1.5汽车的功率平衡解析.ppt

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1、1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、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。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。本节内容对分析汽车的燃油经济性也有重要作用。返回目录返回目录2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。传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。380033005700620062709690ig1=2.13ua17295055ig2=1.46ua210437380ig3

2、=1.02ua31561105115ig4=0.73ua42185147160ig5=0.57ua52699188205ig6=0.39ua639159276300例：已知奥迪例：已知奥迪A4轿车发动机及轿车发动机及6个挡传动比的数据（如下表个挡传动比的数据（如下表所示），所示），i0=6.333，r=0.317m，由，由 可以对可以对应计算出应计算出 各各 挡的挡的ua，即可画出，即可画出 曲线。曲线。第五节 汽车的功率平衡一、功率平衡图 及及 间的关系图。间的关系图。4功率平衡图画出发动机功率和阻力功率画出发动机功率和阻力功率随车速变化的关系，即得到随车速变化的关系，即得到功率平衡图功率平

3、衡图。注意，功率平衡是换算到发动机上注意，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的，滚动阻力和空气阻力的功率（P Pf f+P+Pw w）要除以传动效率）要除以传动效率。由功率平衡图可以较容易的由功率平衡图可以较容易的得出得出最高车速最高车速u uamaxamax。图中，。图中，动力功率与阻力功率的交点动力功率与阻力功率的交点即对应最高车速。即对应最高车速。当需要以较低车速行驶时，可以关小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。节气门，发动机以较低功率工作。6 后备功率用于加速和后备功率用于加速和爬坡。爬坡。二、后备功率发动机功率与滚动阻力发动机功率与滚动阻

4、力和空气阻力消耗的发动机和空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率。功率的差值是后备功率。第五节 汽车的功率平衡功率平衡无法定量求解加速度和爬功率平衡无法定量求解加速度和爬坡度，一般采用坡度，一般采用后备功率后备功率来评价汽来评价汽车的加速和爬坡能力。车的加速和爬坡能力。7行驶中消耗的发动机功率行驶中消耗的发动机功率发动机能提供的功率发动机能提供的功率后备功率后备功率第五节 汽车的功率平衡思考：后备功率与所使用思考：后备功率与所使用的挡位是否有关？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汽车的后备功率曲线显然，相同车速下，显然，相同车速下，低挡位的后备功率较大低挡位的后备功率

5、较大，说明低挡位的加速和爬坡，说明低挡位的加速和爬坡能力较强。这和采用能力较强。这和采用“驱动力驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图”分析的结果是一致的。分析的结果是一致的。10另外，通过后备功率的概念，可以另外，通过后备功率的概念，可以较容易的看出较容易的看出“负荷率负荷率”，就是发，就是发动机承担的功率占能发挥出的最大动机承担的功率占能发挥出的最大功率的比率。功率的比率。如图所示，当用如图所示，当用5挡行驶时，发动挡行驶时，发动机承担的功率是机承担的功率是bc，能发挥出的，能发挥出的最大功率是最大功率是ac。负荷率就是。负荷率就是bc/ac。d如果用如果用4挡行驶，后备功率增加，挡行驶，后

6、备功率增加，而负荷率则降低为而负荷率则降低为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。高，发动机的燃油消耗率越低。可见，动力性和燃油经济性存在一定可见，动力性和燃油经济性存在一定的矛盾：低挡位动力性好、高挡位经的矛盾：低挡位动力性好、高挡位经济性好。济性好。11 第五节 汽车的功率平衡 本节内容结束本节内容结束 12“汽车的动力性汽车的动力性”总结总结 一、动力性一、动力性 汽车在良好路面上直线行驶时汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。二

7、、汽车的动力性指标有三个：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。最高车速、加速时间和最大爬坡度。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。单位一般为到的最高行驶车速。单位一般为km/h。132.2.汽车的加速时间有两个含义，单位均为汽车的加速时间有两个含义，单位均为s s。（1 1）原地起步加速时间：汽车由）原地起步加速时间：汽车由挡或挡或挡起步，并挡起步，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

