机动车加速性能和加速时间计算

1、汽车的加速性能如何评价汽车的加速性能，相信每一位车主、准车主都很关心。实际上，汽车技 术性能指标上的加速性能只是一个参考值。 很多人都知道力、 质量与加速度加速 之间的关系， 但汽车的加速性能与很多因素有关， 有些网友希望在汽车发动机的 扭距、车量与加速度之间求得确定的关系， 这实际上是很困难的， 因为这三方并 不能代表问题的全部，简单的计算是包含很多误差的。一般来讲，在相同的车重情况下， 发动机的最大扭矩越大， 汽车的加速性能越好。 而在相同的发动机扭矩下， 车重越小加速性能越好。 但是， 这里忽略了很多可以 比较的因素。1、发动机的扭矩是随着转速的变化而变化的。所以，汽车的最大扭矩往往与转

2、 速同时标记，例如甲车最大扭矩 150牛顿米（ 4000转/分）、乙车最大扭矩 150 牛顿米（ 4500转/ 分），同样是 150牛顿米的最大扭矩，两车在发动机转速相同 的情况下，加速性能将有所区别。2、最大扭矩指标对应的是发动机的转速而不是汽车的速度。发动机输出的动力 要通过传动系统减速增扭，然后作用于驱动轮，才会产生汽车加速所需要的力。 不同车型的传动系统不同， 因此在发动机最大扭距相同的情况下， 加速特性也不 一定相同。3、发动机的动力不是全部用于汽车的加速。F=ma这个公式中的力F是合力, 包括路面阻力、风阻可能还有为增加汽车势能而需要克服的引力。由于有这么多因素在起作用， 又要用网

3、友能够理解的方式进行计算， 我只能在假 想的基础上回答这个问题： 设想汽车在平直路面上由静止开始做匀加速运动， 任 何时候所有阻力的综合效应相当于车重的 0.1 ，任何时刻阻力都与汽车的行驶方 向成 180 度，任何时候发动机的转速都相同。如果要求在 10秒内速度从 0加速到 100公里/小时，根据 V =at ，可以计算得到 所需要的加速度为2.778 （米/秒/秒），如果汽车的质量为1吨，根据F=ma计 算得到需要的平均驱动力为 2778牛顿，考虑阻力（ 1 000牛顿）的影响，实际驱 动力应是 3778 牛顿。由于加速路段的长度 S=at2/2=138.9 米，加速全程耗费的功 FS=5

4、24764.2 焦耳， 功率为 52476.4 瓦。如果在全过程中发动机的转速始终是 4000转/ 分（实际上不 可能），可以算得所需的扭矩为 52476.4/（4000*2*3.14159/60）=125.3（ 牛顿米） 。 如果前面的假设不变 ，由上述计算过程可知， 所需的扭矩与车重成正比。 即车重 增加或减少，所需扭距成正比增减。对于其他车重，网友可以自行计算。亠种计算汽车加速时间的新方法A New Method for Cakulatinj; Vehicle Accelerating Tim赴MAO Wu-hcrit LANCi Dc-huSchool of Automobile an

5、d Traffic Engineering , Jiangsu Universily ofScience and TechnologyZhenjiangJiangsu 212013* China)QIAN Jic-dong(Shanghai Aulomobile General Corporation,Shanghai,200025,China)exam;Abstract： Accelerating time is one of the most imp ortant dynamic properties of vehicles.ln the paper, a new metlwd tor c

6、alculating vehicle accclcruting lime is introduced which is in &ct a maihcnialic analytic one . As compared with the traditional nuineric integration method,it is more convenient and McunUc* Tlic living exam pic shown in the p apcr verifies that this method is satisfactory for normal vehicle des

7、ign .Key words： automobilcs；actclcration；timc；vakuluting method汽车加速性能是衡量汽车动力性好坏的東3指标之一.在车辆技术 设计阶段，通常需要进行加速性能的估算”以检件其设计产需的加速性 能是否符合设il任务WZ耍求汽乍加速性能的评价指标常采用原地起 歩加速时间和ffi平加速时间來表示.H前，这两个指标的计算方法大多采 用文献1所推荐的方法该方法需要來川计算机数值积分法才能秋得 上述评价指标的近似W,计算较麻烦且计算精度较差文中介绍的方法可 以避免原方法的缺点，计算精度也可以大大提高1超车加速时间的计算山丈献1知，超年加®

