提高汽车动力性的研究.docVIP

郑州交通职业学院毕 业 论 文论文题目： 提高汽车动力性的研究所属系别 汽车运用工程系 专业班级 09汽车运用技术3班姓名 陈 明 学号 200908010010306 指导教师 王 伟 撰写日期 2012 年 5 月摘 要汽车动力性是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。本文研究了汽车动力性性能实验方法和如何提高汽车动力性，介绍了动力性的主要参数：最高车速、加速时间、最大爬坡度、发动机最大功率、比功率、驱动轮输出功率、驱动力等相关参数；介绍了汽车的动力性衰退现象和汽车动力性性能的实验方法。从而达到优化汽车动力性能的目的。本文提出的汽车动力性的评价方法合理、简便，对在用汽车动力性能的对比直接，明了。同时，本文提出的对设计参数的优化以达到提高汽车动力性能的方法可以在汽车未生产之前就使得汽车的动力性能最优化，这对汽车的生产和效率的提高都有更加实际意义。关键词：动力性,实验方法,评价方法,实际意义AbstractAuto power is to point to in good, flat road road, car by external force by longitudinal decision, to achieve the average speeds. Automobile is a kind of efficient transport, the height of transportation efficiency depends to a great extent on dynamic performance of the car. So, dynamic performance is the most basic car all kinds of performance, the most important performance. On behalf of the dynamic vehicle driving may display the limit ability.This paper studies the car dynamic performance, the method and how to improve dynamic performance cars, this paper introduces the main parameters of the dynamic performance: top speed, acceleration time, maximum PaPoDu, engine the maximum power, than power, the drive wheels output power, driving force and related parameters; This paper reviewed the automobile dynamic phenomenon and dynamic performance car recession experimental methods. So as to achieve the purpose of dynamic performance optimization car.This paper puts forward the dynamic performance of the car evaluation methods are reasonable, and simple to use the car in the contrast of the dynamic performance directly, and clear. At the same time, this paper puts forward the design optimization of parameters to improve the car in order to achieve the dynamic performance of the method can in car production for the vehicle did not before the dynamic properties of optimization, the car production and efficiency has more practical meaning.Key Words：Dynamic performance, Experimental methods,Evaluation method, Practical significance目 