汽车动力性能的评价标准.doc

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浅谈汽车动力性评价标准

摘要：

本文研究了汽车动力性评价的各种方法和评价指标，介绍了动力性评价的主要参数：

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、驱动力等相关评价参数；介绍了汽车的动力性衰退现象和汽车动力性评价的实验方法。

关键词：

汽车动力性评价指标加权系数优化设计

1汽车动力性评价的各种方法及评价指标概述

1.1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。

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。

1.2表征汽车动力性的参数

1.2.1汽车动力性评价指标

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。

1.2.1.1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：

1.2.1.2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。

1.2.1.3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。

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。

1.2.2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（N·m）或公斤·米（kg·m）。

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。

1.2.3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。

1.2.4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：

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。

1.2.5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。

1.2.7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：

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、目前汽车动力性评价的各种方法及评价指标存在的主要问题

通过对于表征汽车动力性参数的分析，对于汽车动力性的评价方法主要分为以下两个类型。

一是传统的汽车界常用的三大指标，也就是最高车速、加速能力、爬坡能力。

二是由功率这个参数来表征的汽车动力性，如发动机功率，底盘输出功率，驱动轮输出功率等。

下面介绍汽车动力性评价的各种方法及评价指标存在的一些主要问题。

2.1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。

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。

2.1.1汽车的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2-1和图2-2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3和4分别为该型汽车具体车辆的实测直接档驱动轮外特性。

图4和图5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2-1解放CA1090系列汽车实测驱动轮输出功率特性

图2-2东风EQ1090系列汽车实测驱动轮输出功率特性

1、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。

2、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