汽车的性能new.ppt

汽车的性能,汽车构造,汽车动力装置参数的确定,汽车设计追求的是最高性价比,动力性,燃油经济性,制动性,操纵稳定性,平顺性,通过性,汽车的性能主要包括,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。,第一章汽车的动力性,1.最高车速uamax,重型货车（总质量14t）90km/h,中型货车（总质量614t）100km/h,微型和轻型货车（总质量第七十八条高速公路应当标明车道的行驶速度，最高车速不得超过每小时120公里，最低车速不得低于每小时60公里。,SUV的最高车速宝马X5(4.4L)230km/h陆虎览胜(4.0L)210km/h宝马X5(3.0L)202km/h大众途锐(3.0L)197km/h捍马H2(6.0L)180km/h帕杰罗速跑(3.0L)175km/h,跑车的最高车速,跑车的最高车速,跑车的最高车速,对最高车速的总结,发动机排量越大，汽车最高车速越高；配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。,现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默兄弟在1965年11月创造。,世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪格林（AndyGreen）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的，车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。,2.加速时间t,飞度1.5L12.0s红旗CA746010.5s捍马H210.0s宝马523Li9.6s奥迪A87.0s宝马7506.6s奔驰S6006.5s,宝来1.8M（手动挡）/A（自动挡）11.1s/12.7s宝来1.8TM（手动挡）/A（自动挡）9.0s/10.5s手动挡汽车的加速时间更短,法拉利575MMaranello4.2s宝时捷9113.9s兰博基尼Gallardo4.2s,（1）原地起步加速时间,1）0100km/h的加速时间,2）静止到400m或静止到1km的冲刺时间,60100km/h（4挡/5挡）10.8s/13.7s80120km/h（4挡/5挡）10.6s/14.1s,奥迪A61.8T静止到400m冲刺时间7.9s静止到1km冲刺时间33.4s在一般的技术参数中往往不给此项数据,（2）超车加速时间,宝马520i,低挡的超车加速能力更强。,坡度的概念,货车满载imax=30越野车imax=60,一些SUV车型的最大爬坡度,3.最大爬坡度imax,第二章汽车的燃油经济性,在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称为汽车的燃油经济性。,美国燃油经济性评价指标：一定运行工况下一定量燃油行驶的里程，单位为mile/USgal。,中国及欧洲燃油经济性评价指标：一定运行工况下百公里燃油消耗量，单位为L/100km。,第二章汽车的燃油经济性,燃油经济性的评价指标,1.等速工况,宝来轿车等速油耗1.8L6.4M/7.0A/90km/h8.5M/9.2A/120km/h1.8T6.1M/7.0A/90km/h8.7M/9.2A/120km/h,注：M代表手动挡汽车；A代表自动挡汽车。,以L/100km计的1/3混合油耗为,2.循环行驶试验工况,1）欧洲经济委员会（ECE）,2）美国环境保护局（EPA）,3）中国相关规定,3）中国相关规定,一些车型的百公里油耗,（不同企业所给数据、运行工况不统一）,汽车燃油消耗量的小结,排量大的车，油耗高；自重大的车，油耗高；城市油耗高于公路油耗；自动挡汽车的油耗高于手动挡汽车的油耗。