汽车理论知识

1、第三章 汽车理论知识学习要点知识点1.能正确描述发动机的有效性能指标2.能简单叙述发动机换气过程与燃烧过程3.能正确叙述汽车的行驶阻力4.能正确叙述汽车燃料经济性指标5.能正确叙述汽车跑偏与汽车侧滑的原因技术点1.会计算发动机的有效功率2.会分析汽油机负荷特性曲线3.会分析汽车燃料经济性评价指标4.会分析汽车制动性评价指标3.1 发动机工作过程和性能 发动机是汽车的动力源，是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。汽车发动机的作用是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能，对外输出动力。 在发动机的工作过程中，能量的转换时通过气缸内气体的压力、温度的变化来实现的。在工程热力学中，把实现热能与机械相互转化

2、的工作物质称为工质，工质可以是燃料、空气、或者是两者相混合的混合气体。3.1.1 发动机的实际循环 1.实际循环 四冲程发动机是由曲轴旋转两圈完成一个工作循环，分为进气、压缩、燃烧、膨胀、排气的五个过程。每一循环都从吸入新鲜气体，经过压缩、燃烧释放出热量，膨胀推动活塞作功，排出废气，再进行下一次循环。 通常将工质在气缸中的实际工作情况用气体压力P随气缸工作容积V而变化的图形表示，称为示功图（P-V图），当进行了一个工作循环时，则的P-V图上表示出一根封闭的曲线。（1）进气过程（ra线） 进气门开启，排气门关闭。随着活塞由上止点向下止点移动，首先是上一循环留在气缸中的残余废气（其压力Pr高于大气

3、压力Po）膨胀，压力由排气终了压力Pr降至Pr¡®（Pr¡®低于大气压力Po），然后新鲜气体被吸入气缸。 （2）压缩过程（ac线） 进排气门均关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质被压缩，温度和压力上升。压缩过程的作用是增大工作循环的温度差，以获得最大的膨胀比，提高热功转换效率，为迅速完成燃烧创造条件，且压缩后气体的高温是保证柴油机燃料着火的必要条件。（3）燃烧过程（cz线） 此时进排气门均关闭，活塞位于上止点附近。燃烧过程的作用是将燃料的化学能转变为热能，使工质的压力、温度升高。放热能越多，放热能时越靠近上止点，热效率越高。因此，要求燃烧过程正常、完

4、全、及时。（4）膨胀过程(zb线) 进排气门仍关闭，高温、高压气体在气缸内膨胀，推动活塞由上止点向下止点移动，气体容积不断增大，压力与温度均降低。燃烧气体所积聚的内能，在膨胀过程中被转变为机械功。（5）排气过程（br线） 进气门关闭，排气门在b点开始开启,废气迅速排出.当活塞由下止点向上止点移动时，继续将废气排出缸外。2.循环的指标功 图3-1-1或图3-1-2中的封闭曲线分别构成了两个封闭面积。bczbb表示发动机内工质对活塞做功，是正功，成为循环的指示功。而下部封闭面积brab是进、排气过程消耗的能量，是负功，或成为泵气损失。因此，通过一次循环发动机所做的有用功应当是上部阴影面积bczbb

5、与下部面积brab之差。如果泵气损失包括在发动机的机械损失内，可以只用阴影部分表示指示功。3.实际循环的热效率 燃料在发动机中燃料所放出的热量，一般只有25%-40%转化为有效功，其余的热量则以各种不同形式耗散。因此，在整个实际循环中，工质燃烧放出的热量Q不可能全部转换为指示功。所以，发动机实际循环的热效率总是小于1。发动机实际循环的热效率： i=Wi/Q 式中：Wi发动机工作循环的指示功，kJ； Q为得到指示功Wi所消耗的燃料的热量，kJ。 上述热效率称为指示热效率。 实际情况表明，发动机的热效率是不高的，它的大致范围是：汽油机，柴油机。3.1.2 发动机的有效性能指标 发动机的性能指标包括

6、指示性能指标和有效性能指标。发动机的指标性能指标是以工质对活塞作功为基础建立的，用来评定工作优劣的指标。发动机有效性能指标是以曲轴输出的净功率为基础建立的指标，用以评定整个发动机的性能。有效性能指标包括有效功率Pe（kW）、转矩Te（N·m）、平均有效压力Pe（kPa）、有效耗油率ge(g/kw·h)、标定指标。3.2 发动机特性 发动机性能指标随调整情况和使用工况而变化的关系，称为发动机特性，通常用曲线表示，称为特性曲线。其中，发动机性能指标随调整情况而变化的关系，称为调整特性，例如汽油机的燃料调J整特性、点火提前角调整特性、柴油机喷油提前角调整特性等；性能指标随使用工况

7、而变化的关系，称为使用特性，如速度特性、负荷特性等。通过分析特性曲线表示，重点讲述发动机的使用特性（速度特性、负荷特性）。3.2.1 汽油机特性1.汽油机速度特性 研究汽油机速度特性的目的在于找出汽油机在不同的转速情况下，节气门全开及部分开启情况下，其动力性和经济性的变化规律，确定发动机的最大功率Pemax，最大转矩Temax和最小燃料消耗率gemin时的转速，从而可以确定汽油机在不同的行驶工况处于的最有利的转速范围。节气门开度保持不变，发动机有效功率Pe、转矩Te、燃料消耗率ge、随发动机转速n变化的关系叫做发动机的速度特性。表示这一关系的曲线，称为速度特性曲线。节气门全开的速度特性叫外特性

