汽車發動機原理與汽車理論課程輔導要點
第十二章汽車的動力性
本章總要求：
1、各基本概念，評價指標；
2、行駛方程式並展開，式中各引數的含義、影響因素以及對動力性的影響；
3、結合驅動力--行駛阻力平衡圖，利用行駛方程式分析最高車速和最大爬坡度；
4、驅動-附著條件，附著係數的影響因素；
5、功率平衡圖，後備功率與動力性和經濟性的關係。
第一節汽車的動力性指標
汽車的動力性概念：汽車的動力性是指汽車在良好路面（混凝土或瀝青）上直線行駛時，由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度。p260
汽車的動力性評價指標：p260
1、最高車速uamax，單位km/h。最高車速是指在水平良好的路面（混凝土或瀝青）上汽車能達到的最高行駛車速。
2、加速時間t ，單位為s。常用原地起步加速時間和超車加速時間來表示汽車的加速能力。
3、最大爬坡度imax，汽車的上坡能力是用滿載（或某一載質量）時汽車在良好路面上的最大爬坡度表示的。最大爬坡度是指汽車ⅰ檔行駛時的最大爬坡度。越野汽車需要在壞路或無路條件下行駛，其爬坡度imax=60%（α=31°）；貨車在各種路面上行駛，要求具有足夠的爬坡度，一般在imax=30%（α=16.
7°）；轎車主要行駛在良好路面上，車速高，加速快，對它的爬坡能力要求不高。imax代表了汽車的極限爬坡能力，它應比實際行駛中遇到的道路爬坡度超出很多。
第二節汽車的驅動力
作用於沿汽車行駛方向上的外力有驅動力和行駛阻力。
一、驅動力ft：發動機輸出的轉矩經傳動系傳到驅動輪，產生驅動力矩tt，驅動輪在tt的作用下給地面作用一圓周力f0，地面對驅動輪的反作用力ft即為驅動力。單位為n.
驅動力的大小計算：
ttq —發動機轉矩與轉速的變化關係；ig—變速器傳動比；i0—主減速器傳動比；ηt—傳動系的機械效率。
二、驅動力的影響因素：
根據中的引數進行分析。
（1）發動機的轉矩特性 （2）傳動系的機械效率 (3)車輪的半徑 (4)變速器傳動比 （5）主減速器傳動比
ttq 發動機的轉速特性（發動機原理部分的內容，略）；
注意：進行動力性計算的時候，ttq指的時發動機的外特性
第二節汽車的行駛阻力
四種行駛阻力：滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力
滾動阻力和空氣阻力在任何條件下都是存在的。坡度阻力只有在上坡時存在，加速阻力只有在加速行駛時存在。
一、滾動阻力（重點）p266
1、滾動阻力的產生原因是由於輪胎的遲滯損失：彈性輪胎在路面上滾動時，輪胎在載入變形時所消耗的能量在解除安裝恢復時不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內部摩擦損失上，產生熱量，這種損失稱為輪胎的遲滯損失。（p266）
2、滾動阻力大小的計算：
ff——滾動阻力（n） g—車重（n），g =mg，f—滾動阻力係數
3、影響滾動阻力係數的因素（重點）p268-p270
與路面的種類；輪胎的結構、材料、胎壓，以及車速等有關。
路面：路面的型別、表面狀態和力學物理性質對滾動阻力係數有很大影響，不同路面的滾動阻力係數不同；水平乾燥的硬路面滾動阻力係數低，泥濘土路、乾沙路面、鬆軟路面的滾動阻力係數較高。
輪胎的結構、材料：一般子午線輪胎比斜交胎的滾動阻力係數低；合成橡膠比天然橡膠輪胎滾動阻力係數低，在軟路面上採用大直徑寬輪緣可以減少滾動阻力係數
