第3章汽车动力性能检测-第1节

线内检测线内检测在检测站检测流程的位置1参照GBGB21861—2008机动车安全技术检验项目和方法总流程中位置第三章汽车动力性能检测本章主要内容学习情境5汽车动力性能评价学习情境6发动机点火波形的检测与分析学习情境7底盘输出功率的检测情境5学习任务和目标了解动力性的基本概念能够分析动力性的评价指标分析汽车动力性的影响因素掌握汽车的驱动力、行驶阻力产生的原因掌握汽车行驶的附着力和附着条件了解汽车功率平衡图汽车动力性概念（VehicleTractivePerformance）定义:汽车的动力性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、所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性是汽车最基本、最重要的使用性能。汽车的动力性越好，汽车运行的平均速度就越高，汽车运行效率就越高。一、汽车的动力性评价指标EvaluationCriteriaofVehiclePerformance最高车速umaxMaximumSpeed加速时间tAccelerationTime最大爬坡度imaxMaximumGradeability注：以上三个指标均在无风或微风的条件下测定。（1）最高车速最高车速：是指在水平、良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶车速。（2）加速时间评价方法原地起步加速时间：由I或II档起步，并以最大加速度（包括选择恰当的换挡时机），逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。一般用0～400m或0-1/4mile(0-402.5m)时间来表明原地起步加速能力。也有用0～100km/h或0-60mile/h（0-96.6km/h）的时间表示原地起步的加速时间。图3-1是某些轿车的原地起步加速时间曲线。超车加速时间：以最高档或次高档，由某一较低车速全力加速至某一高速所用的时间。采用较多的是用最高或次高，由30-40km/h全力加速至某一速度所需时间。图3-1轿车的原地起步加速时间曲线（3）爬坡能力的评价以满载（或某一质量）、良好路面上的imax（最大爬坡度）来表示。显然，最大爬坡度是指I档最大爬坡度。商用车30％或16.7º；越野汽车60％或31º；轿车最高车速较大，且通常在良好的市区道路行驶，一般不强调爬坡度。美国有文献-新一代轿车：在EPA试验规定质量下，应能以104km/h的车速通过6%的坡道，满载车速不能低于80km/h.i＝h/100×100％＝tanα×100%花都兄弟连（越野图片）二、汽车的动力性分析1.汽车的驱动力与行驶阻力2.汽车行驶的驱动与附着条件3.影响汽车动力性的因素4.汽车的功率平衡重点1.汽车的驱动力与行驶阻力问题1：汽车的驱动力来自于哪里？汽车动力传动过程发动机变速器减速器等驱动轮驱动力（1）汽车驱动力汽车的发动机发出转矩（Me）经过传动系传递给驱动轮此时驱动轮的转矩为：传动系机械效率主降速比；变速器传动比；Tgii0TgtiiM0eM（1）汽车驱动力驱动轮在的作用下，在与地面接触处，驱动轮对地面作用，产生一圆周力，同时，地面给驱动轮一个反作用力图3-2汽车的驱动力Ft车轮半径作用于驱动轮上的转矩rMMtttrFtM0FtFVrtF0FtM驱动力与发动机转矩关系发动机的转矩发动机转矩可转化的力车轮半径作用于驱动轮上的转矩rMMtttrF驱动力Ft（1）汽车的驱动力riiFTget0MTgetii0MMtTePPwtTeMM0iigwrTFtt输入功率×机械效率＝输出功率传动效率（1）汽车的驱动力要想运动驱动力基础公式，还要对发动机转矩、传动效率和车轮半径做进一步讨论。riiFTget0M②传动系传动效率inTinTPPP功率输入Pin功率输出传动系变速器、减速器等eTeTeinTinTPPPPPPPP1等速行驶工况③车轮半径rrsrdWW自由半径静力半径动力半径滚动半径车轮旋转与平移运动折算半径rrtTrrrrdrs运动学分析时，使用滚动半径。