8、时间建指汽车在a好的平a路面上，凤速 小于3 m/s.以血接档或最高档行駛，车速从V,加速到乃所需要的时间. 此时，汽车的行驶平衡方程式为Pt=Ff+Fv+FjFl式中Ft汽车行驶时驱动轮上的驱动力，N 汽车行驶时的滚动阻力，V 扎一汽乍行坡时的帘代阻力，N 比汽车加速行驶时的加速阻力，N 由文献2知发动机输出转矩.NmK.发动机外特性修正系数K#发动机加速运转时输出功率修匸系数K,海拔髙度修正系数賂一发动机新旧修正系数 n汽平传动系机械效率H禽拔鳥度，kit）i.变速器对应档速比i主M速器速比R乍轮动力半径.m当发动机外特性llll线未知时，可以采用烈杰尔曼经验公式估算发动 机输出转炬匚与其

9、转速tb之间的关系碁公式为n Ml式中T.发动机垃大输出转矩Nm九发动机址人输出转矩时的转速.r/minr/minTp发动机眾大愉出功率时对应的输出转矩，Nm rip发动机输出41大功率时的转速， 发动机转速和汽车车速的对应黄系为n产9. 55oiiv/R式中 V车速，m/s现设Q 产 K屆 <1- H1O K，ny产（TzTp） /nrm）爼Q,-9.5E5i£/R分别将上式代入式（刃（3）.（心可）F 产T“Ql（5）THUarnF （T）由式(5八(6). (丁)可得Fi= 丁昨7(叫-(1理尸QlF厂Q mdv/dt=Fc-Ff-F式中5汽车旋转质曲转换系数 m汽牟幣车

10、总质晟，kg dv/dt汽车加41度，而又市文献t】知Ff=Wf=ngf(10)P厂1厂厂 274.1(11)由式(8) . <9) . (10). (11)可得dv/dt=Qi ET«-Qi (m-Qsv)rngf/Qt-CLvV <271. IQJ : / (6 m)3(12)戌卬 f汽千艰功PlUj糸数.对十货千取旅丫平川取 f=0. 007 6-0,000 056vG汽木的空气阻力系数h整牛:迎风附积,於K車丿J加速度冉设a=Tc-Qiria-O. 007 6ng/Qih=2QQ,n-0,000015 fiirig/Qic=Q.-(iA/ < 274* l&

11、#171;i)则式(12)可写为dv/dt-Q (a+hv-cv)/ (5 m)<Iv所以J叫y I应+加"=ff*(13)杳枳分农可得上述积分结果，即汽车从甘加速到出所需时间的计 算式为fii/i= i |" hiQi 7 ft- + 4(;<I y A* + 4fR 2n?； A/A： + 4ur Jrrp 十 h,J *4如 + 2心1 hm r=(11)y " + 4«£ 2 ri"| + ft2原地起步加速时间的计并山文献1 知原地起步加速时间是指汽车以第一档或第二档起步* 并以®大加速度逐步换至ffi

12、高档或次鬲档，fl达到臬一预疋车速所需的 时河+根上述建义.原地超步加速时间时计算式，原则上仍町來川式(13) *只*在积分过程中应考虑到5 . Qi a. h. c等参a均与变速 器质用档位有关.质以式(13)应采用分段积分，变为(式中VH、J 第i档的起始车速和终止车速.便用式(15)时，应先确圭笛档换档时的对应车速”由文献1可 知，体现最桂换档规律的换档车速可按下述方法确定：(1) 着相邻两档l/aj-v曲线有交点，则交点的対应牢速为换档车速.(2) 若相邻两档1/切T曲线无交点.则在低档运转到发动机最ffi转 速时所对网的车速应为换入高档的换档车速.通常第一档和第二档的lAb-v粕红存

13、在交点，其交点的对应车速V. 口J以通过解卜冽一元二次方榨求得匕坦占】(仏L I- 川 玄 恥I274»1 tfi心氏订2Q；QW伽屯左 _咕_ 0.(11)015 fw - -+小* ¥ Tg T Q汕 J ' '丈(忒中 Q 尸 KKOTIKJ 也 口lo/RQ：=9.55ia/RV车速，Cl/s£1发动机外特性修正系数陷亳虑到发动机厂提供的发动机曲性参数或外特性曲红通常足在发动 机试验台上，未带空气滤淸器.水泵、风扇，消声器、发电机竽条 件下测得的而在实际装车运行吋，发动机必须带上全部附件所以盂要 引入Kl來修1L 一殷Kl足随发动机转速上升