录1引言12汽车动力性评价指标及概述12.1汽车动力性概述12.2表征汽车动力性的参数22.2.1评价汽车动力性指标22.2.2发动机主要性能指标42.2.3汽车附件消耗功率52.2.4汽车传动系损耗功率62.2.5车轮滚动阻力消耗功率72.2.6驱动轮驱动力82.2.7驱动轮输出功率82.2.8驱动比功率93目前汽车动力性存在的主要问题和影响因素93.1在用汽车的动力性衰退现象93.1.1汽车动力性随运行里程的增加而逐渐衰退93.1.2在用汽车动力性合格条件123.2发动机功率，驱动轮输出功率133.2.1发动机功率评价动力性的主要问题133.2.2驱动轮输出功率评价动力性的主要问题143.3影响汽车动力性的主要因素153.3.1结构因素的影响153.3.2使用因素的影响164提高汽车动力性的攻略174.1汽车结构进一步优化174.2发动机控制单元（ECU）的优化214.3加强对汽车的养护水平215总结22参考文献24致 谢251引言汽车动力性是汽车的基本使用性能。汽车属高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。随着我国经济的飞速发展，汽车产业也日益壮大并成为我国的支柱产业之一，我国汽车保有量逐年攀升，同时对汽车动力性要求也越来越高，汽车驾驶人都希望汽车具有良好的动力性，以便能多拉快跑，提高运输效率和能力，同时也可减少交通阻塞，保证道路畅通。因此有必要对在用汽车动力性进行检测，以保证汽车安全高效行使。2汽车动力性评价指标及概述2.1汽车动力性概述汽车动力性是汽车最基本的使用性能，汽车无论是用作生产工具还是用作生活用具，其运行效率均取决于是否拉得动、跑得快，即取决于运行速度。在运行条件(地理、道路、气候条件及运输组织条件等)一定时，汽车的平均运行技术速度主要取决于汽车的动力性。显然汽车动力性越好，汽车运行的平均技术速度就越高，汽车运行效率也就越高。因此汽车工程界，用车的、购车的、爱车的都很看重汽车的动力性。汽车具有什么样的动力性算好，如何评定，观点不同，评价的依据也就不同，目前尚无统一公认的评价指标，更无标准。汽车工程界基于具有最高的平均行驶技术速度的观点，以汽车的最高行驶速度、加速时间和最大爬坡度为量标，评定、比较汽车动力性的优劣。对于新车的动力性，人们基本上认同这三个指标。对于在用汽车动力性的评价量标就各不一样了。在用汽车的动力性在新车定型时便已确立，在使用时，再与其他车型横向比较动力性的高低就毫无意义了。就是在同型汽车间相互比较动力性，除了表明具体汽车间动力性存在差异外，也不能据此揭示该型汽车结构、性能的优劣。由于使用条件的差异，在用汽车间不具有横向比较的条件，缺乏可比性。在用汽车固有动力性在使用过程不是恒定不变的，是随着运行过程中部件、零件的磨损、老化等逐渐衰退变差，直至跑不动，丧失工作能力。这样动力性衰退便是汽车技术状况变差的征兆1。汽车运行过程、零部件磨损、老化等的进程受运行环境条件的影响有快有慢，即便是运行环境条件相同、累计行程一样的同型汽车，由于使用水平的差异，其零部件磨损、老化的进程也不一样，汽车动力性衰退变差的进程也因此千差万别，而比较汽车在使用过程的动力性与固有动力性，即可判别在用汽车的技术状况。2.2表征汽车动力性的参数2.2.1评价汽车动力性指标所谓汽车的动力性，比较专业的说法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、所能达到的最高平均行驶速度；而我们平时所能观察到的、比较直观地衡量汽车动力性的指标主要有三方面：汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车的上坡能力2。1.最高车速汽车的最高车速：顾名思义，汽车的最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上，汽车所能达到的最高行驶车速。无风条件下，汽车在水平良好路面上行驶，行驶阻力与驱动力相平衡时达到的稳定车速。根据汽车行驶平衡方程式可得： (2-1)2.加速时间汽车的加速性能主要分为原地起步加速性能和超车加速性能。汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。但因加速度的数值不易测量，一般常用加速时间来表明汽车的加速能力。汽车的加速时间：即汽车的加速能力，它对平均行驶车速有很大的影响。对于轿车来说，汽车的加速能力尤为重要。通常用汽车原地起步加速时间和汽车超车加速时间来表示汽车的加速能力。原地起步加速时间是指汽车从静止由第一档或第二档起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换档时机）逐步地换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。我们平时经常能够接触到的汽车0-100km/h的加速时间就属于汽车原地起步加速时间。超车加速时间是指汽车用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。我们知道，当汽车在超车时与被超车辆是并排行驶的，容易发生安全事故，所以如果汽车的超车加速能力强，超车时车辆并行的行程就会比较短，超车时才会更加安全。