汽车使用性能与检测第三章动力性

1、第三章 汽车动力性能检测,第一节 汽车的动力性指标 第二节 汽车的驱动力 第三节 汽车的行驶阻力 第四节 汽车的驱动力平衡方程 第五节 汽车行驶的驱动与附着条件 第六节 汽车的驱动力行驶阻力平 衡图与动力特性图 第七节 汽车的功率平衡 第八节 装有液力变矩器的动力特性 第九节 影响汽车动力性的主要因素 第十节 发动机综合性能检测 第十一节 驱动车轮输出功率检测,汽车动力性（Vehicle Tractive Performance）,定义:汽车的动力性是指汽车在良好路面上行驶时，由汽车收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的使用性能。汽车的动力性越好，汽车运行的

2、平均速度就越高，汽车运行效率就越高。,第一节 汽车的动力性指标 Evaluation Criteria of Vehicle Performance,最高车速 umax Maximum Speed 加速时间 t Acceleration Time 最大爬坡度 imax Maximum Gradeability,最高车速，是指汽车在平直的、良好道路（混凝土或柏油）上所能达到的平均最高行驶车速。,加速时间评价方法 Acceleration time,原地起步加速时间： 由I或II档起步，以amax ，并考虑换档时间，一般用0400m或者0100km/h的时间表示原地起步的加速时间。 超车加速时间：

3、 以最高档或次高档，以amax加速至某一高速所用的时间。,爬坡能力的评价,以满载、良好路面上的imax来表示。 商用车30或16.5； 越野汽车60或31； 军车 45 轿车最高车速较大， 且通常在良好的市区道路行驶，可爬坡度很大。 有的国家要求汽车在常遇坡道上汽车必须保持的速度表明其加速能力。,ih/100100tan,第二节 汽车的驱动力（Tractive Force）,汽车动力传递路线： 发动机离合器变速器副变速器传动轴主减速器差速器半轴轮边减速器车轮,1离合器 2变速器 3万向传动 4驱动桥,汽车驱动力的影响因素,发动机的速度特性 传动系的机械效率 车轮半径,节气门全开或高压油泵供油齿

4、杆处于最大供油量位置时，发动机发出的功率pe、转矩Ttq与发动机转速n之间的关系曲线，称为发动机的外特性。,汽油发动机外特性曲线,传动系机械效率T,Pe发动机所发出的功率 Pt传动系中损失的功率,主要损失部件 变速器和主减速器(含差速器) 主要损失形式 液力损失和机械摩擦损失。 液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品种、温度、转速、油面高度等有关。,典型的传动系效率值,汽车传动系总成机械效率 46档变速器T =0.96 68档变速器T =0.95 传动轴T = 0.98 主减速器T = 0.96 (单级) T = 0.92(双级) 汽车传动系机械效率 轿车T=0.900.92 商用车T=0.82

5、0.85 越野车T=0.800.85,最高,最低,自由半径 r 静力半径 rs 滚动半径 rr= rs = r =s/(2n) S行驶距离，n转动圈数 欧洲车轮委员会 rr= Fd/(2) 其中:子午线轮胎 F=3.05 斜交轮胎 F=2.99,汽车的驱动力图,定义： 一般用驱动力与车速之间的函数关系曲线Ft-ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。 若已知外特性曲线、传动系速比、传动系机械效率就可求计算驱动力。,如何求？,第三节 汽车的行驶阻力,滚动阻力 Ff 空气阻力 Fw 坡度阻力 Fi 加速阻力 Fj,滚动阻力 Ff,定义：当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用和相应变形所

6、引起的能量损失的总称。,滚动阻力系数,车轮在一定条件下，滚动所需要推力Fp1与负荷W之比，即单位重力的推力：,滚动阻力 Ff,滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮载荷的乘积 Ff=Wf 只要知道滚动阻力系数和车轮载荷，就可以求出滚动阻力,滚动阻力系数的影响因素,车轮滚动的能量损失 1、轮胎变形硬路面上 2、路面变形软路面上 3、轮胎与地面的摩擦一般较小 滚动阻力系数是概括这三种损失的系数，它的影响因素有： 1、轮胎结构、材料 2、轮胎充气压力 3、行驶车速 4、径向载荷 5、路面的类型、表面状态、力学性质,空气阻力 Fw,定义：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。 分类：压力阻力和摩