14、而增加的但足为积分方便. Kj可取为常数一般可取：汽油机KHt 85柴汕机，货车轻型平或轿午V0. 903.2加速时输出功率修正系数金由丁诳计算中采用的发动机特性参数或外特性冊线尼根据发动机在 台架试验+，相对梅富勺丁况，即保持水，机汕温度于规圧(內数值*且 往各个转速不变时测衍的而在实际便用时.发动机的丁况帘足不稳|£ 的尤其毘在加速时，发动机是在比流阀开度迅速加大，Hll轴转速违续由 低升岛的过程中I：作的，发动机的热状况.可燃混和气的浓度与台架试 验时的稳定丄况冇显著差异此时，发动机所能提供的功率一般要比稳 建工况时下降5%-8% 因此，取氐=6 920. 95.3.3海拔高度

15、修正系数瓦根据有关部门测定.禅拔高度加增加1 km,发动机功率会降低 11%13%.因此，JUK,=O. 1W0. 13.3.4发动机新IH修征系数KiKj应根据车辆技术状况的不同而取不同值一般新WKi=hO!人修 出厂个:取K.=0. 9：在用车取K.=0. 8-0. 75.3.5佟动系的机械效率q发动机所发出的功率几经传动系传至驱动轮的过S中，为了克服传 动系各部件中的爍擦，消耗了一部分功率，如以人我示传动系损失的功 率，则传泰的机械效率为n =(P-Pl) /Pe=l-Pi/Pe.传动系的效率可在号 门试验台上测得*它受到多种因素的影响而右所变化，但为枳分方便” 可把它看作一个常数，一般

16、可収：轿车 n =0.90, 92 货乍、容不n =0飞20川54计算实例已知某一国产大客车的有关技术参数为：发动机额定输出功率是99.3 kW/(3000 Mmin)；发动机额定输出转矩是353 Nm/(1300r/miO：整车大总质量为U 680 kg：变速器連比为igi=7.312,心尸4-31, 1曲二£45 ig<=L54,谄二 1.0主减速器速比为i尸7. 24fi车辆迎风面积为A二反 757tii车轮滚动半径为R二0. 4Sm车辆临气肌力系数为G=0- 6整车传动系传动总效率取旋转质S转换系数5可表示为6 -L03+0. 041/另外，在此讣算中取KfO. 9,

17、VO. 93. VO. 12. K,= 1.0海拔®度H=50in.已知该发动机的址低稳定转速为500r/inin*转速为3750r/Tnin,求该车从原地起步加速到bOkm/h所需的时间，以及该车以嚴I岳档ff驶从 15kiti/h加速到60km/h所需的时间.先求该车从原地起步加速到6tJkm/h所需的忖间你应注意三个问 题：(I)起步牢速的确定起步平速不是零而应是头档对应发动机最低 稳宦转速的车遼.本题中，由公式何)®得：v=l. 7klD/h.至丁从零加速到 最低稳定车速的时间，一般可按13笄佔算，木题取1.5轧(2确定短档的1/引Titll线有无交点此问题可以利用

18、公式( 确定.将木题冇关参数代入式(16),可得本题各档的1/arv曲线在500- S7B0r/niin转速范刖内均无交点(3) 确定各档的换档车速上文已述.档的换档车速应按下述方法 确定：如相邻档的1/%-¥曲线仃交点.则交点的对应车速为换档车速. 如相邻档的1/arv曲线无交点，则在低档加速到发动机a高转速时的対 应车速应为换入高档的换档咋速木題因为各档的l/aj-v曲线在加0 3750 r/niLn转速范阳内均无交点.所以各档都应是低档加速到发动机 S高转速时换入高档山公式(4)可求得对应#档的换档年速，见衣L 解决上述问题后，即町根据式( 和C14J求得治 见表1农1同时给出了按传统数値积分方法计算御到的加速时间，以供比 较*表1加速时间的计算結果档位Vii (km/h)Vi2(km/h)t (s)新力法传统方法起步0L7L51*51L712. K4.3丄3212*821,73. 63.632k 73& 28.79. 1438.260.017.620.9令'il （