8、。节气门在部分开度下测得的速度特性，称为部分速度特性，外特性代表了发动机所能达到的最高动力性和经济性，是发动机的重要特性。发动机作外特性实验时，不装风扇、空气滤清器、散热器、消声器、空压机等。如果装上附件所作出的特性叫使用外特性。（1）外特性曲线分析 图3-2-1所示为BJ492汽油机的外特性曲线。（2）汽油机的工作范围和转矩储备系数 发动机的工作范围是指在汽车稳定行驶时，发动机的转速范围。就是说，在nm到nB区间，节气门保持某一开度不变，发动机有能力“自动”调节转矩来适应汽车外界阻力的变化，不需要驾驶员频繁地改节气门开度或换挡。 汽车的行驶阻力总是在不断变化的。为了表示汽车发动机在节气门全开

9、情况下对外界阻力矩的适应能力，常用转矩储备系数作为发动机克服外界阻力能力的评价指标： =（Temax-TB）/TB100% 式中：Temax最大转矩； TB标定工况下的转矩。 Temax愈大，TB愈小，则愈大，汽车对外界阻力的适应能力愈强。 对于载货汽车，它对各种道路条件的适应性要求高，因此应选用转矩储备系数较大和nM的数值较低的转矩特性。市内公共汽车对加速性能要求高，要求较大的转矩储备系数。对于中、高级轿车，需要增大高转速下的转矩，以提高在高车速下的超车能力，因此最大转矩Temax应出现在较高转速下。2汽油机负荷特性 发动机工作时，若转速保持一定，其经济性指标随负荷而变化的关系称为负荷特性。

10、（1）汽油机负荷特性 当点火提前角调整为最佳，汽油机保持在某一转速下工作时，逐渐改变节气门开度以适应外界负荷，每小时耗油量GT和耗油率ge随功率Pe（或Me、Pe）而变化的关系，称为汽油机负荷特性。汽油机的负荷调节是靠改变节气门开度，从而改变进入气缸的混合气数量来适应负荷的变化（称为量调节），负荷特性又节流特性。图3-2-2所示为6100Q型车用汽油机在某一转速下的负荷特性。1）GT曲线 当汽油机转速一定时，每小时燃料消耗量GT主要取决于节气门开度和混合气成分。节气门开度由小逐渐加大时，充入气缸的混合气量逐渐增加，GT随之上升；当节气门开度增大到约为全开时的80%以后，加浓装置开始工作，混合气

11、变浓，GT上升的速度加快，曲线变陡。GT是递增曲线。2）ge曲线 油耗率曲线ge与GT曲线不同，存在一个最小值。当发动机怠速运转时，机械效率m=0，功率完全用于克服发动机自身的摩擦损失，油耗率可以认为是无限大。随着负荷增加，泵气损失所占的比例减小，机械损失所占的比例也相应减小，因此使ge逐渐减小。当节气门开度接近全负荷时，由于化油器的省油器加入工作，混合气加浓，提高了有效功率，使燃烧不完全正确，ge曲线愈平坦愈好，这样在各种负荷条件下，发动机的经济性才不会差别太大。 3.2.2 柴油机特性 1柴油机速度特性 当柴油机的油量调节机构位置保持不变，柴油机的有效指标Pe、Te、ge、GT，随转速n的

12、变化关系称为柴油机速度特性。当油量调节机构固定在标定功率的供油量位置时，称为外特性。固定在小于标定功率供油量的任何位置的速度特性称为部分速度特性。东风EQ6102-1型柴油机外特性曲线如图3-2-3所示。 柴油机的转矩曲线Te都比汽油机平坦，转矩储备系数较小，为5%-10%，柴油机对外界阻力变化的适应性较差，将使换档次数增多。因此在一些车用柴油机的调速器内装有校正弹簧（转矩校正器），能在负荷增大、转速下降时，使供油量自动增加，以提高转矩。采取这样的措施后，转矩储备系数可提高到15%-20%。功率Pe曲线：由于不同转速时Te变化不大，在一定转速范围内，Pe几乎随转速n上升成正比的增加。耗油率ge

13、曲线：柴油机外特性的ge，变化趋势与汽油机相似，也是一凹形曲线，由于v随转速n的变化比较平坦，使ge曲线凹度较小；由于此致的压缩比高，其最低耗油率比汽油机的20%-30%。2柴油机调速特性 柴油机在运转中保持转速稳定是非常重要的，而只有当柴油机发出的转矩与外界阻力矩相平衡时，才能保持稳定运转。由上节中知柴油机全负荷速度特性的转矩Te=f(n)曲线比较平坦，柴油机运行时，如果保持油量节气机构位置不变，柴油机发出的转矩就按速度特性变化，当外界阻力矩R变化时，将引起转速大的变化。阻力矩由R1增大到R2时，柴油机转速将从n1降到n2，由于转速急变，使运转极不稳定。要使转速稳定，就必须人为的控制供油量来