关于汽车的超车加速能力，目前并没有一致的规定，通常我们用汽车在最高档或次高档由30km/h或40km/h全力加速至某一高速所需的时间来表示汽车的超车加速能力。加速时间可用图解积分的方法求出3。有汽车的行驶方程式可得：可得： (2-2)3.上坡能力汽车的上坡能力：汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上所能爬上的最大坡度来表示的4。很显然，这里的最大爬坡度是指汽车在一档时的最大爬坡度。即汽车克服后的余力全部用来克服坡度阻力 时等速行驶的最大爬坡度，这时，故式中： (2-3)但是汽车爬坡能力是以良好路面为前提的，Ff值很小，且，故所以 (2-4)一般来说，轿车经常在较好的路面上行驶，一般不强调它的爬坡能力，但是由于轿车最高车速相对较大，加速能力较强，因此轿车的爬坡能力也比较强；越野车经常要在坏路或无路条件下行驶，因而爬坡能力对越野车来说是一个非常重要的性能指标，其最大爬坡度可达到60%即30左右或更高；货车也经常要在各种地区的各种路面上行驶，因此也需要足够的爬坡能力，其最大爬坡度通常在30%即16.5左右。有些国家规定在一些坡道上，要求汽车以一定的速度行驶，比如要求车辆在3%的坡道上以60km/h的速度行驶。目的是为了保证各种车辆在通过此坡道时动力性相差不致太悬殊，以维持路面上各种车辆的畅通行驶5。2.2.2发动机主要性能指标扭矩是发动机性能的一个重要参数，是指发动机运转时从曲轴端输出的平均力矩，俗称为发动机的“转劲”。扭矩越大，发动机输出的“劲”越大，曲轴转速的变化也越快，汽车的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。扭矩随发动机转速的变化而不同，转速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩，这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。扭矩的单位是牛顿米（Nm）或公斤米（kgm）6。发动机的最大扭矩与发动机的进气系统、供油系统和点火系统的设计有关，在某一转速下，这些系统的性能匹配达到最佳，就可以达到最大扭矩。另外，发动机的功率、扭矩和转速是相关联的，具体关系为：功率=K扭矩转速，其中K是转换系数。选择发动机时也要权衡一下怎样合理使用、不浪费现有功能。比如，北京冬夏都有必要开空调，在选择发动机功率时就要考虑到不能太小；只是在城市环路上下班交通用车，就没有必要挑过大马力的发动机。尽量做到经济、合理选配发动机。发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下，仅带维持运转所必需的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测试发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般是指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的总功率。在国外有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。常在额定功率后注有“净”字，以示区别。净功率是指在全负荷状态下，发动机带全套附件时所输出的功率。汽车发动机最大输出功率是汽车动力性的基本参数。汽车在使用一定时期后，技术状况发生变化，发动机的最大输出功率变小，所以用其变小的差值评价发动机技术状况下降的程度。如我国JT/T 198-95汽车技术等级评定标准就是按在用汽车的发动机最大输出功率与额定功率相比较小于75%时，将该车技术状况定为三级。所以发动机最大输出功率的大小作为一辆汽车在使用前、后和维修前、后动力性的评价指标很合理，但应注意，在汽车综合性能检测站用无外载测功法或底盘测功机所测定的发动机功率，必须换算为总功率后才能与额定功率比较。1.发动机总功率发动机总功率是指发动机仅带维持本身正常运转所必须的附件时输出的校正有效功率。校正有效功率是指发动机在实际环境状态下所输出的功率校正到标准环境状态下的功率。标准环境状态是指大气压为100Kpa，环境温度为298K(25C）， 相对湿度30%（水蒸气分压1KPa，干空气压99KPa）的环境状态。发动机输出的总功取决于发动机工况。当发动机以动力性检测工况运行时，发动机输出的总功率就取决于发动机的技术状况，且随发动机的技术状况恶化而降低。发动机处于难以继续运行状况时所输出的功率便是发动机输出功率的下限。经走合后的新车及技术状况良好的汽车，发动机就能输出其最大的功率，即额定功率，是发动机输出功率的上限。2.发动机净功率汽车发动机实际工作需要的附件比维持其正常运转时多，如汽车排气系、散热器、护风圈、风扇恒温器、催化转化器和空气滤清器等。带动附件运转就要消耗发动机的功率，扣除发动机实际工作所需附件消耗的功率后，发动机输出的校正有效功率称为净功率。