1.汽车的驱动力与行驶阻力滚动阻力空气阻力坡度阻力加速阻力问题2：汽车在行驶的过程中，通常会遇到哪些阻力？（2）汽车的行驶阻力1）滚动阻力2）空气阻力3）坡度阻力4）加速阻力加速阻力坡度阻力空气阻力滚动阻力总阻力jiwfFFFFF1）滚动阻力Ff车轮滚动时，轮胎与地面的接触部分讲产生复杂的相互作用力，并引起轮胎与地面的变形（在硬路面：轮胎变形；在软路面：砂石相互摩擦耗能）。在它们变形的过程中，其内部分子摩擦，将造成能量损失，这种能量损失就是产生滚动阻力的原因。车轮滚动时的能量损失是产生滚动阻力的根本原因。1）滚动阻力车辆行驶时滚动阻力等于每个车轮的滚动阻力之和。Ff=Z1*f+Z2*f=Ff1＋Ff2=GfcosαZ1，Z2为地面对前后轴的作用力（轴荷）；f为滚动阻力系数。水平路面上cosα=1.滚动阻力系数的数值表应用表时，对于轿车，轮胎气压较低，轮胎变形较大，其滚动阻力系数值应偏向上限；对于载货汽车，轮胎气压较高，其滚动阻力系数值应偏向下限。影响滚动阻力系数的主要因素道路影响：见下表，路面塑性变形大，f↑。轮胎结构：子午胎比普通胎f↓，刚度好变形小。轮胎气压：气压↓，变形↑，f↑，但坏路f↓。车重：车重↑，轮胎变形↑，f↑。车速：当V＜50km/h时，f≈c；当V＞100km/h时，V↑，f↑；V在150～200km/h时，V↑，振动Hz↑，轮胎周向、侧向扭曲变形↑，f↑↑，产生驻波现象。前后轴平行性及前轮定位失准，f↑。推荐使用的滚动阻力系数滚动阻力系数一般通过试验确定，也可通过查表或由经验公式确定。货车滚动阻力系数轿车滚动阻力系数Vf000056.00076.0Vf000142.00116.0（2）空气阻力空气阻力：汽车直线行驶时受到的空气阻力在汽车行驶方向上的分力。（2）空气阻力空气阻力组成汽车行驶空气作用空气阻力压力阻力（法向力）摩擦阻力（切向力）形状阻力内循环阻力诱导阻力干挠阻力形状阻力58%干挠阻力14%内循环阻力12%诱导阻力7%摩擦阻力9%空气阻力的计算空气阻力计算221rDwVACF422258.1msNVVr15.21)36001000(2258.12122AVCVACFDDwA：m2V：km/hFw：N空气阻力的计算在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心NAVCFaDW,15.212式中：CD——空气阻力系数，实验得出；A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2；Va——相对速度，km/h。例：A典型轿车1.7～2.10.3～0.41货车3～70.8～1.0大客车4～70.5～0.8DC（3）坡度阻力定义：汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力sinGFisintanshi汽车上坡行驶汽车重力沿坡道的分力坡度阻力shFiGαGiFi当坡度不大时(α10~15o)sinα=i加速阻力定义：汽车加速时，需要克服其质量加速运动时的惯性力。汽车加速行驶克服加速运动的惯性力加速阻力汽车质量平移质量旋转质量平移惯性力惯性力偶矩汽车加速行驶汽车旋转质量换算系数加速阻力计算为便于计算，把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系数δ作为计入旋转质量后的汽车旋转质量换算系数。即：其中：δ——汽车旋转质量换算系数（δ＞1）；m——汽车质量，Kg；——行驶加速度，m/s2。δ的物理意义：将旋转质量的惯性力偶矩等效地叠加到平移质量惯性力上时，平移质量惯性力应扩大的倍数。δ主要与飞轮的转动惯量If、车轮的转动惯量Iw和传动系传动比有关。dtdvmgGdtdvFj.dtdv（N）2.