14、适应外界负荷变化，这不仅使驾驶员疲劳，而且恢复稳定较慢。汽油机则不同，当R增大时，转速变化较小，能自动的发出较大的矩克服阻力矩，具有自动保持稳定运转的能力。由此可见，柴油机的工作稳定性较差。另一方面，当柴油机突然卸去负荷时，由于Me曲线平坦，转速急剧上升，循环供油量随n上升而增加，进一步使转速上升直至超过标定转速，使发动机失去控制发生飞车事故，造成机件损失。汽油机的转矩特性决定了其超速不会过大，且运动件轻巧，短时超速危害不大。因此柴油机上必须设置防止超速的装置。发动机的怠速运转工况是很频繁的，如起动、暖车、中途停车等。由于结构特点不同，柴油机在怠速运转时极不稳定，易熄火。汽油机的怠速较稳定。所

15、以柴油机需设置保证怠速稳定的装置。 综上所述，为保证柴油机的工作稳定性、防止 高速飞车和怠速熄火，必须装置调速器。调速器可根据负荷变化，自动调节喷油泵供油量，使柴油机在一定转速范围内稳定运转。调速器有全程式和两极式两种。调速特性是指调速器起作用时，柴油机性能指标Me、Pe、Ge、GT等随转速或负荷变化的规律。3.柴油机负荷特性 图3-2-5中GT是每小时的燃料消耗量，由每循环供油量g所决定。当转速一定时，负荷增加，供油量相应增加。因此随着输出功率的增加，GT曲线是呈上升趋势的。 3.3 汽车的动力性 汽车的动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的一种性能，它直接影响汽车的平均技术速度。汽车行驶的

16、平均速度越高，汽车的运输生产率越高，所以要提高汽车运输生产率，首先要提高汽车的动力性。 3.3.1 车的动力性评价指标 汽车的平均行驶速度是汽车动力性的总指标。汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定，即最高车速、加速性能和上坡性能。（1）汽车的最高速度（V amax） 最高车速是指汽车满载在平直良好路面（混凝土和沥清）上所能达到最高行驶速度。对于长途运输车辆的平均行驶速度的影响较大。（2）汽车的加速能力 汽车加速能力是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶的能力。它对于市区车辆的平均行驶速度有很大影响，特别是轿车对加速时间成尤为重视。加速能力在理论分析中用加速度j来评定，而在实际试验中常采用下面二

17、种方法评定。 1）最高档和次高档加速性能 也称超车加速性能，它是汽车用最高档或次高档由某一预定的中速全力加速至另一预定高速时经过的时间或距离来评定。 2）起步连续换档加速性能 也称原地起步加速性能。它是汽车以起步档起步，并以最大的加速度且选择恰当的换档时刻逐步换至最高档后，加速到某一高速（80%V amax上以）所需时间与距离来评定。（3）汽车的上坡能力 汽车的上坡能力对于在山区行驶车辆的平均行驶速度有很大影响，通常用最大爬坡度来评定。最大爬坡坡度imax是指汽车满载时用变速最低档位在良好路面上等速行驶所能克服的最大道路纵向坡度。在坡度不长的道路上，利用汽车加速惯性能通过的坡度称极限爬坡度。在

18、各车型中，越野车的imax最大，货车次之，轿车一般不强调爬坡度。3.3.2 汽车的驱动力 要确定汽车动力性指标，首先必须对汽车的受力情况进行分析。因为汽车沿行驶方向的各种运动状况，是由作用于汽车行驶方向的各种外力作用的结果。作用在汽车行驶方向的外力有汽车的驱动力和行驶阻力。 1、汽车驱动力的产生 汽车发动机产生的转矩Te，经过汽车传动系传到驱动轮上，此时作用于驱动轮上的转矩Tt便产生一个对地面的圆周力F，根据作用力与反作用力原理，地面也对驱动轮一个反作用力Ft，Ft即是驱动汽车的外力并称之为汽车的驱动力，如图3-3-1，其数值大小为： Ft=Tt /r N 式中：Tt作用于驱动轮上的转矩，N&

19、#183;m； r车轮半径，m。 若发动机输出的有效转矩为Te，变速器的传动比为ig ，主减速器传动比为io，传动系的效率为nT，则在驱动轮上得到的转矩Tt为:Ft = Tei gi onT 对于装有分动、轮边减速器和液力传动等装置的汽车，上式应计入相应的传动比和机械效率。 Ft = Tei gi onT /r N 由上式可知，汽车的驱动力与发动机的转矩、传动系的各传动比及传动系的机械效率成正比，与车轮半径成反比。驱动力F随发动机的转矩T的增大而增大，当发动机的转矩达到最大转矩时，驱动力也达到最大驱动力，即 Ftmax=Temaxigio nT /r2.附着力和附着系数 由上可知驱动力Ft与发

20、动机转矩Te成正比。但实际上Ft不能随Te无限制地增长，驱动力的极限值还受到轮胎与路面的附着情况的影响。在容易打滑的路面上，即使加大节气门开度，开始也会出现驱动力过小，车轮打滑，汽车不能前进的现象。地面对轮胎的切向反作用力的极限值称为附着力F，地面给驱动轮提供的驱动力的最大值受到附着力的限制，就是说 Ft F 根据试验，在硬路面上附着力大小与驱动轮法向反作用力Z成正比。 F=Z 叫做车轮与路面间的附着系数。附着系数值与轮胎的花纹、胎压、路面类型、路面干湿状况以及行驶车速等有关。轮胎气压愈低，轮胎与地面的接触面积愈大，因此附着系数值提高。3.驱动力图（1）如果驱动轮不滑转，在某一档位下，发动机输