輪胎氣壓：在硬路面上，輪胎氣壓高則輪胎的滾動阻力係數低；在硬路面上行駛的現代汽車，為了提高平順性及附著力，多採用低壓輪胎。
車速：車速較高時，滾動阻力增大，車速過高時會產生危險的駐波現象和爆胎。
二、空氣阻力（p270）
1、概念：汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。
2、組成：摩擦阻力9%和壓力阻力（形狀阻力58%、干擾阻力14%、內迴圈阻力12%、誘導阻力7%）
3、空氣阻力大小的計算：
fw—空氣阻力，n ；cd—無因次的空氣阻力係數 ；a —迎風面積,m2
ur —汽車與空氣的相對速度， km/h
三、坡度阻力（p272）
1、概念：汽車上坡行駛時，汽車重力沿坡道的分力稱為坡度阻力fi
2、坡度阻力大小的計算：
fi——坡度阻力（n） ；g—車重（n），g =mg ；α——坡度角
3、道路阻力=滾動阻力+坡度阻力
四、加速阻力（p272）
1、概念：汽車加速行駛時，需要克服汽車質量加速運動時的慣性力即為加速阻力fj
2、加速阻力大小的計算
fj——加速阻力（n）； m——汽車質量（kg）； ——行駛加速度（m/s2）
δ——汽車旋轉質量換算係數：
汽車加速行駛時，需要克服汽車質量加速運動時的慣性力，這就是加速阻力fj。汽車的質量分為平移質量和旋轉質量兩部分。加速時，不僅平移質量產生慣性力，旋轉質量也要產生慣性力偶矩。
為了計方便，一般把旋轉質量的慣性力偶矩轉化為平移質量的慣性力，計算時，用係數δ作為計入旋轉質量慣性力偶矩後的汽車旋轉質量換算係數。δ主要和飛輪的轉動慣量、車輪的轉動慣量以及傳動系的傳動比有關。
第三節汽車的動力方程
（重點）（p277）
第四節汽車行駛的驅動—附著條件
1、驅動條件（p277）
驅動力必須大於或等於行駛阻力，否則無法起步，行駛中的汽車將減速直至停車。這是汽車行駛的第乙個條件——驅動條件，是汽車行駛的必要條件。可以採用增加發動機轉矩、加大傳動比（換低檔行駛）等辦法來最大汽車的驅動力。
2、附著條件（p277-278）
附著力——地面對輪胎切向反力的極限值
驅動力（地面切向反作用力）不能大於附著力，否則會發生驅動輪滑轉現象，即這就是汽車行駛的第二個條件——附著條件，是汽車行駛的充分條件。
3、汽車行駛的驅動——附著條件(必要與充分條件) （p278）
4.影響附著係數的因素（p278）
附著係數主要取決於路面的種類和表面狀況、輪胎結構和材料、胎面花紋、行駛車速。
乾燥良好的硬路面(瀝青、混凝土路面)附著係數高；
子午線輪胎比斜交胎附著能力強，合成橡膠輪胎較天然橡膠輪胎有較高的附著係數，花紋細而淺的輪胎在硬路面上有較好的附著能力；花紋寬而深的輪胎在鬆軟土壤路面可得到較大的附著係數；低氣壓輪胎較高氣壓輪胎的附著係數高。
車速越高，輪胎與路面之間的附著係數降低。
第五節汽車的驅動力—行駛阻力平衡圖與動力特性圖
驅動力—行駛阻力平衡圖——在驅動力圖上畫出汽車受到的行駛阻力，即是汽車的驅動力—行駛阻力平衡圖，利用驅動力——行駛阻力平衡圖和行駛方程式，可以確定汽車在節氣門全開時汽車可能達到最高車速、加速能力和爬坡能力。（p282）
行駛方程式：
1.計算最高車速uamax （p282）
由上圖可知，第ⅴ檔的驅動力曲線與行駛阻力曲線的交點處對應的車速即為最高車速。
fi=0 ；fj=0 ；ft=ff+fw
已知汽車有關引數，即可求得uamax
2、加速最佳換檔時刻的確定：
從動力性角度出發：相鄰兩檔的加速度倒數曲線若有交點，在交點處換檔；否則在低檔用盡（發動機轉速達到最大）處換檔。這樣加速時間較短。