汽车发动机带上实际工作的全部附件输出的净功率，生产厂常以使用外特性的形式提供。一般使用外特性在最高转速时的功率（）常较外特性的功率()小10%-15%，在转速为0.5时小2%-6%。2.2.3汽车附件消耗功率汽车运行时还有底盘和车身附件需要由发动机供给动力，如空气压缩机、空调机和动力转向装置等。动力性检测时，汽车处于非运行状态，像动力转向装置等不工作的附件就不会消耗发动机输出的功率，而像空调机等耗能附件就应关闭，使其不工作。不便停机的空气压缩机等附件在汽车检测时是处于空运转非工作状况，消耗功率很小，故动力性检测时不计汽车附件消耗的功率。2.2.4汽车传动系损耗功率发动机输出的净功率经传动系输出的过程中，为克服变速器、传动轴和主减速器存在的机械阻力和液力阻力又要损耗部分功率。传动系在传递动力过程中的损耗功率，完全取决于传动系的技术状况。它随传动系技术状况的恶化而增大，还受车速等因素的影响。同型汽车在走合后的新车状态及技术状况良好的汽车，传动系损耗功率有确定的、同一的最低值，即传动系损耗功率的额定值。但汽车生产厂不提供所生产汽车传动系的损耗功率值（传动效率）。有的科技文献、教材等在对汽车进行一般的动力性分析时，常把传动系的传动效率看作一个常数。这个常数值若用于汽车动力性检测就会导致错误的检测结论。因为在汽车使用过程中，传动系损耗功率始终在随技术状况变化，它是个变数。我们的随机实车测试表明，被测同型汽车中，由于各车技术状况不同，传动系损耗的功率各不一样，最大差值达250%-320%，其他被测同型汽车传动系的损耗功率散布在最大值和最小值之间。对同型汽车，传动系损耗功率的最小值便是该车型汽车传动系的额定损耗功率，最大值是该车型传动系状况不宜继续运行时的损耗功率，即上限值。各车型汽车传动系的额定损耗功率和上限损耗功率尚需汽车使用部门通过试验求得。此外，同一汽车不同车速时的传动系损耗功率也不相同。导致传动系损耗功率的传动系阻力（，）与车速（，km/h）的关系为：(2-5)式中：与车速无关的传动系阻力，N；传动系阻力的速度影响系数，；测试车速，km/h。式中的系数随传动系的技术状况变化，为非定值，但对每一车型汽车其具体的传动系技术状况，系数值是确定的。2.2.5车轮滚动阻力消耗功率车轮滚动阻力消耗的功率是驱动轮输出功率的一部分，底盘测功机测得的驱动轮输出功率不含克服车轮滚动阻力消耗的功率。故通常指的驱动轮输出功率，即指底盘测功机测得的驱动轮输出功率7。车轮以两点支承在底盘测功机双滚筒上滚动，弧线与弧线相接，不同于在硬路面上的单点支承，弧线与平面相接。因此，不可用汽车道路行驶的滚动阻力当作台架上的滚动阻力进行功率消耗计算。我们进行的随机实车滚动阻力的测试表明，车轮在台架上的滚动阻力系数（）不同于硬路面上的道路滚动阻力系数，其数学表达式为：(2-6)式中：不随测试车速变化的滚动阻力系数； 滚动阻力的一次项速度影响系数，； 滚动阻力的二次项速度影响系数，； 测试车速，。式中系数值随轮胎规格、测试台架的滚筒直径和两滚筒间距而异。当滚筒直径和间距一定后，每种规格轮胎在具体测试台架上的滚动阻力系数模型中的各系数值是确定不变的。已知同规格轮胎在台架上的滚动阻力系数（）后，即可根据车轮的负荷计算出给定车速的滚动阻力，即进而算出克服给定车速的车轮滚动阻力需消耗的功率，即只要轮胎气压、胎面状况、花纹深度符合有关技术条件的规定，在用汽车车轮滚动阻力消耗的功率是不随汽车技术状况变化的，为定值。实际上，由于所用汽车轮胎老化程度有差异，以及同型号具体汽车轴荷存在的差异，就使同型号的每辆具体汽车的滚动阻力不一致，因此，必须随机测试大量同型在用汽车的滚动阻力，取其均值计算克服轮胎滚动阻力消耗的功率。2.2.6驱动轮驱动力汽车的最高车速、加速能力及最大爬坡度都取决于汽车驱动力。用驱动力作为汽车动力性检测参数，较之最高车速、加速能力，更直观、明了。检测驱动立刻在条件稳定的室内进行，检测数据稳定可靠，并且驱动力对汽车技术状况反应灵敏。驱动轮的驱动力（）是由汽车发动机产生的转矩（）经传动系传输至驱动轮上形成的。即(2-7)式中：主传动比； 变速器传动比； 传动系的机械效率； 驱动轮滚动半径，m。2.2.7驱动轮输出功率发动机产生的转矩随发动机转速（）增加而增大，达最大值后随转速的继续增加，而有所下降。发动机功率（）却随转速增加一直增到最大值。发动机功率与转矩关系如下：(2-8)则上列等式中左边的即为驱动轮驱动力矩（），为驱动轮转速（），与的乘积为驱动轮驱动功率（），即通常所说的驱动轮输出功率，故：驱动轮输出功率的数学表达式清楚地表明，驱动轮输出功率是汽车发动机和传动系工作过程的输出参数，输出功率的多少，完全取决于发动机发出的功率和传动系的传动效率，即取决于它们的技术状况。驱动轮输出功率用作检测参数，具有很强的信息性、很高的灵敏性、而且直观易懂，最适于用作动力性的检测参数。2.2.8驱动比功率比功率是衡量汽车动力性能的一个综合指标，具体是指汽车在给定车速下驱动轮输出的最大功率与汽车的总质量之比（）。