的最主要的汽车使用性能。主要包括汽车动力性主要用三个方面的指标来评定：最高车速；汽车的加速时间；汽车所能爬上的最大坡度。2.1 最高车速 汽车在平坦良好的路面上行驶时所能达到的最高速度。数值越大，动力性就越好。2.2 汽车加速时间 表示汽车的加速能力也形象的称为反映速度能力，它对汽车的 平均行驶车速有很大的影响，特别是轿车

3、，对加速时间更为重要。常用原地起步加速时间以及超车加速时间来表示。原地加速时间指汽车由一档或二档起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换挡时机）逐步换挡至最高档后达到某一高速所需要的时间。超车加速时间指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速到某一高速所需的时间。汽车到达某一高速所用的加速时间越少表示其动力性能越好。2.3 汽车的爬坡能力 是指汽车满载时在良好路面上用第一档克服的最大坡度，它表征汽车的爬坡能力。爬坡度用坡度的角度值（以度数表示）或以坡度起止点的高度差与其水平距离的比值（正切值）的百分数来表示。坡度 20，表示坡道直线长度距离（L）为 100 米，坡高（H）为 20 米的坡度。或

4、用斜坡角度 theta 的 tg(theta)的百分数表示。例如“汽车爬坡度”是30%，根据上述公式得：tg100%=30%，即 tg=301000.3，查三角函数表得 1642，即此车可爬越的最陡坡度是 1642。同样坡度越大表示其动力性能越好。3 车燃油经济性 在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济能。目前世界上评论汽车燃油经济性一般用耗油量或油行程来表示。耗油量是指汽车满载时单位行驶里程所需燃油体积。我国和欧洲都用行驶百公里消耗的燃油数(L)来表示，即 L 100 km；油行程是指汽车满载时，单位体积燃油所能行驶的里程，美国就是用每加仑燃油能行驶

5、的里程数来表示，即 m ilegal(英里加仑)。选择一段无坡度的平坦水泥路面或沥清路面，汽车以最高挡分别以不同车速(可每隔 10 kmh 的车速取一个点)等速行驶完这段路程，往返一次取平均值(消除风和坡度影响)，记下油耗量，即可获得不同车速下汽车百公里油耗，即所谓等速百公里油耗。前一种表示法，数值越小（耗油量），燃油经济性越好；后一种表示法（油行程），数值越大，燃油经济性越好(换算关系：1 加仑=4.546 L，1 英里=1.609 km)。但等速行驶工况没有全面反映汽车的实际运行情况。因此各国都制定了一些典型的循环行驶工况来模拟汽车的实际运行工况，并以其百公里燃油消耗量来评定相应行驶工况的

6、燃油经济性。美国环境保护局(EPA)规定，要测量市内循环工况及公路循环工况：综合燃油经济性=1/(0.55/城市循环燃油经济性+1/公路循环燃油经济性)；而我国根据不同的实验车型制定不同的实验工况。对总质量在 3500kg-14000kg 的载货汽车按“六工况燃料测试循环”进行实验，对城市客车按四工况进行实验，对轿车按十五工况进行实验。还规定以等速百公里燃油消耗量和最高档节气门全开加速行驶 500m 的加速油耗作为单项评价指标，以循环工况燃油量为综合评价指标。4 车行驶的安全性 汽车安全性分为主动安全和被动安全。汽车主动安全是指汽车防止碰撞事故发生的能力，主要包括汽车的制动性能和操纵稳定等性能

7、；汽车的被动安全性是指发生事故时，汽车保护乘员以及行人的能力。4.1 汽车的制动性 由制动效能、制动效能恒定性和制动时汽车的方向稳定性来评价其制动性能。世界各国对汽车的制动性能的要求有所不同，比如，我国对轿车的制动性要求是，在干的水泥路面上，汽车满载以 80的初速制动，制动距离不得大于 50.7 米，而制动时的稳定性要求是不允许偏出 3.7 米通道；美国的要求则是汽车以 96.5的初速制动时，制动距离不得大于 65.8 米，制动的稳定性要求是车轮不抱死、不偏出 3.66 米。4.11 制动性能 一般用制动距离与制动减速度表示，指汽车在良好路面湿昂，汽车一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车