,第二章汽车燃油经济性,3.中国相关的新标准,新开发车型，从2005年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2008年1月1日起执行第二阶段限值要求。,在生产车型，从2006年7月1日开始执行第一阶段限值要求，2009年1月1日起执行第二阶段限值要求。,具体测量方法按照GB192332003轻型汽车燃料消耗量试验方法进行。,标准规定在模拟城市和市郊的运转循环下，用碳平衡法计算出燃料消耗量。,不开启空调系统,柴油机,试验在专用的底盘测功器上进行。测出排气中以g/km（克每千米）计的CO2、CO及CH的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。,汽油机,碳平衡法依据的基本原理是质量守恒定律。,汽（柴）油经过发动机燃烧后，排气中碳质量的总和与燃烧前燃油中碳质量的总和应该相等。,D288K（15C）下燃油的密度（kg/L）。,轻型汽车燃料消耗量试验方法试验用的运转循环,一个市区运转循环单元包括60秒怠速；9秒怠速、车辆减速、离合器脱开；8秒换挡；36秒加速行驶；57等速行驶；25秒减速行驶。一个循环共计195秒.一个市郊运转循环包括40秒的怠速；10秒的怠速、车辆减速、离合器脱开；6秒的换挡；103秒的加速行驶；209秒的等速行驶；32秒的减速行驶。总共400秒,第二章汽车的燃油经济性,从使用和设计两方面分析影响汽车燃油经济性的因素。,影响汽车燃油经济性的因素,30,影响燃油经济性的因素有以下三个：,1.燃油消耗率b,燃油消耗率与发动机负荷率及发动机自身有关。,2.行驶中消耗的发动机功率（或行驶阻力F）,降低汽车重量G，可以降低Ff；降低汽车CDA，可以降低空气阻力FW。,减轻汽车质量、降低空气阻力有利于节省燃油。,与总行驶阻力F成正比,3.怠速油耗、附件油耗、制动能量损耗,改进发动机设计、改善用车交通环境可以提高汽车的燃油经济性。,一、使用方面,1.车速,低速时FW，Ff但负荷率，b,中等车速经济性相对较好,高速时负荷率，b但FW，Ff，,Qs,2.挡位选择,使用高挡可节省燃油；,汽车起步加速过程中，从经济性角度出发要尽早换入高挡。,同一道路条件下同一车速所用档位愈低，发动机的功率储备愈大，发动机的负荷率越低，而耗油率也就越高,货车以100tkm计算成本，折算到每吨货物的油耗将降低。,3.带挂车运输,1）提高生产率3050；2）降低油耗20%30%。,较大,带挂车运输时,带挂车运输,4.正确地保养与调整,第二章汽车燃油经济性,（1）制动器间隙要合适,间隙过小，容易出现“自刹”现象，损耗发动机功率，导致制动器发热，消耗燃油；间隙过大，制动反应“迟钝”，导致制动距离加长。,（2）轮毂轴承预紧度调整要正常,预紧度过低，轮胎打摆，直线行驶性差；预紧度过大，轴承发热，轴承磨损加快。行驶中紧急制动（急刹车）、高速行车中猛打转向盘都会造成轴承早期磨损。,3）轮胎气压要合适,气压过低，导致车辆操控性降低，燃油消耗增大，轮胎磨损加剧；轮胎气压过高，接地面积减小，轮胎中部出现异常磨损。,5.看情况开车窗,当汽车时速不超过60公里的时候，打开车窗;当汽车处于高速行驶状态，因高速产生的气流会进入车厢，反而会给行车造成阻力，如果此时打开车窗，油耗反而更高.,电喷供油系统，在车速较高时，车轮经过传动系统反拖发动机转动，此时并不需要发动机做功，电喷系统也就不喷油了，此时油耗为零。而如果挂入空挡，就没有这样的反拖效果，油耗为怠速油耗，并且还需要经常踩刹车来控制车速.,保持车距少踩刹车,在汽车行驶中，如遇到前方有障碍或视线不清晰，并预料到需要制动时，应提前放松加速踏板，变速杆挂入空档，使汽车减速，达到“以滑代刹”，可以充分利用汽车惯性，燃料释放的能量不至于在制动器里转化成热能而消耗.,二、汽车结构方面,1.