21、出一定的转矩和转速，就会使汽车得到相应的驱动力和行驶速度。在发动机使用外特性曲线上确定一个转矩点（Te、ne）就可以计算出对应的驱动力和车速点(Ft、va)。根据与Te对应的发动机转速ne，可计算得到相应的汽车行驶速度。使用同一档位的若干个汽车驱动力行驶速度点，可以作出该档的驱动力曲线图，各档的驱动力曲线组成了汽车的驱动力图。（2）汽车的驱动力图 表示汽车驱动力与车速之间函数关系的曲线，即F-V。曲线，称为汽车的驱动力图。它直观地显示了驱动力随车速变化的规律。对应于不同的档位，有不同的驱动力曲线。在发动机使用外特性曲线，传动系传动比、传动系效率、车轮半径等参数已知或确定后，可作出汽车的驱动力图

22、，如图所示。3.3.3 汽车的行驶阻力 汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自地面的滚动阻力Ff和来自空气的空气阻力FW。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力滑沿坡道的分力Fi，称为坡度阻力。汽车加速行驶时还需要克服其惯性力Fj，称为加速阻力。因此汽车行驶的总阻力为： F=Ff+FW+Fi+Fj 上述诸阻力中滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的。坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶时就没有加速阻力和坡度阻力。1滚动阻力 滚动阻力是指汽车车轮滚动时，主要由于轮胎和地面变形造成的阻碍运动的力。图3-3-3表示出汽车滑行时滚动阻力的位置和方向。汽车行驶时，滚动阻

23、力的产生原因如下：（1）道路塑性变形损失 车轮滚动时会推移土壤，轮胎与路面之间产生摩擦，封受挤压产生塑性变形等都要消耗一定的能量。（2）轮胎弹性迟滞损失 汽车行驶时，使轮胎在径向、切向及侧向都会产生变形，并处于变形、恢复的循环中，其中有一部分能量要消耗在轮胎组织的内摩擦上，称为弹性迟滞损失，使轮胎发热，并向大气散发出热量。（3）其它损失 汽车行驶时还包括从动轮轴承、油封处的损失，悬架零件间的摩擦和减振器内的损失等。 综上所述，滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，由于两者相互作用而产生相应变形所产生的能量损失的总称。 汽车在松软路面上行驶时，滚动阻力主要是由路面变形引起的； 汽车在硬路面上行驶时，滚

24、动阻力主要是由轮胎变形引起的。 汽车总质量愈大，汽车要克服的滚动阻力愈大。设汽车的滚动阻力为Ff（N），车重为G（N），则在平路上的关系式为： Ff=fG(N)式中：f滚动阻力系数。它表示单位车重受到的滚动阻力。 汽车在坡道角为a的坡道上，车重给路面的正压力变为G·cosa。坡道滚动阻力 Ff=fG·cosa 滚动阻力系数f值由轮胎的结构参数和道路的性质所决定。轮胎气压愈高，道路愈平整、坚实，滚动阻力系数f值愈小。滚动阻力系数还受车速的影响，当车速小于50km/h，f值变化不大，可以认为是常数。当车速大于50km/h，在良好路面上轿车可用下式估算其滚动阻力系数： F=f50

25、1+0.01(va50) 载货汽车可用下式估算其滚动阻力系数： F=f50+0.000056va 式中：va车速，km/h f50车速小于50km/h的滚动阻力系数。 在车速较低时，滚动阻力构成了汽车行驶阻力的主要部分。当弯道行驶时，轮胎发生侧偏现象，滚动阻力会有较多的增加。2.空气阻力 汽车行驶时受到空气作用力在行驶方向上的分力，称为空气阻力。空气具有一定的粘度，会与行驶的车身产生摩擦阻力；另一方面，当汽车行驶时，会挤压前部的空气，并在汽车后面会形成一定程度的真空，产生涡流。图3-3-4表示汽车受到的空气压力和空气摩擦力的情况。图3-3-5表示汽车行驶引起空气扰动和涡流的情况。 通过大量的试

26、验研究得出：在不太高的车速范围内，空气阻力FW与迎风面积A、空气阻力系数CD，空气相对于汽车的速度v有下列关系： FW=CDAV2/21.15 N 式中： v空气相对于汽车的速度，当风速为0时，就是车速km/h； A迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积，m2； CD空气阻力系数。 空气阻力与车速的平方成正比，车速提高一倍，空气阻力提搞到四倍。在高速行车时，发动机的大部分功率都消耗在克服空气阻力上。而当车速小于30km/h时，空气阻力甚至可以略去不计。汽车的外形对空气阻力产生很大的影响。图3-3-6示出各种外形的汽车的空气阻力的比较。 驾驶员在使用中应注意不要随意增加破坏车身流线形的机件。货物装载

27、时尽可能使外形平滑过渡。使用篷布覆盖有助于减小空气阻力系数。 3.坡度阻力 当汽车上坡行驶时，汽车重力在平行于路面方面的分力，称为汽车的坡度阻力，用Fi表示，如图3-3-7所示。 Fi与汽车重力及坡度角的关系为 Fi=Gsin N 道路坡度常用坡高与底长之比的百分数来表示。即 i=h/s×100%=tg 当a10º50º时，可认为 sintgi 故FiGi4.加速阻力 当汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，就是加速阻力Fj。为便于计算，通常把汽车的质量分为平移质量和旋转质量两部分。加速时不仅平移的质量产生惯性力，旋转的质量还要产生惯性力偶矩。为便于计

