3
汽 旋转质量换算系数 车
车辆对动力的需求
定义由车辆参数描述的旋转质量换算系数
系
统
动
力
mv是整车整备质量 车辆的总加速阻力
Θi i 1 2 mv rd
Fa (i mv mc )ax
学
mc是装载质量 若i大于2，表明用来加速旋转质量的动力需求高于平 动加速。（表5-1） 戴姆勒-奔驰1632K：1档10.12；2档3.18； …… 8档1.08
力
学
图5-13 发动机万有特性图
16
汽 该工况燃油消耗率的确定 车辆行驶所需发动机转矩 车
燃油消耗量的计算
系
统
M Dem
ML为转矩损失。
FDem rd ML i g i0
动
力
所需发动机缸内平均有效压力
pme
发动机转速
2 M Dem Vs i
学
Vs为发动机排量，i为每缸每转点火次数。
图5-1 加速上坡时车辆受到的行驶阻力示意图
2
汽 等效转动惯量 车
车辆对动力的需求
等效转动惯量必须考虑所有传动部件的转动惯量，包 括所有车轮。 等效的原则是保持动能一致。
系
统
Θi Θw i Θdr i i (Θe Θc ΘTi )
2 0 2 2 0 g
动
力
学
图5-2 非匀速工况下需考虑的旋转质量的转动惯量
相邻高档能够提供比当前档位更高的加速度。
系
统
各档后备驱动力曲线的交点即代表了相邻两档间的最 佳换档时机。
动
力
学
图5-11 旋转质量换算系数对加速工况下最佳换挡时机的影响
14
汽 由于坡度阻力与汽车行驶方向相同，导致阻力曲线处于横 车 轴以下；
下长坡时的行驶稳定性分析
为增大阻力，需采用缓速装置
4
汽 车辆行驶阻力曲线 车辆总行驶阻力 车
车辆对动力的需求
系
统
FDem ( i mv mc )ax (iG f R )(mv mc ) g CD A
a
2
u
2
动
力
学
图5-3 车辆上坡时的行驶阻力 反映了不同驱动工况下车辆所需的驱动力矩，也称动 力需求特性曲线。 对于高速行驶的乘用车，空气阻力起主导作用。 除空气阻力外，其它阻力分量均与车重成正比。
电涡流缓速器能维持更高的稳定车速；
系
统
在低速范围内，发动机制动的效果更好。
动
力
学
图5-12 采用发动机制动和电涡流缓速器的车辆下坡 行驶稳定性分析
15
汽 车
第三节
燃油经济性
燃油消耗量的计算
单位里程燃油消耗量Btr和单位时间燃油消耗量Btp 根据发动机万有特性图可得到燃油消耗率曲线
系
统
动
12
汽 车
传动系统设计方案的影响
在设计传动系统时，必须校核每个档位的加速能力和 爬坡能力。 不同坡度下的驱动力（功率）平衡图
一档能爬上40%的坡度
系
统
动
力
学
图5-10 不同坡度情况下的驱动力和驱动功率平衡图
13
汽 车
换档策略
发动机达到最高转速；
传动系统设计方案的影响
为实现车辆的最大加速能力，换档的最佳时机应为
若不考虑旋转质量的影响，
动
力
i=1，加速能力曲线与后备
驱动力曲线一致。 重型货车低速档i较大，对 加速能力的影响也很大。 图5-8 重型货车旋转质量系数对加速能力的影响
11
学
汽 后备功率 车
P ex F x,ex u (i mv mc )amax u
系
统
动
力
学
图5-9 加速能力与后备功率关系的功率平衡图
ห้องสมุดไป่ตู้
概述
系
统
动
力
学
图5-5 驱动功率平衡图（水平路面行驶工况）
8
汽 车
爬坡能力
后备驱动力Fx,ex
车辆行驶时实际需要的驱动力FDem与车辆所能提供的最 大驱动力Fx的差值。
系
统
动
力
学
图5-6 后备驱动力与爬坡能力关系的驱动力平衡图
9
汽 爬坡能力 车 假设车辆匀速行驶，全部后备驱动力都用于克服坡度 阻力，可以得到特定档位车速下的最大爬坡角
ne uigi0 /(2 rd )
根据pme和ne确定该工况的燃油消耗率be （g/(kw.h)）
17
汽 计算燃油消耗量 车 单位时间的燃油消耗量
燃油消耗量的计算
系
统
Btp be P e / f
单位里程的燃油消耗量
动
力
Btr Btp / ua
对于循环行驶工况，须将过程划分成若干段稳定工况，分别计 算燃油消耗量，再求和。 若发动机处于不稳定工况，则只能求近似解。
系
统
sin G,max
Fx,ex (mv mc ) g
动
力
学
图5-7 后备驱动力与爬坡能力关系的驱动力平衡图
10
汽 车
加速能力
车辆加速能力用可达到的最大加速度来表示。 车辆要想达到最大加速度，后备驱动力需全部用来克 服加速阻力
系
统
Fx,ex (i mv mc )amax
a
2
u2
学
6
汽 车
概述
第二节
动力性
车辆动力性由加速能力、爬坡能力和最高车速来衡量。
系
统
驱动力平衡图
根据发动机外特性曲线计算 得到。 表示某工况的动力供求关系。
动
力
学
PNmax为汽车能产生的最大功率
特性曲线。
图5-4 驱动力平衡图（水平路面行驶工况）
7
汽 驱动功率平衡图 车 将某车速下的驱动力和行驶阻 力值与车速相乘得到的 传递至轮毂的功率PH 行驶时需克服的功率PDem 即功率供应和功率需求
学
18
汽 车
减少油耗的途径
车辆燃油消耗量
系
统
Btr be FDem / ( ft )
减少燃油消耗量的途径 发动机的工作状况
动
力
传动系统效率
车辆行驶阻力 MT车辆变速器传动比和主减速比的设计及换档时机的 选择，AT车辆的换档控制策略对燃油消耗率有很大的影 响。
5
汽 车
车辆的动力供应
驱动力定义为地面作用于驱动轮胎接地印迹内纵向作 用力的的合力。
系
统
Fx M H / rd M eigi0t / rd
车辆沿前进方向的动力供求平衡方程
动
力
M et igi0 rd
( i mv mc )ax (iG f R )(mv mc ) g CD A
汽 车
系
统
第 五 章
纵 向 动 力 学 性 能 分 析
动
力
学
1
汽 车
第一节
车辆行驶阻力
动力的需求与供应
车辆对动力的需求
车辆行驶阻力包括车轮滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、 加速阻力（平动分量和转动分量）。 加速阻力转动分量
系
统
动
力
学
M a tw Fa,r rd rd