7、擦阻力 摩擦阻力：空气粘性在车身表面产生的切向力在行驶方向上的分力 压力阻力：作用在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力,压力阻力的组成,形状阻力：主要与汽车的形状有关，约占58。 干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14。 内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽车内部，占12。 诱导阻力：空气升力在水平方向的分力，占7。,空气阻力的计算,Fw空气阻力（N） CD 空气阻力系数 A 汽车迎风面积 Ur 汽车与空气相对速度（km/h）,影响 Fw 的因素： CD 和 A 由于乘坐空间的制约A变化不大 但CD变化较大，195070年 CD =0

8、.40.6 1990年CD =0.250.40 概念车CD =0.2 CD大小对轿车（高速）汽车的性能影响极大 帕萨特 (Passat ) CD = 0.28,Click,坡度阻力 Fi,定义：汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力 计算公式： Fi=Gsin 当坡度不大时(1） m汽车质量（kg） du/dt行驶加速度（m/s2）,第四节 汽车的驱动力平衡方程,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,第五节 汽车行驶的驱动与附着条件,汽车行驶的驱动条件：, 等速行驶,加速行驶,无法开动或 减速至停车, 已知,汽车行驶的驱动条件,为保证汽车的驱动条件

9、，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,汽车行驶的附着条件,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 （ Adhesive force ）,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,因为驱动轮滑转则车辆不能行驶,在硬路面上，j主要取决于路面的种类和状况，也与车速有关。,路面 混凝土（

10、干） 混凝土（湿） 附着系数 0.70.8 0.50.6 路面 碎石 土路（干） 土路（湿） 附着系数 0.60.7 0.50.6 0.20.4,汽车的驱动与附着条件,驱动力不能超过附着力，只能小于或等于附着力，因此，为保证汽车正常行驶，轮胎与地面必须有良好的附着性能附着力足够大，地面才能允许驱动轮有足够的力克服行驶时的阻力。 即，附着力是一个限制界限。,影响附着系数的因素,路面的种类和状况 松软土壤附着系数小 坚硬路面附着系数大 轮胎的结构和气压 轮胎花纹 轮胎的磨损 轮胎的气压 汽车行驶速度,第六节 汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图,已知：汽车行驶驱动方程：,行驶方程式反映了汽车行驶

11、时，驱动力和外界阻力之间的普遍情况。 当已知条件：,便可分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速能力和爬坡能力。,驱动力与行驶阻力平衡图定义：,为了清晰地描述汽车行驶时受力情况及其平衡关系，通常将平衡方程式用图解方式进行描述，即将驱动力Ft和常见行驶阻力Fw和Ff 绘在同一张图上。,驱动力Ft,驱动力行驶阻力平衡图,根据驱动力行驶阻力平衡图，可以求出,1. uamax和部分负荷时的车速 2. 加速时间 3. 最大爬坡度,利用平衡图求加速时间,由汽车动力行驶方程式得： 根据不同行驶速度的驱动力与行驶阻力，可以得到加速度曲线：,a=F/m,加速度aj,汽车

12、加速度速度图,由运动学可知：,加速度倒数曲线,利用平衡图求爬坡能力,其前提条件是路面良好，克服 Fw+Ff 后的全部力都用于克服坡道阻力，即,汽车的动力特性图,利用汽车的驱动力行驶阻力平衡图，可以确定一台汽车的最高车速、加速能力和上坡能力，可以评价同一类型汽车的动力性，但不能评价不同类型汽车的动力性。不能单纯根据汽车驱动力的大小，简单判定汽车的动力性。 因此引入了汽车的动力因数。,动力因数D标志汽车单位重力所具有的克服道路阻力和加速阻力的能力，是表征汽车动力性的主要指标,代表汽车的最大爬坡能力,汽车以最高档行驶的爬坡能力与加速能力,最高车速,汽车动力性检测项目,加速性能检测 最高车速检测 滑行

13、性能检测 爬坡能力检测 发动机输出功率检测,路试，不适用在用汽车的检测,动态测功无负载测功,稳态测功有负载测功,无负荷测功（动态测功）,定义：动态测功是指发动机在节气门开度和转速等均为变动的状况下，测定其功率的一种方法。动态测功时，无需对发动机施加外部负荷，故称为无负荷测功或无外载测功。 原理：基于动力学的方法，当发动机与传动系分开时，将发动机急加速至节气门最大开度，此时发动机产生的动力克服各种阻力矩和本身运动件的惯性力矩，迅速达到空载最大转速。对于某一结构的发动机，其运动件及附件的转动惯量可以认为是一个定值，若发动机的有效功率越大，则运动部件的加速度也越大。因此，可通过测定发动机在指定转速时