28、算，一般把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，并以系数。作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽车质量换算系数，因而汽车加速阻力Fj可写成 Fj= G/g·dv/dt N 式中： 汽车旋转质量旋转换算系数，（1） G汽车重量，N g重力加速度，m/s2； dv/dt行驶加速度，m/s2。 主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比关。3.3.4 汽车行驶的驱动附着条件 当汽车行驶过程中，受到各种行驶阻力的作用。因此，为保证汽车的正常行驶，必须有一定的驱动力，以克服各种行驶阻力。表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式，称为汽车的驱动力平衡方程，即 Ft=Ff+FW+Fi+F

29、j 上式说明了汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的平衡关系，其平衡关系不同，则汽车的运动状态不同。 若Fj=Ft-(Ff+FW+Fi )>0，即Ft> Ff+FW+Fi时，汽车将加速行驶。 若Fj=Ft-(Ff+FW+Fi )=0，即Ft= Ff+FW+Fi时，汽车将等速行驶。 若Fj=Ft-(Ff+FW+Fi )<0，即Ft< Ff+FW+Fi时，汽车将无法起步或减速行驶直至停车。所以汽车行驶的一个条件为 FtFf+FW+Fi被称为汽车的驱动条件，但还不是汽车行驶的充分条件。随着行驶阻力的增加，开大节气门，地面会产较大的驱动力Ft，但Ftmax可能受到车轮与地面附着力F的限

30、制，即 F tmaxF=G 式中：G驱动轮上的垂直作用载荷。 当驱动力Ft增加到F时，就达到Ft的最大值。这时即使发动机可能产生更大的转矩，但车轮产生“打滑”，发动机更大的转矩发挥不来，车轮得到的驱动力也就不再增加了。上式是汽车行驶必须满足的第二个条件附着条件。将汽车的驱动条件与附着条件联系，则得 Ff+FW+FiFfF 这就是汽车行驶的必要和充分条件，称为汽车行驶的驱动附着条件。3.4 汽车的燃料经济性 汽车的燃料经济是汽车的主要使用性能之一。它是指汽车以最小的燃料消耗完成单位运输工作的能力，常用汽车行驶100km(L/100km)所消耗的燃料量来评价。 由于汽车的燃料消耗量与发动机类型、结

31、构设计、制造工艺水平、调整状态、燃油品质、道路条件及交通状况、气候、驾驶技术等同许多种因素有关。因此，燃料经济性指标值要根据道路试验或室内台试验结果来评定，也可以通过理论分析进行估算。 3.4.1 汽车燃料经济性指标 汽车燃料经济性指标有评价指标，运行燃料消耗指标，考核指标等三大类。 1评价指标 评价指标用来评价各车型的燃料经济性。在我国通常用汽车行驶100km所消耗的燃料升数即L/100km作为计量单位，记作Qs。注：对使用说明书所列燃料消耗量指标，难以互相比较燃料经济性的好坏。2.运行燃料消耗量指标 汽车在使用中，其燃料经济性指标是运行燃料消耗量指标。它是运输企业根据国家，地区或企业标准给

32、驾驶员下达的完成某一运输生产任务所用燃料量的控制指标。3.考核指标 汽车制造厂或改装厂的车型燃料消耗量考核指标。 汽车制造厂或改装厂生产的某车型燃料消耗量考核指标是比燃料消耗量q。3.4.2 提高汽车燃料经济性能措施1使用技术方面 对于一定的车型而言，一般通过改善汽车的技术状况，提高驾驶员的操作技术水平来降低燃料的耗量，提高汽车的燃料经济性。（1）保持汽车良好的滑行性能 保持汽车良好的滑行性能，则底盘消耗的功就少，燃料消耗必然下降，这就可保持汽车具有良好的燃料经济性。反之，若传动系齿轮啮合间隙过小，轴承、油封过紧，前轮定位失准，轮胎气压，蹄、鼓间隙过小等，都会使滑行性能下降，行驶阻力增加，燃料

33、经济性变化。（2）保持发动机良好的技术状况 发动机技术状况良好，不仅使汽车具有良好动力性，同时也具有良好的燃料经济性。 1）定期检查并保持足够高的气缸压缩压力。若气缸压力不足不仅使发动机动力性下降，也使燃料速度减慢，致使燃料速度减慢，致使燃料经济性下降。 2）保持发动机正常工作温度。发动机水温为80-90时，燃料消耗率最低。转矩和功率最高。 3）保持点火系的良好技术状况。保证足够的电火花能量、 适合的点火时刻、真空自动提前及离心自动提前装置的正常工作、高速不断火等，均有利于提高燃料经济性。（3）提高驾驶技术 良好的驾驶技术可以大大降低汽车的燃料消耗量。不同技术水平的驾驶员在相同使用条件下驾驶同

34、一类型的汽车，其燃料消耗量可相差20%-40%。欲降低燃料消耗量，除合理起动、预热、起步及行驶中要缓加速保持正常的冷却水温度、安全、合理的使用制动外，在档位选择及车速控制方面常采用以下方法。 1）在良好的路面上，汽车在一定车速范围内，既可以用最高档行驶，也可用次高档行驶，应选用最高档行驶。 2）汽车以接近各种档位的经济车速行驶： 汽车满载用最高档在平直良好的路面上，以某一车速Vaj等速行驶的百公里燃料消耗的升数Qs最少，Vaj称为技术经济车速。 3）在良好道路上，采用加速滑行技术： 汽车在高档上加速至较高的车速后，脱档滑行至较低的车速，再挂该档加速，这种加速与脱档滑行交替的驾驶方法，称为加速滑