缩减轿车总尺寸和减轻质量,汽车越轻，油耗越低；柴油车的油耗明显低于汽油车。,几种不同车型的油耗,汽车轻量化技术,汽车轻量化是指汽车在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价不被提高的前提下，有目标地减轻汽车自身的重量。车身减重10%，电耗将下降5.5%乘用车重量降低10%，油耗降低7.5%9%；,2.发动机,1）提高现有发动机的热效率和机械效率（热损失占化学能65左右）；2）扩大柴油发动机的应用范围；3）增压；4）广泛采用电子计算机控制技术。,柴油机可节能和降低排污。,奔驰CLK双门跑车,挡位越多，油耗越低；无级变速最理想。,3.传动系,目前很多轿车采用的是带液力变矩器的自动换挡变速器，挡位一定时可依靠液力变矩器实现无级变速，其效率仍需进一步提高才能做到真正省油。,4.汽车外形与轮胎,汽车外形与燃油消耗,滚动阻力与燃油消耗,低滚阻轮胎的花纹、侧壁及轮毂的尺寸都与传统轮胎不同，这种轮胎的直径更大（转动一圈的行驶距离更长），胎宽也较窄（减少与地面的接触面积），但缺点也很明显，就是其抓地力变弱，湿滑路面的起步和刹车也变得迟滞和疲软。轮胎阻力每降低10%，燃油经济性只能提高1%。,不同轮胎与燃油消耗,第二章汽车燃油经济性,汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。制动性是汽车主动安全性的重要评价指标。,第三章汽车的制动性,制动性的评价指标包括：,第三章汽车的制动性,制动效能制动距离与制动减速度；,制动效能恒定性；,制动时的方向稳定性。,路面条件,载荷条件,制动初速度,1.制动效能,制动效能即制动距离和制动减速度。,制动距离,制动时汽车按给定路径行驶的能力。即在制动中不发生跑偏、侧滑或失去转向能力的性能。,3.制动时汽车的方向稳定性,2.制动效能的恒定性,制动效能的恒定性即抗热衰退性能。,重点是：如何使汽车在保证方向稳定性的前提下，获得最好的制动效能。,表4-1乘用车制动规范对行车制动器制动性的部分要求,制动距离有时也用在良好路面条件下，汽车以100km/h的初速度制动到停车的最短距离来表示。,几种车型100km/h0的制动距离,汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。,第四章汽车的操纵稳定性,汽车在转向盘输入或外界干扰输入下的侧向运动响应随时间而变化的特性称为时域响应特性。转向盘输入有角位移输入和力矩输入。外界干扰输入主要是指侧向风和路面不平产生的侧向力。,一、操纵稳定性包含的内容,1.转向盘角阶跃输入下的响应,稳态响应,瞬态响应,横摆角速度增益转向灵敏度。,评价参量,反应时间。横摆角速度波动的无阻尼圆频率。,评价参量,操纵稳定性包含的内容,转向盘转角正弦输入下，频率由0变化时，汽车横摆角速度与转向盘转角的振幅比及相位差的变化规律。,共振峰频率。共振时振幅比。相位滞后角。稳态增益。,评价参量,2.横摆角速度频率响应特性,3.转向盘中间位置操纵稳定性,转向灵敏度。转向盘力特性。转向功灵敏度。,评价参量,转向盘力输入下的时域响应。,回正后剩余横摆角速度与剩余横摆角。达到剩余横摆角速度的时间。,评价参量,4.回正性,转向盘小转角、低频正弦输入下，汽车高速行驶时的操纵稳定性。,一些常见车型的最小转向半径,评价参量：最小转向半径。,5.转向半径,评价转动转向盘轻便程度的特性。包括原地转向轻便性、低速行驶转向轻便性和高速行驶转向轻便性。,转向力。转向功。,目前部分轿车上使用的电动助力转向系统（EPS），能很好地兼顾各种车速下行驶时的转向轻便性。,评价参量,6.转向轻便性,直线行驶性,转向盘转角和（累计值）,侧向风敏感性,路面不平敏感性,侧向偏移,评价参量,评价参量,7.直线行驶性能,蛇行性能移线性能（因前方障碍而改变车道）双移线性能改变车道后迅速回到原车道,转向盘转角、转向力、侧向加速度、横摆角速度、侧偏角、车速等。