從經濟性角度出發：起步後盡快換到高檔，較省油。
3、最大爬坡度（第ⅰ檔的最大爬坡度）（p284）
第六節汽車的功率平衡
功率平衡圖——用縱座標表示功率，橫座標表示車速，將發動機功率與經常遇到的阻力功率對車速的關係繪製在直角座標圖上，就得到功率平衡圖。（p285）
後備功率——發動機功率與滾動阻力和空氣阻力消耗的發動機功率的差值是後備功率（p286）
後備功率與汽車動力性和燃油經濟性的關係：（重點）（p286）
後備功率大，動力性強，但燃油經濟性差。上圖中在ua』的車速下，可以選擇3個檔位，選ⅲ檔的後備功率最大，動力性最強，但燃油經濟性差；ⅴ檔的後備功率最小，動力性最差，但燃油經濟性最好，因為ⅴ檔的發動機負荷較大，燃油消耗率較低。
第七節裝有液力變矩器的動力特性
主要優點（起步容易，不易熄火，操作輕便，提高在鬆軟路面的通過性)
第八節影響汽車動力性的主要因素
（結合行駛方程式進行分析！）
主要包括五個方面的因素：（p291）
發動機的轉矩特性
主減速器傳動比
變速器的檔數和傳動比
汽車總質量
使用因素
第十三章汽車燃油經濟性
本章總要求：
1、基本概念；
2、影響汽車燃油經濟性的因素；
第一節汽車燃油經濟性的評價指標
1汽車的燃油經濟性的概念：在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的油消耗量經濟行駛的能力。（p303）
2汽車燃油經濟性的評價指標：汽車的燃油經濟性常用一定執行工況下汽車行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車行駛的里程來衡量。在我國評價用的單位是l/100km ，在美國為mile/gal(這個數值越大，汽車燃油經濟性越好) （p303）
第三節影響汽車燃油經濟性的因素(重點)
1）使用方面：（p309）
①正確的技術保養與調整汽車的調整與保養會影響到發動機的效能與汽車行駛阻力，所以對百公里油耗有相當影響。首先發動機要保持良好的技術狀況，如點火提前角、混合氣濃度等，其次在汽車底盤方面要加強對各總成的保養與調整，如滑行距離、制動系發咬、輪胎氣壓。
②駕駛操作技術採用高檔中等速度行駛可以節油。在行駛車速方面，汽車在接近於低速的中等車速時燃油消耗量qs最低 ；在檔位選擇方面，在一定道路上，汽車用不同排檔行駛，燃油消耗量是不一樣的。顯然，在同一道路條件與車速下，雖然發動機發出的功率相同，但檔位越低，後備功率越大，發動機的負荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高檔時的情況則相反。
③合理組織運輸掛車的應用，拖帶掛車後，雖然汽車總的燃油消耗量增加了，但以100t·km計的油耗卻下降了。拖帶掛車後節省燃油的原因有兩個：一是帶掛車後阻力增加，發動機的負荷率增加，使燃油消耗率b下降；另乙個原因是汽車列車的質量利用係數較大。
2）汽車結構方面（p311）
①汽車尺寸和質量縮減轎車總尺寸和減輕質量，可以減小行駛阻力而節油。輕量化、小型化和使用輕型材料，如鋁材和塑料，即質量利用係數增加。
②改進發動機發動機中的熱損失與機械耗損佔燃油化學能中的65%左右，顯然發動機是對汽車燃油經濟性最有影響的部件。主要途徑：提高現有汽油發動機的熱效率與機械效率；擴大柴油發動機的應用範圍；增壓化；廣泛採用電子計算機控制技術。
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