35、行法。 4）合理采用拖挂运输方式，提高发动机负荷率，降低燃料消耗率，提高燃料经济性。 2.结构设计方面（1）合理选用汽车发动机 1）选用功率适当的发动机 在转速一定的条件下，负荷率较高时，汽车在加浓装置起作用之前，有效燃料消耗率较低，发动机在中等转速较高负荷率下工作时，其燃料经济性较好。选用发动机功率过大，则负荷率下降，燃料经济性变差；过小，则影响汽车的功力性。 2）扩大选用柴油机的范围 柴油机比汽油机热效率高，特别是在部分负荷时柴油机的有效燃料消耗率较低。这一点对车用发动车尤为有利。目前柴油机的燃料消耗率比汽油机平均约低20%-45%，且柴油机价格较低，发动机排污较少。因此，目前扩大选用柴油

36、机已成为汽车的发展方向之一。（2）优化发动机结构 1）提高压缩比是提高汽车机燃料经济性的主要措施。 2）采用直喷式发动机和稀薄混合气的分层燃烧，以改善混合气的形成、分配和燃烧过程。 3）应用计算机技术实现对汽车发动机适时控制，是提高汽车燃料经济性及动力性的有效措施。（3）用强制怠速节油装置（4）采用闭缸技术 闭缸技术常采用关闭进、排气门的方法使气缸停止工作。它不但可以提高负荷率，而且可以减少泵气损失和驱动气门机构的功率损失，节省燃料效果明显。（5）采用超速档 变速器设置超速档的主要目的是节油，所以超速档又称经济档。（6）减轻汽车整备质量 汽车的滚动阻力、上坡阻力和加速阻力均与汽车总质量成正比。

37、减轻汽车整车质量可使汽车总质量下降，阻力功率减少，使燃料消耗下降。（7）提高汽车外形流线型程度 改善汽车的外形，使空气阻力系数CD值减少，可以减少中高速行驶的空气阻力，降低空气阻力功率消耗，使燃料消耗下降.（8）采用子午线轮胎 由于子午线轮胎的特别结构，使其滚动阻力系数较普通斜交轮胎减少，而且越是高速差别越大，其节省燃料可达6%-8%，节省燃料效果明显。 3.5 汽车的制动性 汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。制动性的好坏直接影响行车安全。制动性的评价指标及制动时的车轮受力 1.制动性评价指标（1）制动效能，即制动距离与制动减速度；

38、（2）制动效能的恒定性，即抗热衰退性能；（3）制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。 制动效能是指在良好路面上，汽车以一定初速度制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是制动性能最基本评价指标。 汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度，称为抗热衰退性能。2.制动时车轮的受力 行驶中的汽车要降低车速或停车，必须受到与行驶方向相反的外力作用。这个外力只能由地面和空气提供。但由于空气阻力相对较小，所以实际上外力主要是由地面提供的，称之为地面制动力。地面制动力越大，制动减速度越大，制动距离也越短，所以地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。（1）地面制

39、动力 图3-5-1画出了在良好的硬路面上制动时车轮的受力情况。图中滚动阻力偶矩和减速时的惯性力、惯性力偶矩均忽略不计。T是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或盘相对滑转时的摩擦力矩，单位为N/m；Fxb是地面制动力，单位为N；W为车轮垂直载荷、TP为车轴对车轮的推力、FZ为地面对车轮的法向反作用力，它们的单位均为N。 显然，从力矩平衡得到： Fxb=Tu/r 式中：r车轮半径，m。 地面制动力Fxb是使汽车减速行驶的外力，其大小取决于两个摩擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓（或制动盘间）的摩擦力，一个是轮胎与地面间的摩擦力（即附着力）。（2）制动器的制动力 在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力

40、称为制动器制动力，以符号F表示。它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮直至它能转动所需的力，显然： Fu=Tu/r 式中：Tu制动器的摩擦力矩，N·m。 由此可知，制动器制动力仅由制动器结构参数所决定，即取决于制动器的形式、结构尺寸、制动器摩擦力的摩擦因数以及车轮半径，并与制动踏板力，即制动系的液压或空气压力成正比。（3）地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 在制动时，若只考虑车轮的运动滚动与抱死拖滑两种状况，当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动。显然，车轮滚动时的地面制动力

41、就等于制动器制动力，且随踏板力增长成正比地增长。（见图3-5-2）。但地面制动力是滑动摩擦的约束反力，它的值不能超过附着力，即： FxbF=FZ 或最大地面制动力 FXbmax 为 FXbmax= FZ 当制动器踏板力FP或制动系液压力p上升到某一值（图3-5-2中为制动液压力Pa），地面制动力Fxb到附着力Fu值时，车轮好抱死不转而出现拖滑现象。制动系液压力p>pa时，制动器制动力F由于制动器摩擦力矩的增长而仍按直线关系继续上升。但是，若作用在车轮上的法向载荷为常数，地面制动力达到附着力F的值后就不再增加。 由此可见，汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，但同时又受地面附着条件的限制