8、所需的时间。至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。（2 2）超车加速时间：用最高档或次高挡由某一较低车）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。速全力加速至某一高速所需的时间。坡度的概念坡度的概念可见，可见，“坡度坡度”指的不是坡道指的不是坡道的角度，而是该角度的正切值。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。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例如，很多货车的最大爬坡度imax为为30%，也就是，也就是16.7左右。左右

9、。3.最大爬坡度最大爬坡度imax汽车理论汽车理论 吉林大学远程教育学院吉林大学远程教育学院15三、汽车行驶方程式16 在驱动力图的基础上，在驱动力图的基础上，画出画出Ff+FW=f(ua)就是驱就是驱动力行驶阻力平衡图。动力行驶阻力平衡图。五、驱动力五、驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图FfFf+FW这里的这里的“行驶阻力行驶阻力”指的就是指的就是F Ff f+F FW W。17FfFf+FWuamax最高车速行驶时最高车速行驶时Fi=0Fj=0Ft=Ff+Fw发动机以部分负荷发动机以部分负荷工作即可工作即可1.确定确定uamax一般情况下，并不需要以最高车速行驶。此时，一般情况下，并不需要

10、以最高车速行驶。此时，驾驶者可以减小节气门开度，使发动机工作在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。部分负荷状态下，驱动力与行驶阻力仍然平衡。18 由驱动力由驱动力行驶阻行驶阻力平衡图可以做出加速力平衡图可以做出加速度曲线。度曲线。Fi=02.确定加速时间确定加速时间t19 由加速度曲线做加速由加速度曲线做加速度倒数曲线，再积分，即度倒数曲线，再积分，即可求出加速时间。可求出加速时间。20 3.由驱动力由驱动力行驶阻力平行驶阻力平衡图和衡图和 i=tan可以做出爬坡度图。可以做出爬坡度图。21D动力因数。动力因数。六、动力特性图六、动力特性图由动力特

11、性图确定动力性指标总结由动力特性图确定动力性指标总结已知动力因数已知动力因数以以最高车速最高车速行驶时，没有坡度和加速度，行驶时，没有坡度和加速度，D D与与f f平衡；平衡；全力全力加速加速时，没有坡度，时，没有坡度，D D与与f f之差反应加速度；之差反应加速度；全力全力爬坡爬坡时，没有加速度，时，没有加速度，D D与与f f之差反应爬坡度。之差反应爬坡度。和和“驱动力驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图”的思想一样：的思想一样：，且，且可见可见，即，即七、功率平衡图画出发动机功率和阻力功率画出发动机功率和阻力功率随车速变化的关系，即得到随车速变化的关系，即得到功率平衡图功率平衡图。功率平

12、衡无法定量求解加速度和爬功率平衡无法定量求解加速度和爬坡度，一般采用坡度，一般采用后备功率后备功率来评价汽来评价汽车的加速和爬坡能力。车的加速和爬坡能力。另外，通过后备功率的概念，可以另外，通过后备功率的概念，可以较容易的看出较容易的看出“负荷率负荷率”，就是发，就是发动机承担的功率占能发挥出的最大动机承担的功率占能发挥出的最大功率的比率。功率的比率。24汽车的驱动力越大，加速能力就越好，爬坡能力越强。八.驱动条件和附着条件驱动条件附着条件为附着系数对于后轮驱动的汽车汽车行驶的驱动与附着条件为：25令后轮驱动汽车的附着条件也可以表达为C 2后轮驱动汽车驱动轮的附着率；九.附着率由附着条件可得前轮驱动时，附着条件是令C 1前轮驱动汽车驱动轮的附着率；前轮驱动汽车的附着条件也可以表达为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。26第一章第一章 汽车的动力性汽车的动力性 内容结束内容结束