一般来讲，对同类型汽车而言，比功率越大，汽车的动力性越好。3目前汽车动力性存在的主要问题和影响因素3.1在用汽车的动力性衰退现象动力性作为汽车的主要使用性能之一，在相关的技术文件或标准(如GB7258-1997)中都有明确的要求和规定，对于营运车辆更是要求其动力性水平必须达到相应的技术等级后才能参加经营性运输业务8。因此，汽车的拥有者与使用者都希望所拥有或使用的汽车具有良好的动力性，以便能多拉快跑，提高运输效率。而车辆及道路的管理部门为保证道路畅通，减少交通堵塞和交通事故，也要求汽车维持良好的动力性，并强制对其进行定期检测，以确保对营运车辆动力性的要求得到实现，这种氛围有利于在用汽车的动力性能维持在较好的水平上。为了解当前营运车辆动力性的现状，我们曾先后在不同地区的综合性能检测站对汽车的动力性进行了随机检测，现将检测结果归纳整理如下，期望有助于维持营运车辆的动力性处于良好的状况。3.1.1汽车动力性随运行里程的增加而逐渐衰退汽车的动力性是发动机和底盘传动系等总成及部件工作能力量化的体现。发动机和传动系固有的工作能力由设计确定，由制造形成，而在使用过程中逐渐丧失。这是由于组成发动机和传动系总成的零部件不可避免的会因相对运动而产生摩擦；因承受机械应力而引起变形和老化；因与周围介质互相作用而遭受腐蚀和氧化等，从而引起零部件的配合特性(如间隙的大小)、相对位置、接触状况等发生变化；进而逐渐削弱发动机和传动系总成的工作能力，甚至使其丧失工作能力。动力性的衰退便是发动机和传动系总成工作能力变差的外表征兆。实践已证明，汽车在使用过程中动力性的衰退是必然的，但衰退的进程是可以控制或减慢的。在相同的使用条件下，同型汽车动力性的衰退进程不但随累计运行里程的多少而异，而且还随使用水平的差异明显不同。图3-1和图3-2为用同一底盘测功机随机检测同型汽车在直接档时的驱动轮输出功率。图中曲线1为该型汽车发动机的外特性，曲线2为该型汽车在额定状况下直接档时的驱动轮的输出功率特性(理想外特性)。驱动轮外特性是指扣除了相应转速(车速)时的非发动机运转所必须的附件和汽车附件所消耗的功率、汽车传动系和底盘测功机传动系以及轮胎滚动阻力所消耗的功率后，在底盘测功机上应测得的相应发动机外特性工况下的驱动轮输出功率。曲线1和2分别为该型汽车具体车辆的实测直接档驱动轮外特性。图1和图2中发动机最大扭矩工况对应的车速分别是60km/h和38km/h左右，发动机额定功率工况对应的车速分别为89km/ h和85km/ h左右。被检车辆皆为营运车辆，均在平原地区运行。从图可见：图3-1 解放CA1090系列汽车实测驱动轮输出功率特性图3-2 东风EQ1090系列汽车实测驱动轮输出功率特性汽车使用过程中动力性衰退的标志是输出功率显著降低，随着车速的增加，输出功率的降低幅度增大，最大功率值向低速偏移，输出的最大功率均小于额定值。但输出功率与车速的关系未因动力性的衰退而改变，动力性衰退后的驱动轮外特性仍与发动机固有外特性的走势相似，即驱动轮的输出功率也随速度的增加而增大，功率达最大值后，随速度的进一步增加则输出功率迅速下降。由于各车辆的技术状况不同，故有的车辆在较高车速时输出功率才达最大值，而有的车辆则在较低车速时输出功率即达最大值，图中的曲线3和曲线4就分属这两种情况。而CA1090系列和EQ1090系列车型发动机和驱动轮外特性最大功率的对应车速应为89km/ h和86km/ h左右，但从图中可以看出实际测出的驱动轮最大输出功率对应的车速均小于80km/ h。同型号的不同汽车动力性衰退的幅度不相同，在同一使用环境(道路、气候、地理位置等)下，输出功率的减少除受维修后累计行程的影响外，主要取决于汽车的使用水平(驾驶操作、维修质量、运行材料质量等)。如图4中曲线3的车是1993年8月出厂的解放CA1091L2型货车，累计行程为42万km左右，大修后行程近11万km，而曲线4的车则是1993年5月出厂的解放CA1090KL2型货车，累计行程为40万km左右，大修后行程近10万km。曲线3汽车的出厂日期、累计行程及维修后行程均接近曲线4的汽车，但其动力性衰退的进程却慢于曲线4的汽车。图5中曲线3的车是1995年3月出厂的东风EQ140/47型货车，累计行程为32万km左右，大修后行程近10万km，而曲线4 的车则是1995车5月出厂的东风EQ1092F型货车，累计行程为19万km 左右，未进行过大修。曲线3汽车的出厂日期与曲线4汽车的出厂日期接近，而累计行程远多于曲线4的汽车的累计行程，但曲线3 的汽车经过大修，且维修质量较高，故其输出功率远大于曲线4汽车的输出功率，与该型汽车在直接档时的驱动轮的理论外特性相近。3.同车型系列不同厂牌汽车的动力性衰退进程在其它条件相同的情况下，完全取决于汽车的技术水平和制造质量的高低。由于图3-1和图3-2的样本太少，尚不足以据此判别同吨位级的不同型号和不同厂牌汽车的技术水平和制造质量对使用过程中动力性衰退所产生的影响。