14、的瞬时加速度或在指定转速范围内的平均加速度，加速时间，来确定发动机有效输出功率的大小。,按测功原理分类，无负荷测功可分为两类，测瞬时功率和测平均功率。 测瞬时功率：它是通过测量发动机曲轴的瞬时角加速度的方法来测定瞬时功率的。 只能得到某转速下的瞬时功率值，一般用来进行连续测量，得到发动机的外特性曲线。,测平均功率：通过测量发动机加速时间的方法来测定平均功率的。（P53 ，3-41）,一般:小型车的当量转动惯量在0.1-0.5之间 大货车的当量转动惯量在1.0-5.0之间,通常为最高转速的75,通常为怠速转速的150,Pm与t的关系,注意： 惯性系数I值的确定，对无外载测功至关重要，I值的内涵已

15、经完全超出发动机的转动惯量以如前述。仪器生产厂家提供的某些车型的I值多为发动机台架试验的总功率状态，即不带空气滤清器、冷却风扇和排气消音器，显然这一I值不能为检测站地汽车进行就车检测之用。因此，检测站测试必须使用有关部门提供的就车试验I值，即是同一机型也要注意是否有特殊的附件，如空调、转向助力泵、风扇的驱动力方式等等，也就是说，对同一底盘的各类型改装车，I值的选取必须慎重。,必须说明的是上述无外载测功的理论依据尚需斟酌，首先这一方法所测得的是发动机的加速性能，仅仅是动力性的一个侧面，而不是全部，因为。功率指标高的发动机其加速性能不一定优良。 但因无外载测功法简单易行，在设有测功设备或勿须严格要

16、求最终测试结果的情况下，例如作为同一台发动机调整前后或维修前后的质量判断，这是十分有效的。,无负荷测功测试方法：,检测仪器：发动机综合性能分析仪 检测步骤： 1、启动发动机，并预热到正常状态 2、预热测功仪。 3、按说明书连接传感器。 4、按说明书输入检测参数。 5、按说明书进行造作。 6、读取检测值。,驱动轮输出功率检测（稳态测功）,检测设备：底盘测功机 底盘测功机又称转鼓试验台，是一种室内检测设备，用以模拟汽车在实际行驶时的阻力，测定汽车的使用性能以及检测汽车的技术状况，诊断汽车故障。 分类：单滚筒、双滚筒。,驱动轮输出功率Pt,计算公式： 从公式可以看出，驱动轮输出功率是发动机和传动系工

17、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，即取决于他们的技术状况。发动机和传动系技术状况的微小变化，都会通过驱动轮输出功率的增加或减小表现出来。所以用它做汽车动力性评价指标，比较直观，且有很强的信息性和很高的灵敏性。,底盘测功机的结构,教材第7页,驱动轮输出功率检测原理,驱动轮输出功率检测方法,整车动力性检测工况： 驱动轮输出功率检测工况采用汽车发动机额定扭矩和额定功率时的工况。即发动机全负荷与额定扭矩转速和额定功率转速所对应的直接档车速构成的工况。 驱动轮输出功率限值：,依据标准： GB 18565-2001 GB/T18276-2000汽车动力性台架试验

18、方法和评价指标 检验前仪器及车辆准备 （1）车辆轮胎气压、花纹深度符合标准规定，胎面清洁。 （2）测量时发动机冷却水和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。 （3）如对同一辆车连续重复测试，准备风机对准车头吹风散热。,驱动轮输出功率检测程序,检测程序： （1）根据受检车型，在底盘测功机上设定检测速度VM或VP。 （2）待检测汽车空载，将驱动轮置于底盘测功机滚筒上，举升器下降，用挡车器挡住非驱动轴车轮，必要时通过钢丝绳将汽车尾部与地锚拉紧，前桥驱动车辆拉紧驻车制动并调整活动挡轮使其靠近车轮。 （3）关闭空调系统等非汽车运行所必须的耗能装置，启动汽车，逐步加速并换至直接档，使汽车以直接档的最低车速稳定运转。 （4）将油门踏板踩到底，测定VM或VP工况的驱动轮输出功率。,（5）测取读数。待汽车速度在设定的检测速度下稳定15 s后，方可记录仪表显示的输出功率值；实际检测速度与设定检测速度的允差为0.5km/h。 （6）在读数期间，扭矩变动幅度应不超过4%。 （7）按GB18276-2000 附录B（标准的附录）中表B1记录环境状态及检测数据。 并将输出功率修正为标准环境状态下的校正驱动轮输出功率。 （8）对VM或VP低于允许值的车辆，允许复测一次。 （9）检测结束，前桥