8、的减速速。制动性能直接关系到汽车的行车安全，重大交通事故往往是与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，因此汽车的制动性能是汽车行驶的重要保障，也是许多车主关心的重要性能之一。4.12 制动效能的恒定性 指抗热衰退性能和抗水衰退性能。其中，抗热衰退性能指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度；抗水衰退性能，指汽车涉水后对制动效能的保持能力。4.13 制动时汽车方向稳定性 即汽车在制动时不发生骗跑、侧滑以及失去转向能力的性能。4.14 汽车操纵的稳定性 汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下。汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭到外界干扰时，

9、汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。通常认为包含两个部分：一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向能力；稳定性是指汽车受到外界干扰后恢复原来运动状态的能力。两者很难明确区分，稳定性的好坏直接影响操纵性的好坏，因此通常只统称为操纵稳定性。4.2 汽车被动安全 被动性安全的研究主要从车身结构的耐撞性、碰撞生物力学以及乘员约束系统及安全内饰件三个方面。而与汽车被动安全相关的装备包括安全带、安全车身、安全玻璃、安全枕、安全气囊、安全转向柱、侧门防撞杆。吸能车身当汽车受到撞击时，车身在吸收一定撞击能量的同时减缓车内乘员的移动程度，对于保证乘员有足够的生存空间非常重要。在驾驶室中，驾

10、驶员部位最容易受到伤害，因此将转向柱设计为可缩进式，碰撞时能折叠一定的距离，为驾驶员留下生存空间；前、后保 险杠能吸收动能;车门要求有一定的刚度，受撞击后车门要易于打开；车顶要有一定的刚度，保证翻车后不能被压扁等。安全带的作用是当汽车发生急转弯或正面碰撞、后面碰撞、有角度碰撞以及翻车事故时，约束乘员尽可能保持原有的位置不动，避免与车内坚硬部件发生碰撞并防止乘员从座椅上甩出而造成伤害。汽车上使用的安全带，按固定方式分为两点式、斜挂式、三点式和四点式 4 种，由织带、安装固定件、卷收器和调节件等部件组成。安全带在交通事故中，对驾驶员和乘员有着重要的保护作用，特别是在高速公路上行车时，其作用更加明显

11、。安全气囊的装车使用大大降低了碰撞中乘员受伤的危险。安全头枕的主要作用是在汽车发生碰撞事故(尤其是受追尾碰撞)时，抑制驾乘人员头部后倾，以防止或减轻对颈部的损伤。安全玻璃汽车发生碰撞事故时，挡风玻璃的性能如何对高速行驶的汽车安全性影响较大。汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果，另一方面能防止碰撞时乘员从窗中飞出时，玻璃不对其头颈部位造成较严重伤害。安全玻璃包括强化玻璃和夹层玻璃。儿童安全装置儿童安全装置主要指儿童安全带和以必须对儿童用安全带和儿童安全座椅进行特殊设计，以保证儿童的安全。试验结果显示，在发生撞击时，一个体重 20 kg 的儿童其质量可达

12、 2 t，是根本抱不住的。在我国随处可见儿童不加限制地坐在成人坐位上，在发生碰撞时是相当危险的。据研究，正确使用儿童安全带和儿童座椅可使 01 岁的幼儿在事故中的死亡率减少 69，14 岁的儿童死亡率减少 47，5 岁以上儿童死亡率减少 45，减少中到重伤 50。5 汽车的平顺性 汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘客舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘客主观感觉的舒适性来评价。影响因素汽车是一个复杂的多质量振动系统，其车身通过车架的弹性元件与车桥连接，而车桥又通过弹性轮胎与道路接触，其他如发动机、驾驶室等，也是以橡皮垫固定于车架。在激振力作用下，如道路不

13、平而起的冲击和加速、减速时的惯性力，以及发动机与传动轴振动等，系统将发生复杂的振动，对乘员的生理反应和所运货物的完整性，均会产生不利的影响。一、汽车的行驶平顺性汽车的行驶平顺性是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击，使人感到不舒服、疲劳，甚至损害健康，或者使货物损坏的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性。在坏路上，汽车的允许行驶速度受动力性的影响不大，主要取决于行驶平顺性，而被迫降低行车速度，因而使汽车的平均技术速度减低，运输生产率下降。其次，振动产生的动载荷，加速了零件的磨损，乃至引起损坏，降低了汽车使用寿命。此外，振