3.1.2在用汽车动力性合格条件汽车动力性合格的条件 VMMa (3-1) 或 VPPa (3-2)式中：VM额定转矩工况下校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比； VP汽车在额定功率工况下校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比；Ma车在额定转矩工况下校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比的允许值(%)；汽车类别汽车型号额定扭矩工况额定功率工况直接档检测速度VMkm/h校正驱动轮输出功率/额定扭矩功率VM %直接档检测速度Vpkm/h校正驱动轮输出功率/额定功率VP %额定值Mr允许值Ma额定值Pr允许值Pa载货汽车1010系列1020系列汽油车6075509065401030系列1040系列汽油车607550906540柴油车5575509070451050系列1060系列汽油车607550906540柴油车5075508070451070系列1080系列汽油车柴油车5075508070451090系列汽油车407550807045柴油车5575508070451100、1110系列1120、1130系列汽油车柴油车507045806540表3-3不同系列载货汽车额定扭矩与额定动率的百分比3.2发动机功率，驱动轮输出功率3.2.1发动机功率评价动力性的主要问题众所周知，汽车运动的动力来自于发动机，汽车整车动力性取决于该车发动机的输出功率。因此，国家规定了机动车“比功率”（比功率=发动机最大净功率/机动车最大允许总质量）作为机动车上牌注册的依据，以此来综合评价机动车的动力性能和确定与最大允许总质量相适应，有足够动力保证的最低限值9。发动机在不同工况，不同转速下有不同的输出功率，但一般在技术资料上给出有代表某一型号发动机动力性的指标是“标定功率”（也称额定功率）或“净功率”。发动机的“标定功率”是发动机不安装规定的辅件（如空气滤清器，风扇，发电机，消声器等），在规定的试验条件下测得的最大功率。车辆使用说明书或发动机标牌上给出和标明的就是“标定功率”值。发动机的“净功率”是指按实际用途带有工作所需的全部辅件，在规定的试验条件下测得的最大功率。目前，许多机动车使用说明书和发动机标牌上尚未给出这一指标数据。无论是发动机的“标定功率”还是“净功率”，发动机制造厂提供的数据都是在发动机未装上车之前，在实验室内试验台架（测功机）上测得的。那么，大量在用车辆发动机的功率测试和动力性评定，不可能从每一台车上将发动机拆下进行台架测试。正因为如此，在汽车不解体检测设备中就研制了“发动机无外载加速测功仪”。虽然这种设备可实现就车检测发动机的动力性，但一方面由于其测量结果容易受检测操作的人为因素影响，测试精度较低；另一方面由于型号繁多的发动机的等效转动惯量难以一一确定并列出，其测功转换系数就难以确定，因此，也就难以适应和测得每种型号发动机的准确功率值。此外，发动机输出功率的大小，只能表明发动机本身的动力性，不能完全表明传至驱动轮实际可供利用的有效功率，因为它没有考虑和包含传动系的机械效率，传动系的机械效率受传动系技术状况的影响，技术状况越好，传动效率越高，机械损失也就越小，在相同发动机输出功率的情况下，驱动轮的有效输出功率也就越大，汽车整车的动力性就越好。发动机功率是汽车动力性的基础。发动机不能输出规定的功率，汽车动力性将明显恶化，发动机的重要作用是显而易见的。但发动机能输出规定的功率，汽车驱动轮却不一定能获得相应的驱动力。若底盘传动系状况不佳，传动效率降低，功率损耗增大，驱动轮的驱动力就将相应降低。更有甚者，若离合器打滑就不能将发动机功率传输出去。又如，轮制动器或驻车制动器制动蹄片间隙过小，将额外损耗传输的功率也会使驱动轮得不到规定的驱动力。理论和实践均证明，发动机输出功率的多少，只能反映发动机的状况，反映发动机的动力性，它不能反映传动系的状况。用发动机输出功率作为评价汽车动力性的参数有很大的片面性，不能用它作为汽车动力性的检测参数。3.2.2驱动轮输出功率评价动力性的主要问题“驱动轮输出功率”是指汽车发动机输出的功率经传动系传至驱动轮后输出的可供汽车实际利用的有效功率。由驱动轮输出功率的数学表达式清楚地表明，驱动轮输出功率是汽车发动机和传动系工作过程的输出参数，输出功率的多少，完全取决于发动机发出的功率和传动系的传动效率，即取决于它们的技术状况。驱动轮输出功率减少是发动机和传动系技术状况恶化的外表征兆。发动机和传动系状况的微小变化，都会通过驱动轮输出功率的增大或减小表现出来。虽然驱动轮输出功率用做检测参数具有很强的信息性，很高的灵敏性，直观易懂。但是过于简单地只与汽车发动机和传动系的参数相关，从而显示出这个评价指标最大的不足，就是过于笼统，无法从细节处反映汽车动力性能的好坏。例如一辆越野车的驱动轮输出功率高于一辆轿车，但是桥车却拥有更高的最高车速和加速性能，在这种情况下，就很难判断究竟那辆车具有更好的动力性了。