42、，所以只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。3.5.2 汽车的制动效能及其恒定性 汽车的制动效能是指汽车迅速降低行驶速度直至停车的能力。评价制动效能的指标有制动减速、制动距离。 1制动减速度 制动减速度是检验汽车制动效能的最基本指标之一，其大小趋势影响制动距离的长短。 制动减速度的大小反映了地面制动的大小，因此它与制动器制动力（车轮滚动时）及地面附着力（车轮抱死拖滑时）有关。由于实际制动过程中，制动器制动力与驾驶员踩制动踏板力直接相关，因此制动减速j又与制动踏板力F有关。图3-5-3是实际没得的制动踏板力与制动减速度及制动时间的关系曲线。该图反

43、映了从驾驶员接受紧急制动信号开始，到制动结束的全过程。制动全过程的分析（1）驾驶员反应时间t1 图中a点表现出现危险信号，开始计算时间。此时驾驶员并没有立即行动，而要经过1后才意识到应进行紧急制动。驾驶员移动右脚步再经过2后踩着制动踏板（对应图中的b点）。从a点到b点所经过的时间 t1=1+1 称为驾驶员反应时间，这段时间一般为。（2）制动系协调时间（即制动器的作用时间）t2 B点之后，随着驾驶员踩下踏板，踏板力迅速增大，到d点时达到最大值。但由于制动系管中压力的提高以及制动器蹄片与制动鼓间隙的消除需时间，所以经过2，即到c点，地面制动力=2+2。称为制动系协调时间（又称制动器作用时间）。制动

44、系协调时间一方面取决于驾驶员踩踏板的速度，另一方面要受制动系结构型式的影响。t2一般在之间。（3）持续制动时间t3 从e点到f点，驾驶员保持制动踏板力不变，制动减速度基本保持不变，这段时间t3称之为持续制动时间。（4）制动释放时间t4 到f点驾驶员松开踏板，但制动力的消除还需要一段时间。这段时间t4称为制动释放时间。t4一般须之间。这段时间过长一方面会耽误随后起步行驶的时间；另一方面在制动过程中若出现因车轮抱死而使汽车失去控制，驾驶员采取措施放松制动踏板时制动力不及时释放，危及安全。 由上述分析可知，在制动过程中，实际的制动减速度是个变化的值。安全技术条件规定的制动减速度标准，是指紧急制动过程

45、中的持续制动时间t3阶段应达到的制动减速度值。粗略地分析，对于普通车制动系统，在持续制动阶段，可以认为前、后车轮均抱死。此时制动减速度达到最大值jmax，并与路面附着系数存在下列关系： Jmax=s·g 式中：s滑动附着系数 G重力加速度2.制动距离 制动距离是评价汽车制动性能最直观的参数。它是指汽车以一定的初速度紧急制动，从驾驶员踩上制动踏板开始到完全停车所行驶的距离，即包括制动系协调时间t2和持续制动时间t3两个时间间隔内汽车驶过的距离。3.制动效能的恒定性 上述的制动效能指标指的是制动器工作温度在100 以下的冷制动状态下的指标。在下长坡和高速连续制动时，制动器温度常在300以

46、上，有时甚至高达600-700 ，这时制动器的摩擦力矩显著降低，制动效能指标明显下降，这种现象称为制动器的衰退现象。制动效能的恒定性主要是指制动器抗热衰退能力。 衡量抗热衰退性能一般以连续制动时制动效能占冷制动效能的百分数作为评价指标。一般制动情况下，摩擦片的温度不会超过其生产时的最高温度，摩擦片与制动鼓的摩擦片温度超过其生产时的是高温度，摩擦片内的有机物在高温下发生分解，产生气体和液体，在摩擦表面形成的有润滑作用的薄膜，使摩擦系数下降，即出现热衰退。 试验表明：当蹄片温度达到436-440时，制动量的摩擦力矩只有冷制动时的23%。制动器结构形式与抗衰退性也有密切的关系。采用开式结构的盘式制动

47、器热容易散发到大气中去，因此抗热衰性能较好。3.5.3 制动时方向的稳定性 汽车在制动过程中，维持原来直线行驶或按预定弯道行驶的能力称为汽车制动时的方向稳定性。汽车在制动过程中丧失方向稳定性问题归纳起来有：制动跑偏、制动侧转弯制动时前轮失去转向能力。1制动跑偏 制动跑偏是制动时汽车自动向左或向右偏驶而脱离原来的行驶方向的现象。主要有两个因素引起制动跑偏：一是汽车左右车轮的制动力不相等（包括是左右车轮制动力在增长过程中不等）；二是悬架导向杆系与转向杆系在运动学上的不协调。 为了限制制动跑偏，用制动力检验制动效能，要求前轴左、右轮制动力差不大于该轴轴荷5%，后轴左、右制动力之差不大于该轴轴荷的8%

48、。2制动侧滑与制动转向能力的丧失 侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向滑移。最危险的情况是高速制动时发生后轴侧滑，此时汽车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制，引起恶性效能事故。 制动跑偏与制动侧滑有区别也有联系。区别在于制动跑偏时虽然行驶方向出现了偏离，但车轮与地面没有产生横向的相对滑移现象；联系在于严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车往往存在跑偏现象。 制动时转向能力的丧失是指弯道制动时，汽车不再按原来的弯道行驶而沿切线方向驶出，或直线行驶制动时转向盘不能改变方向仍按直线行驶的现象。产生的原因是转向轮抱死失去控制方向的作用。 前轮先抱死制动，丧失控制方向的能力，这是显而易见