,在汽车性能参数里，往往以应急性能给出。主要包括：蛇行绕桩速度（满载/空载）、紧急变线速度（满载/空载）。,评价参量,8.典型行驶工况性能,三辆轿车在做蛇形绕桩性能对比测试。,汽车在绕桩（转向）时车身总有一定的倾斜,有些轿车的车身侧倾比较严重,车身外倾,驾驶舱内倾,设计的理念是驾驶舱永不倾斜,一些常见轿车的紧急变线速度,极限侧向加速度,抗侧翻能力,极限车速,回至原来路径所需时间,评价参量,评价参量,评价参量,圆周行驶极限侧向加速度,9.极限行驶能力,发生侧滑时的控制能力,通过仪器测出横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力。,让试验评价人员根据试验时自己的感觉进行评价。,人汽车闭路系统,操纵稳定性的两种试验评价方法,开路系统,主观评价法,客观评价法,第五章汽车的平顺性,什么是汽车平顺性？保持汽车在行驶过程中乘员所处的振动环境具有一定舒适程度和保持货物完好的性能。为什么要研究汽车的平顺性？振动影响人的舒适性、工作效能、身体健康，影响货物的完整性以及零部件的性能和寿命。平顺性研究的目的是有效控制汽车振动系统的动态特性。,由于平顺性主要根据乘坐者的舒适程度来评价，所以又称为乘坐舒适性,振动系统弹性元件阻尼元件车身、车轮质量,输入路面不平度车速发动机、传动系和车轮等旋转部件的非平衡干扰,输出车身传至人体的加速度悬架弹簧的动挠度车轮与路面间的动载荷,评价指标加权加速度均方根值撞击悬架限位的概率行驶安全性,第五章汽车的平顺性,人体对振动的反应,人体对振动的反应,垂直方向412.5Hz水平方向0.52Hz人体最敏感,传至人体的振动加速度,人体对水平方向的振动比垂直方向更敏感,心理,生理,客观因素,主观因素,持续时间,强度,作用方向,频率,1974年国际标准化组织制定了国际标准ISO2631：人体承受全身振动评价指南,1997年公布了ISO26311：人体承受全身振动评价第一部分：一般要求,我国对相应国际标准进行了修订，公布了GB/T49701996汽车平顺性随机输入行驶试验方法,国际、国内与平顺性评价方法相关的标准,人体坐姿受振模型,共3个输入点、12个方向的振动,即人对座椅传给人体的振动最敏感,确定人体对哪个点输入的振动最敏感？,评价方法,主观评价法依靠评价人员乘坐的主观感觉进行评价，其主要考虑人的因素。客观评价法是借助于仪器设备来完成随机振动数据的采集、记录和处理，通过得到相关的分析值与对应的限制指标相比较，作出客观评价。,影响因素,轮胎1）增大轮胎断面、轮胎宽度和空气容量2）改变轮胎结构形式，如采用子午线轮胎3）提高帘线和橡胶的弹性，要用较柔软的胎冠悬架1）采用独立悬架2）选用具有非线性特性的弹性元件3）改进减振器的性能座椅悬置座椅,第六章汽车的通过性,汽车的通过性（越野性）是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带（如松软地面、凹凸不平地面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等）的能力。,通过性又分为支承通过性和几何通过性。,通过性取决于地面的物理和力学性质及汽车的结构参数和几何参数。,一、汽车支承通过性评价指标,汽车支承通过性的指标评价：牵引系数、牵引效率及燃油利用指数。,单位车重的挂钩牵引力（净牵引力）。表明汽车在松软地面上加速、爬坡及牵引其他车辆的能力。汽车的挂钩牵引力；G汽车重力。,第六章汽车的通过性,1.牵引系数TC,驱动轮输出功率与输入功率之比。反映了车轮功率传递过程中的能量损失。,单位燃油消耗所输出的功，。式中，Qt为单位时间内的燃油消耗量。,2.牵引效率（驱动效率）TE,3.燃油利用指数Ef,式中，为汽车行驶速度；TW为驱动轮输入转矩；为驱动轮角速度；r为驱动轮动力半径；为滑转率。,二