汽车理论第二章汽车的燃油经济性
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2第一章汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义,产生机理和作用形式。
定义:汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚 动祖力。
2)产生机理:由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载 变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损失, 即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时,地面对丰轮的法向反作用力的分布是前后对称的;当 车 轮滚动时,由于弹性阻滞现象,处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会 大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力,这样,地面法向反作用力的分 布前后不对称,而使他们的合力F Z 相对于法线前移一个距离a ,它随弹性迟滞损 失的增大变大。
即滚动时有滚动阻力偶 T f = F z.?a 阻碍车轮滚动。
3]作用形式:T f = Wf ,T f = T f /r1.2滚动阻力系数与哪些因素有关? 答:滚动阻力系数与路面的种类、 行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
1.3①=T5 +氓环侖一 244倍护十40 一沁金F TX44宣命13.解苦:1)(取四裆为銅)由眞—TqTq —^n >=> 巧一u —> nO.3 77rn行我阻力为幵■!■凡:=494.312+0.13U2由计算机作图有:幾本毬也可采用滞点法做圏:由发动就韓速雇口丽=fSOO/mim =4000/min ,职六个点分別我.人公式:2)⑴駅舟车速:有耳二丹+吒^>7; =494,312 + 0.13 1TJ? 分别代入S 和百公孔:T. *6.9*5^3*0.850377*03691h ,*=494312+013 K ———-——『弓 5,83*6.09⑵載大爬坡度:挂T 档时速度慢,Fw 吁怂略:100009000rac700060005D *4003000200010000367把耳的拟和公或也代入可得: n>4000 而 n max = 400()r/mm二 % =山377 ^0367*4^00 = 04.93 Km/hL0*5.^可I10 2D 30 JO 50 Ua(Km^h)喊廿打行帥羽卄平誓图=>耳=Emk(Ff +凡) nG心耳唤-0 n= 1 440-0.0 1=0.366L _ dr白 du gQT> — 于、U 时,= 1 + —瓦[» + —m r tnI 〕 l 1.798+3占98 卜 I 0.218*二0竽 *5^3^ *0启5 _ +IS(H)__t!36f + 38OO-1.12R耳 _ TJ3咕我IZ 存侖皿钟侖尸十和胸侖7阿孟由以上关系可由计算机作出图为;②用计算机求汽车用用档起步加速至70km/h 的加速时间*(3)克服策坡度时相应的附着辜评=」忽唯空气醜力樹滚动阻力得:Fi9 ・ ----- N___耳 all a19473)⑴缕制汽车行驶加速倒数曲戢(巴装货):40.0626U 0,366*3,2—— ---------------- —t J.o036/{注:栽雳时汽羣制U档起步加速不能至^Okm/h)由适动学可知:dt = — dua—t —[ -L/u —Aa]即加建时间可用计算机进行机分计算农出,且二一叫曲銭下两速皮间的画<1 欷就足通it此速度去件的加速时间。
第一章汽车的动力性1汽车动力性: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、所能达到的平均行驶速度。
2汽车动力性主要由三方面指标来评定:1)汽车的最高车速µamax:是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶车速2)汽车的加速时间t:表示汽车的加速能力。
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力原地起步加速时间指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,并以最大的加速强度(包括选择恰当的换挡时机)逐步换至最高挡后到某一预定的距离或车速所需的时间。
超车加速时间指用最高档或次高挡由某一较低车速权利加速至某一高速所需的时间3)汽车的最大爬坡度ⅰmax:是指Ⅰ挡最大爬坡度。
汽车的上坡能力实用满载(或某一载质量)时汽车在良好路面上的最大爬坡度ⅰmax表示的。
3汽车的驱动力:地面对驱动轮的反作用力Ft(方向与Fo相反)即是驱动汽车的外力,此外力称为汽车的驱动力。
4汽车驱动力公式Ft=5汽车驱动力图6汽车的行驶阻力的分类1)滚动阻力Ff2)空气阻力Fw(汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力)空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分压力阻力又分为四部分:形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力3)坡度阻力Fi(汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡度阻力)道路阻力:由于坡度阻力和滚动阻力均属于与道路有关的阻力,而且均与汽车重力成正比,故可以把这两种阻力合在一起称作道路阻力4)加速阻力Fj(汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力)7汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+Fi+Fj (N)Ff=Wf f-滚动阻力系数 W-车轮负荷Fw=C D Au a²/21.15 C D-空气阻力系数A-迎风面积m²u a-汽车行驶速度km/hFi=Gsinα G-汽车重力Fj=δm d u/d t δ-汽车旋转质量换算系数 m-汽车质量kg d u/d t 行驶加速度m/s²第二章汽车的燃油经济性1汽车的燃油经济性:在保证动力性的条件下,汽车以尽量少的油消耗量经济行驶的能力2汽车燃油经济性的评价指标:汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