14、动还引起能量的消耗，使燃料经济性变坏。因此，减少汽车本身的振动，不仅关系到乘坐的舒适和所运货物的完整，而且关系到汽车的运输生产率、燃料经济性、使用寿命和工作可靠性等。6 汽车的通过性 汽车的通过性是描述汽车通过能力的性能指标，亦称越野性能。它是指汽车在一定的载质量下，能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带，如松的土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段和各种障碍，如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、水障等的能力。通过性的主要的几个参数：最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角和横向通过半径等。通过性的好坏也是评价汽车肢体好坏的关键因素。最小离地间隙 h：汽车在满载(允许最大荷载质量)的情况下，

15、其底盘最突出部位与水平地面的距离，最小离地间隙反映的是汽车无碰撞通过有障碍物或凹凸不平的地面的能力。纵向通过角：汽车满载、静止时，分别通过前、后车轮外缘作垂直汽车纵向对称平面的切平面，当两切平面交于车体下部较低部位时所夹的最小锐角。它表示汽车能够无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓 尺寸，顶起失效的可能性越小，汽车的通过性越好。接近角：汽车满载、静止时，前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角越大越不容易发生触头失效。离去角：汽车满载、静止时后端突出点向后轮所引起与地面的夹角，夹角越大越不容易发生托伟失效。最小转弯直径：当转向盘转到极限位置、汽车以最低稳定车速转向行驶时，外侧转向轮的中心平面在支

16、撑平面上滚过的轨迹圆直径。他在很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍的能力。转弯通道圆：是汽车转向盘转到极限位置行驶时，汽车上所有各点在车辆支承平面（一般就是地面）上的投影所形成两个圆。简单地说，可以看成是此时汽车的影子在地面上扫过的一个圆环。它的内圆叫做转弯通道内圆，外圆叫做转弯通道外圆。它的实际含义是汽车转弯时必须占用的通道。值得注意的是：由于汽车转弯时，汽车外侧的前端伸突在前外轮的外面，所以转弯通道外圆的直径要大于以前外轮轨迹决定的转弯直径。也就是说，汽车转弯时所需的通道，实际上比转弯直径还要大。转弯通道外圆与内圆半径的差值，叫做通道宽度。显然，这个通道宽度越小，汽

17、车的机动性就越好。7.汽车排放污染及其控制指标 汽车排放是指从废气中排出的 CO（一氧化碳）、HCNOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生 CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的 CO 增加。HC 是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx 是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油 机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂

18、解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。为了抑制这些有害气体的产生，促使汽车生产厂家改进产品以降低这些有害气体的产生源头，欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准，目前国产新车都会标明发动机废气排放达到的欧洲标准。欧洲标准是由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧共体（EEC）的排放指令共同加以实现的，欧共体（EEC）即是现在的欧盟（EU）。排放法规由 ECE 参与国自愿认可，排放指令是 EEC 或 EU 参与国强制实施的。汽车排放的欧洲法规（指令）标准 1992 年前巳实施若干阶段，欧洲从 1992 年起开始实施欧（欧型式认证排放限值）、1996 年起开始实施欧（

19、欧型式认证和生产一致性排放限值）、2000 年起开始实施欧（欧型式认证和生产一致性排放限值）、2005 年起开始实施欧（欧型式认证和生产一致性排放限值）。目前在我国新车常用的欧和欧标准等术语，是指当年 EEC 颁发的排放指令。例如适用于重型柴油车（质量大于 3.5 吨）的指令“EEC88/77”分为两个阶段实施，阶段 A（即欧）适用于 1993 年 10 月以后注册的车辆；阶段 B（即欧）适用于 1995 年 10 月以后注册的车辆。汽车排放的欧洲法规（指令）标准的计量是以汽车发动机单位行驶距离的排污量（g/km）计算，因为这对研究汽车对环境的污染程度比较合理。同时，欧洲排放标准将汽车分为总质量不超过 3500公斤（轻型车）和总质量超过 3500 公斤（重型车）两类。轻型车不管是汽油机或柴油机车，整车均在底盘测功机上进行试验。重型机由于车重，则用所装发动机在发动机台架上进行试验。8结论 汽车性能的好坏是由多方面决定的，性能的好坏也对我们驾驶人员的安全有重要的影响，当前汽车行业的主要任务就是在同 一的造价之下创造出更加安全，更加实用，污染更小的新型汽车。参考文献 1.王海林.汽车运用技术.北京理工大学出版社 2007.2.郭孔辉，汽车操纵动力学.长春：吉林科学技术出版社 1991.