此外，驱动轮输出功率指标并不能与最高车速、加速时间、最大爬坡度所反映的指标相结合，以反映汽车动力性的衰退程度，以及在用汽车的动力性在二手车市场的价值。3.3影响汽车动力性的主要因素3.3.1结构因素的影响1.发动机的功率和转矩发动机功率越大，汽车的动力性越好。设计中发动机最大功率的选择必须保证汽车的最高车速。最高速度越高，要求的汽车发动机功率越大，其后备功率也大，加速爬坡能力越好。但是发动机功率不宜过大，否则在常用条件下，发动机负荷率过低，油耗必然增加。发动机转矩越大,在主减速器传动比及变速器档数一定时,最大动力因素较大,汽车的加速和上坡能力也强10。2.传动系参数 传动系对汽车动力性的影响取决于主减速器传动比、变速器档数与传动比等。(1)主减速器传动比 变速器处于直接档时，主减速器传动比i将直接影响汽车动力性能。对于变速器无超速档的汽车，主减速器传动比将决定汽车的最高车速和克服行使阻力的能力。(2)变速器档数与传动比 变速器档数增多，发动机在最高功率附近工作的机会增加，发动机的平均功率利用率高，后备功率大。3.汽车流线型 汽车流线型影响汽车的空气阻力系数，对汽车的动力性也有影响。因为空气阻力和车速的平方成正比，克服空气阻力消耗的功率和车速的立方成正比，所以汽车的流线型对汽车的最高车速影响很大。4.轮胎尺寸与形式汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动力轮的半径成正比。在良好路面行驶的汽车，由于附着力较大，允许用小直径的轮胎，可得到较大的驱动力。车速的提高可以用减小主减速器传动比来解决。轮胎尺寸与主减速器传动比的减小，使汽车质心高度减低，提高了汽车行驶的稳定性，有利于汽车的高速行驶。软些路面上行驶的汽车，车速不高，要求轮胎半径大些，只要是为了增加附着系数。轮胎形式花纹对汽车动力性也有影响。为提高汽车的动力性，应尽量采用滚动阻力较小的轮胎，如子午线轮胎。同时合理选用花纹，以增加道路与轮胎间的附着力。 5.汽车整备质量汽车整备质量对汽车动力性影响很大。除空气阻力外，其它行驶阻力都与汽车的质量成正比。动力因素与汽车整备质量成反比。因此。随着汽车整备质量的增加，其动力性变差，汽车行驶的平均速度下降。如果能减轻整备质量，则可见小汽车行驶的阻力，使汽车性能得到改善11。3.3.2使用因素的影响在实际使用过程中汽车受实际环境因素的影响，对汽车动力性影响较大，主要有以下几方面的影响：1.发动机状况发动机技术状况不良，其功率转矩下降，汽车的动力性下降，这是显而易见的。2.汽车底盘技术状况汽车传动系各传动元件的松紧与润滑前轮定位的调整轮胎气压制动性能的好坏离合器的调整传动系润滑油的质量等都直接影响汽车的动力性。 3.驾驶技术 熟练的驾驶适时和迅速换档以及正确地选择档位等，对发挥和利用汽车的动力性有很大影响。 4.汽车行驶条件 当汽车长时间在高温条件下工作，由于发动机过热，功率下降，致使汽车的动力性下降。当汽车行驶在高原地区或土路上时，不仅使滚动阻力增加，更主要的是由于附着系数减少，致使汽车的动力性大大降低。4提高汽车动力性的攻略现在有越来越多的车主不太满意原车的动力性，希望能够通过一些技术提升自己爱车的动力性。而且随着科学技术的迅猛发展，越来越多的新技术、新产品在汽车上得到了应用，使得汽车的各种性能不断地得到提升，提高汽车动力性的途径也越来越广阔。本文从汽车总成的结构设计、各总成之间的合理匹配、使用环节以及管理环节总结了目前提升动力性的大多数办法，并提出了一些新的改进措施。4.1汽车结构进一步优化汽油发动机燃油供给系统从传统化油器式燃油供给系统发展到电控燃油喷射系统的过程，其中还经历了机械式燃油喷射系统和机电混合式燃油喷射系统的发展9。电控燃油喷射系统则经历了由单点喷射到多点喷射，由缸外喷射到缸内直喷的发展过程。在燃油系统不断改进的过程中，发动机的动力性在不断提升，油耗在不断下降，尾气排放向着更加严格的指标发展。虽然电控燃油喷射系统技术已经发展得比较成熟，但如果对其进行合理的改装，仍然能够进一步增大发动机功率。加大空气流量，降低进气阻力。换装高流量的空气滤芯可降低发动机进气的阻力，同时提高发动机运转时单位时间的进气量及容积效率。如果想达到更好的效果，还可将整个空气滤清器改装为滤芯外露式滤清器，俗称“香菇头”（图4-1），以进一步降低进气阻力，增加发动机的进气量。 图4-1香菇头增压装置 改变进气道形状，增加进气的空气流动速度。进气道的改进可以从形状及材质2个方面来进行。改变进气道的形状，一是为了实现进气蓄压，以供急加速时节气门突然全开之需；二是增加进气的流速。改变进气道材质，对材质的要求原则上是不吸热和质量轻。目前汽车改装最常用的是碳纤维材质，其优点是具有不吸热的特性，缺点是价格昂贵。通常赛车会同时改进进气道形状和材质，并将空气滤清器一并转移甚至干脆拆除，将进气口延伸至车外，以便随车速提高增加进气压力，从而提高进气量，以求获得车辆动力性的最大提升。采用二次进气，提高容积效率。二次进气是除了从空气滤清器吸入的空气外，另外再利用进气歧管的真空压力差，从发动机PCV（曲轴箱强制通风）管路外接另一进气装置，导入适量的新鲜空气来到达到提高容积效率的目的。