汽车行驶的驱动与附着条件汽车行驶方程式jiwftFFFFFFFtdtdVmGVACfGriiMDTgesin15.21cos20说明汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的的平衡关系反映了汽车结构参数与使用参数的内在联系1.汽车的驱动力与行驶阻力问题3：汽车的驱动力与阻力平衡，加速来自于哪里？jiwftFFFFF功能守恒。驱动力做功等于：滚动阻力做功——热能等；空气阻力做功——热能等；坡度阻力做功——势能；加速阻力做功——（1）汽车动能提高；（2）旋转件动能提高。（1）汽车行驶的驱动条件dtdVmFFFFiwft)(＞0，加速＜0，减速或无法行驶＝0，匀速iwftFFFF。件称为汽车行驶的驱动条,汽车驱动条件是汽车行驶的必要条件。必要条件定义：则没有A，必没有B。有条件A，不一定有B。AB（2）汽车行驶的附着条件驱动力大动力性好驱动力大足够的附着力（切向力）动力性好满足轮胎与地面的附着条件（2）汽车行驶的附着条件附着力定义定义:地面对轮胎切向反作用力极限值。地面对轮胎的作用力切向的作用力极限值附着力（2）汽车行驶的附着条件为保证汽车的驱动条件，采用以下方法增加汽车的驱动力：1、增加发动机转矩2、增加传动比上述增大驱动力的方法是有限度的，只有驱动轮与路面不发生滑转时才有效。如果驱动轮在路面滑转，增大驱动力只会使驱动轮加速旋转，地面切向反力并不增加。这表明，汽车行驶除受驱动条件限制外，还受轮胎与地面附着条件的限制。附着力与驱动力之间关系发动机的转矩发动机转矩可转化的力驱动力Ft附着力Fǿ地面附着力Fǿ=N(轴重)*Ø（2）汽车行驶的附着条件定义：地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力Fφ计算公式：汽车行驶的附着条件：2FZ附着系数，表示轮胎与路面的接触强度2tFZ地面对驱动轮的法向反作用力汽车行驶的附着条件，是汽车行驶的充分条件有情况A必有B没有情况A未必没有BAB法向反作用力越大，附着系数越大，汽车越容易满足附着条件。常见附着系数在硬路面上，主要取决于路面的种类和状况、轮胎花纹结构，与车速有关。路面混凝土（干）混凝土（湿）附着系数0.7~0.80.5~0.6路面碎石土路（干）土路（湿）附着系数0.6~0.70.5~0.60.2~0.4（3）汽车的驱动与附着条件2tiwfFFFFFZ就是汽车行驶的必要与充分条件，称为汽车行驶的驱动—附着条件。重点影响汽车动力性因素发动机特性传动系参数汽车总质量使用因素主减速器传动比变速器参数变速器档数变速器传动比3.影响汽车动力性的因素3.影响汽车动力性的因素汽车的驱动力平衡汽车驱动力平衡是指汽车行驶时驱动力恒等于行驶阻力。jiwftFFFFFdtdVmGVACfGriiDTgesin15.21cosM203.影响汽车动力性的因素汽车驱动力—行驶阻力平衡图3.影响汽车动力性的因素①比功率：影响汽车最高车速驱动力行驶阻力比功率就是汽车最大车速的决定因素。比功率定义：单位总质量所具有的功率称为比功率。驱动力曲线与Ff十Fw曲线的交点所对应的车速即为汽车最高车速。项目1.6L手动舒适型2013款-宝来1.4T手动舒适型2013款-宝来最大功率77kW96kW整备质量1.265t1.325t9.58万-15.98万比功率(kw/t)60.8695652272.45283019最高车速180km/h200km/h3.影响汽车动力性的因素①比功率：影响汽车加速能力求加速度dtdVmFjjiwftFFFFF0iF)]([1wftFFFmdtdVVa~9550MPeM0nriiFteTgeNm;KW;r/min确定汽车加速能力汽车的加速度曲线V3.影响汽车动力性的因素②发动机的转矩适应性发动机最大转矩/发动机最大功率转矩（额定）③发动机的转速适应性发动机最大功率转速/发动机最大扭矩转速9550MPeM0nriiFteTge3.影响汽车动力性的因素（2）驱动桥主减速器主传动比riiFtTge0M3.影响汽车动力性的因素（3）变速器①变速器挡数