第3章汽车动力性能检测第1节.ppt

线内检测,线内检测在检测站检测流程的位置,1,参照GBGB218612008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。,（1）最高车速,（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0400m或0-1/4mile(0-402.5m)时间来表明原地起步加速能力。也有用0100km/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。,（2）加速时间,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16.7；越野汽车60或31；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.,ih/100100tan100%,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：,（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,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,驱动力Ft,（1）汽车的驱动力,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。,传动系传动效率,功率输入Pin,功率输出,传动系,变速器、减速器等,等速行驶工况,车轮半径,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,rr,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,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=Ff1Ff2=GfcosZ1，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cos=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V50km/h时，fc；当V100km/h时，V，f；V在150200km/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,（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,空气阻力的计算,空气阻力计算,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,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1.72.10.30.41货车370.81.0大客车470.50.8,（3）坡度阻力,定义：汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力,汽车上坡行驶,汽车重力沿坡道的分力,坡度阻力,当坡度不大时(1015o)sin=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，以系数作为计入旋转质量后的汽车旋转质量换算系数。即：其中：汽车旋转质量换算系数（1）；m汽车质量，Kg；行驶加速度，m/s2。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。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。,（N）,2.汽车行驶的驱动与附着条件,汽车行驶方程式,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？,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,0，加速,0，减速或无法行驶,0，匀速,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。,（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F,地面附着力F=N(轴重)*,（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F计算公式：汽车行驶的附着条件：,附着系数，表示轮胎与路面的接触强度,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B,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，j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0.70.80.50.6路面碎石土路（干）土路（湿）附着系数0.60.70.50.60.20.4,（3）汽车的驱动与附着条件,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,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。,3.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,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。,9.58万-15.98万,3.影响汽车动力性的因素,比功率：影响汽车加速能力求加速度,Nm;KW;r/min,确定汽车加速能力,汽车的加速度曲线,V,3.影响汽车动力性的因素,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）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,3.影响汽车动力性的因素,（2）驱动桥主减速器主传动比,3.影响汽车动力性的因素,（3）变速器变速器挡数,3.影响汽车动力性的因素,I档传动比：影响汽车爬坡能力,驱动力Ft,空气阻力Fw,滚动阻力Ff,爬坡能力,等速,影响汽车爬坡能力,3.影响汽车动力性的因素,（4）其它汽车总质量汽车空气阻力系数汽车的维护保养,回顾上节课的内容,汽车的驱动力阻力平衡方程汽车的行驶的驱动条件汽车行驶的附着条件汽车行驶的驱动与附着条件,4.汽车的功率平衡,功率平衡定义对应课本30页汽车在行驶中，不仅驱动力与行驶阻力互相平衡，在每一瞬时，发动机发出的功率Pe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，这就是汽车的功率平衡。,发动机功率,行驶阻力功率,滚动阻力功率Pf,空气阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi,加速阻力功率Pj,传动损失功率,4.汽车的功率平衡,功率平衡方程式其功率平衡方程式为,其中：滚动阻力消耗功率,汽车行驶方程式,行驶消耗功率,上坡阻力消耗功率,空气阻力消耗功率,加速阻力消耗功率,汽车的功率平衡,功率平衡图,各挡相应车速与发动机功率曲线Pa-v,补充1：发动机特性曲线,发动机转速、功率、扭矩关系图,发动机外特性的转矩,发动机的外特性曲线,发动机的使用外特性曲线,发动机的部分特性曲线,发动机的特性曲线：发动机的功率Pe，发动机的转矩Te和发动机的燃油消耗率b与发动机转速你、之间的函数关系以曲线表示。,发动机的外特性曲线,节气门全开,一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。降速增扭。,功率就像是身体的耐久度，而扭矩是身体的爆发力。,一辆车扭矩的大小与发动机的功率成正比。,发动机部分特性曲线,节气门部分开启,发动机使用外特性曲线,带上全部附件设备时的发动机特性曲线称为使用外特性曲线。净功率,如水泵，发电机,补充2：车速和发动机功率关系曲线,汽车功率平衡图,发动机的外特性曲线,节气门全开,n=(9550*i0/r)*ig*V,n=(9550*i0/r)*ig*VV=n*r/(9550*i0)/ig,设：发动机转速nminnmax,pe,nmin,nmax,pe,V1,V2,I,pe,V1,V2,II,V1,V3,V4,汽车的功率图,图汽车的功率平衡图,2.功率平衡图中，指出水平良好路面上最高车速出现的位置？,1.特点：各档功率曲线起点功率、最大功率、结束点功率分别处于等高的位置。低档位对应车速低，速度变化区窄；高档位车速高，占速度变化区域宽。,3.汽车的后备功率：当汽车在良好水平路面上以v的速度等速行驶时，只需克服汽车的阻力功率为线段bc，驾驶员控制节气门在某一开度，以维持汽车等速行驶。但是汽车在图中最高挡以速度v行驶时，发动机能产生的最大功率为线段ac，克服汽车的阻力功率为线段bc，线段ab可用来加速或爬坡。我们称为ab为汽车的后备功率。,4.发动机为了保持V等速行驶，需要消耗的功率为多少？A.acB.abC.bc5.后备功率：A.acB.abC.bc,发动机以部分负荷工作,补充2：发动机驱动力、阻力平衡曲线,为什么低档高扭？驱动力和车速关系？,驱动力和车速关系图,V=n*r/(9550*i0)/ig,任务课本第32页,1.描述如何测量最高车速？在汽车驶入测量路段前，能够达到最高稳定车速；通常要求供加速用的路段为13km。选一段200m为测试路段。,任务课本第32页,2.描述如何检测原地起步加速性能？置于起步档；快速起步并使加速踏板踩到底；发动机达到最大功率时，快速换挡升至最高档