二次进气所能产生的动力提升效果最主要的是在节气门开度较小的低转速阶段，因为在节气门全开的高速阶段，空气大量进入使真空度降低时，二次进气装置所能导入的空气量相对来说就变得微不足道了。改进节气门，提升进气效率。节气门的改进方式有2种：通过更换动作更快的伺服电机对电子节气门进行改进；将单节气门改为多节气门，这是针对跑车、赛车而言，改进方法是在每个进气管各自装一个节气门，这种结构也称多喉直喷式。多喉式相比与单喉式充气效率提高很大，但改进成本也较大。加装废气涡轮增压装置（图4-2）。对于自然吸气式发动机加装废气涡轮增压装置，可以明显提升发动机扭矩及功率，使其增大20%30%，最高可达50%。加装废气涡轮增压装置需同时加装中冷器，这是由于空气在被压缩的过程中温度会升高，影响发动机的充气效率，而中冷器可以起到冷却空气的作用。此外，加装废气涡轮增压装置的发动机一般需要将活塞更换为锻造活塞，以适应气缸压力的增加。图4-2 涡轮增压装置增加发动机排量。通过镗缸来加大气缸的直径，然后更换一组与之匹配的活塞。增大发动机排量可以有效提高其功率，但同时耗油量及废气排放也会增大。增大多点燃油喷射系统中的压力，提高喷油量。调压阀是多点燃油喷射系统中的压力调节器，它负责保持燃油系统为喷油器提供一个固定的压力，这个固定压力越大，喷油器在相同的时间喷出的燃油量也越多。通过调节调压阀提高喷油器的喷油压力，进而使相同喷油脉宽下的喷油量增加5%10%。需要注意的是，通过这种方法增加喷油量后，必然导致混合气浓度增加，通常需要对发动机控制单元的控制策略进行修改，否则可能造成控制单元控制失准，并报故障码。此外，增大喷油压力需适度，压力超出规定值则会造成发动机工作不稳，甚至出现爆燃等现象。更换喷油器，提高喷油量。在发动机进行了大幅改进之后，如果高速时所需的喷油时间比发动机一个进气行程的时间还长，就会造成喷油器持续的喷油也无法提供足够的油量，这时就需更换更大喷油量的喷油器了。提高点火系统的点火性能，可以有效提高发动机燃烧效率，具体方法如下。将普通高压点火线改为高能量高压点火线（图4-3）。为了提高发动机点火能量，零件制造商专为改装车提供一种高能量高压点火线，即“矽导线”。这种高压点火线比普通高压点火线的内阻要低很多，点火电量通过性好，可以增加点火能量。图4-3 高能量高压点火线提高高压线圈的电压。通过改进线圈材质，或采用次级线圈与初级线圈匝数比值更大的点火线圈，均能产生更高的点火电压，并且能承受较高的电流输出负荷。点火电压的提高对增加点火能量有直接且正面的影响。更换高能火化塞。高能火化塞能承受较大的热负荷和机械负荷，并且可以适应更高的点火电压，使点火能量充足。如电极材料为铱合金的火花塞，可以承受极高温度而不被熔毁，且电极耐磨能力很强，使之寿命更长。在对汽车发动机进行改进时，当汽车的总质量、质量分配、空气阻力及轮胎滚动阻力等因素确定后，发动机与动力传动系统的合理匹配，对保证汽车的动力性和燃油经济性是非常重要的。汽车的动力性是由整车动力总成的性能决定的，虽然汽车的发动机在当中扮演了非常重要的角色，但是在发动机排量和输出功率相差不大的情况下，动力总成的配合情况才是决定汽车输出动力的最核心因素。对车辆的动力系统进行整体的优化，使发动机与变速器和主减速器合理配合，才能使发动机的输出功率充分地释放出来。从材料上减轻汽车整备质量。将车辆各总成改用轻质量的材料以减轻汽车整备质量，可以提高汽车动力性。例如，发动机机体采用镁铝合金，某些零部件使用钛合金材料，可以达到减轻汽车整备质量的目的。4.2发动机控制单元（ECU）的优化根据汽车在不同地区的使用要求，可以通过修改发动机控制单元的程序来增加发动机功率，达到提升汽车动力性的目的。汽车出厂时，厂家对于发动机控制单元的一些参数标定留有较大的可调整余地，改进发动机控制单元程序可以最大限度地挖掘出发动机的潜在能力。发动机控制单元的程序修改后，需要使用专用仪器进行路试检测，有条件的可以在电涡流测功机上进行检测，以便得到更精确的数据，待完全调校好以后再装车路试11。修改发动机控制单元程序的方法通常可以分为3种：第一种是通过换芯片、加装机板或者重新写入程序等方法，对原车发动机控制单元进行改进；第二种是不改动原车发动机控制单元，而是在其输出端连接辅助装置，从而改变原车电脑的输出讯号，达到不同的控制效果；第三种是更换功能更强大的发动机控制单元。可变电脑控制是指在一辆车上安装3块发动机控制单元，分别按照发动机低速、正常及最大功率输出3种运转状态设计程序，并按照实际需要，切换相应的控制单元工作。如果这3种工作模式采用1块控制单元来实现，程序控制难度将大幅增加，而当控制单元出现故障时，汽车就不能运行了，故从安全可靠的角度和易于实现的角度来考虑，采用3块发动机控制单元的设计更为合理。4.3加强对汽车的养护水平及时而正确的保养会使汽车的使用寿命延长，是保证行车安全和发挥汽车动力性的重要环节。维修企业在汽车保养过程中可以采取以下措施来保证服务的质量，并提高维修人员的保养技