第一章汽车的动力性1.汽车动力性指标:最高车速、加速时间、最大爬坡度2.加速时间表示加速能力:原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力:地面驱动轮的反作用力F t=T t/r=T tq i g i oηT/r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i oηT5.发动机转矩特性:节气门全开,发动机外特性曲线;节气门部分开启,部分负荷特性。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线:带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失:机械和液力损失9.自由半径:车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs:汽车静止时,车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr:车轮几何中心到速度瞬心的距离。
12.驱动力图:根据下列两个公式:Ua=0.377nr/i g i o F t=T t/r=T tq i g i oηT/r以及发动机外特性曲线,做出的F t - u a关系图,即驱动力图13.滚动阻力Ff产生的原因:轮胎(主要)、路面变形产生迟滞损失14.轮胎的迟滞损失:轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回,一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上,产生热量,这种损失称为轮胎的迟滞损失。
15.滚动阻力系数f:车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比,即单位车重所需的推力,Ft=Wf16.影响滚动阻力的因素:车速、轮胎结构、气压、路面条件、驱动力、转向17.地面切向反作用力Fx:是真正作用在驱动轮上的驱动汽车行驶的力,它的数值为驱动力减去驱动轮上的滚动阻力。
18.临界车速:超过后产生驻波现象,轮胎温度快速增加,大量发热导致轮胎破损或爆胎。
19.驻波现象:在高速行驶时,轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复,其残余变形形成了一种波20子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%~30%;21.气压:越高,轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小,滚动阻力也越小。
22.驱动力:Ft增大,胎面滑移增加,F f增大。
第二章2.1、“车开得慢,油门踩得小,就—定省油”,或者“只要发动机省油,汽车就一定省油”,这两种说法对不对?答:均不正确。
①由燃油消耗率曲线知:汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。
此时,后备功率较小,发动机负荷率较高燃油消耗率低,百公里燃油消耗量较小。
②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面,另一方面汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整备质量之比)大小也关系汽车是否省油。
,2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
提示:①采用无级变速后,理论上克服了发动机特性曲线的缺陷,使汽车具有与等功率发动机一样的驱动功率,充分发挥了内燃机的功率,大地改善了汽车动力性。
②同时,发动机的负荷率高,用无级变速后,使发动机在最经济工况机会增多,提高了燃油经济性。
2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线, 确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。
答: 无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系:a a u n A u ==0i nr 0.377i'(式中A 为对某汽车而言的常数 0377.0A i r=) 当汽车一速度'u a 在一定道路沙锅行驶时,根据应该提供的功率:T wP P ηφ+='P e由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为e n'。
将'u a ,e n'代入上式,即得无级变速器应有的传动比i ’。
带同一φ植的道路上,不同车速时无级变速器的调节特性。
2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性?提示: ①缩减轿车总尺寸和减轻质量大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。
为了保证高动力性而装用的大排量发动机,行驶中负荷率低也是原因之一。
②汽车外形与轮胎降低D C 值和采用子午线轮胎,可显著提高燃油经济性。
2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性?试举例说明。
第二章 燃油经济性作业1、已知某汽车的总质量m =9600 kg ,D C =0.7,A =52m ,传动系效率T η=0.86,若燃油密度为 0.82mL g ,发动机燃油消耗率为 260h kW g ⋅,怠速油耗为 0.28mL ,该车在滚动阻力系数 f =0.03 的水平道路上以速度a u =50h km 等速行驶1 km 后,以2.02s m 的减速度等减速制动到停车,计算确定该过程汽车的燃油消耗量(mL )。
解:1)滚动阻力功率kW2.3936000cos 5003.08.996003600cos =××××==αa f Gfu P 2)空气阻力功率kW75.5761405057.07614033=××==a D W Au C P3)坡度阻力功率kW 03600sin ==αa i Gu P 4)加速阻力功率kW 03600==dt dumu P a j δ5)发动机输出功率kW3.5286.00075.52.39)(1=+++=+++=j i W f T e P P P P P η 6)以速度a u =50h km 等速行驶1km 的燃油消耗量mL66.3315082.013.52260=×××==a s u bPs Q ρ7)以2.02m 的减速度等减速制动到停车的燃油消耗量mL 94.126.35028.0d d =××=∆=∆=dii d t u u Q t Q Q 8)整个过程汽车的燃油消耗量mL 6.33394.166.331=+=+=d s Q Q Q2. 已知某汽车的总质量m =9200kg ,D C =0.75,A =42m ,传动系效率T η=0.85,若燃油密度为0.75mL g ,发动机燃油消耗率为260h kW g ⋅,确定汽车在滚动阻力系数f =0.015、坡度角α= 15的上坡道路上以速度a u =30h km 等速行驶时的等速百公里燃油消耗量(100km L )。