49、的。但为什么前轮先抱死不易产生剧烈侧滑，后轮先抱死易产生“甩尾”现象呢？下面从受力的情况分析汽车前轮抱死拖滑和后轮抱死拖滑两种情况。图3-5-5a表示前轴抱死的情况。在制动时，如果受到偶然的侧向力Fy的作用，前轮在侧向力作用下，运动方向发生改变，前轴A点的速度VA偏转一个角度。汽车将绕O点作圆周运动，作圆周运动的物体在质心受到离心惯性力Fj作用，Fj和侧向力Fy方向相反，Fj有抵消侧向力减小侧滑的作用，具有自动回正的稳定作用。这是一种稳定状态。 图3-5-5b后轴侧滑所示。在偶然的侧向力Fy作用，后轴中点的速度vb，汽车绕O点作圆周运动，离心惯性力Fj和侧向力F方向基本相同，结果使后轴侧滑更为

50、严重。后轴侧滑的过程可以看作后轴绕前轴的运动。侧滑转过的角度大小决定于两个因素：一是制动前的车速，车速愈高，侧滑时间愈长，转过的角度愈大；二是道路的附着系数。在冰雪路面，附着系数小，在同样的制动初速度下，制动过程加长，侧滑时间长，同时侧滑转动遇到的阻力减小，侧滑转过的角度大。在冰雪路面，高速行车制动，汽车由于侧滑，有时掉头180º。因此说后轴先抱死侧滑是一种不稳定状态。当出现侧滑时，应立即放松制动踏板，把转向盘朝侧滑的一方转动，当汽车的位置摆正后，平稳地把转向盘转到原来位置。 以上讨论的是汽车在直线行驶条件下制动状况，在弯道行驶也会得到类似的结果。另外，若前、后轮同时抱死，不会产生严

51、重的侧滑现象，但将丧失转向的能力。 因此，从保证汽车方向稳定性的角度出发，首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮先抱死的情况，以防止危险的后轴侧滑。其次，尽量少出现只有前轴车轮抱死或前、后轮都处于滚动状态，这样就可以确保制动时的方向稳定性。但对于普通行车制动系统，实际是以实现前、后轮同时抱死为目标，以求较好好地利用附着系数，缩短制动距离。3.6 汽车的稳定性 汽车的稳定性是指汽车抗倾翻和抗滑移的能力以及汽车能按照驾驶员给定的方向行驶和抵抗外界干扰、保持稳定行驶的能力。汽车稳定性是汽车安全行驶的主要性能。3.6.1 汽车的纵向和横向稳定性1汽车的纵向稳定性 汽车的纵向行驶稳定性是指汽车在纵向坡道

52、上行驶具有的抗倾翻和抗滑移的能力。 从图3-6-1可以看出，汽车在坡道角为的纵向坡道上行驶，前轮地面反作用力Z1和汽车重力的分力Gsina倾翻力矩，力图使汽车朝所示的方向绕A点（后轮的着地点倾翻点）翻转。当角足够大时，就有可能发生翻转。可以证明，汽车不发生翻转的极限坡度角为： Tanmax=b/hg b是汽车质心到汽车后轴中心之间距离，hg汽车的质心高度。上式说明汽车的质心愈低，质心位置离倾翻点越远，汽车不致于倾翻的极限坡度愈大。汽车的纵向翻倾是很危险的，应当极力避免。2.汽车的横向行驶稳定性 汽车的横向稳定性是指汽车抗侧向倾翻和侧滑的能力。横向坡度、侧向风、弯道行驶的汽车离心力是引起侧翻的主

53、要原因。图3-6-2示出汽车在横向坡道上的受力图。汽车重力的分力Gsin力图使汽车没坡道下滑或者绕A点倾翻。而汽车重力的分力Gcos对A点的力矩阻力倾翻。当a角足够大时，下滑力Gsin产生的力矩大于Gcos产生的力矩，汽车就会产生倾翻。产生横向倾翻的极限坡度。 Tanmax=B/2hg 式中：B汽车轮矩； hg汽车质心高度。与纵向稳定性相似，满足汽车横向侧滑发生在侧翻之前的条件是： B/2hg> 3.6.2 汽车的转向特性 1轮胎的侧偏特性 汽车轮胎是具有一定径向和侧向弹性充气轮胎在受到侧向力作用下滚动时，将因侧向变形而引起侧向偏离。轮胎的侧偏特性主要是指侧偏力，回正力矩与侧偏角的关系。

54、 由于轮胎的变形，车轮实际滚动方向并不是沿着车轮平面方向滚动，而是与车轮平面方向成一个角度（如图3-6-3箭头方向）滚动。这种现象称为弹性轮胎的侧偏现象。角度a是由于侧向力引起的，称为侧偏角。产生侧偏角a时的地面侧向作用力，称为侧偏力Ya。 没有弹性的刚性轮胎在侧向力作用下没有侧偏角。弹性的侧偏性质用侧偏刚度K来表示，单位是kN/rad。 侧偏力Y与侧偏角关系是 Y=k · 试验证明，轮辋宽度，轮胎气压和车轮的垂直载荷等的增加，引起侧偏刚度k增加；子午线轮胎比普通斜交轮胎的侧偏刚度大。2转向特性 由于轮胎是弹性的，当汽车在弯道行驶时，汽车的离心力对车轮施加侧向力，使前、后轮胎都产生侧向变形。设前轮的侧偏角1，后轮的侧偏角为2，且2>1，前轴中点转过B角。O点为转向平心位置。虽然导向轮转过相同的角度B，但由于轮胎有弹性，当1>2时，实际的转向半径变为R