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汽车技术:性能评价指标

汽车动力性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、所能达到的平均行驶速度。汽车动力性评价指标:分为未用汽车的动力性评价指标和在用汽车的动力性评价指标。未用汽车的动力性评价指标主要有汽车最高车速、汽车加速能力和汽车爬坡能力,它们是通过道路试验按规定方法测试出来的,主要用于汽车定型;在用汽车的动力性评价指标主要是汽车驱动轮输出功率,是通过台架试验按规定方法测试出来,主要用于评价汽车动力性的变化,保障汽车处于良好技术状态。

01汽车最高车速

汽车最高车速是指汽车在水平良好路面(混凝土或沥青)上,汽车能达到的最高行驶速度,它表示汽车的极限行驶能力。此时变速器处于最高挡,发动机节气门全开(汽油机)或高压油泵处于最大供油位置(柴油机)。汽车最高车速主要取决于发动机和传动系统的配置。一般来说,在其他配置相同的前提下,发动机排量越大,汽车最高车速越高;手动挡汽车比自动挡汽车的最高车速更高;车身越小,汽车最高车速越高。发动机排量为2.0~2.5L的中型轿车,它们的最高车速一般在200km/h左右;发动机排量为1.6L的紧凑型轿车,它们的最高车速一般在180km/h左。同一级别汽车的最高车速差别不大,但不同级别汽车的最高车速差别较大,这主要与发动机和变速器的配置有关。

02汽车加速能力

汽车加速能力是指汽车在水平良好路面上所能达到的最大加速度,常用汽车加速时间来表示,它对平均行驶车速有很大影响。加速时间又分为原地起步加速时间与超车加速时间。原地起步加速时间:原地起步加速时间是指汽车从静止状态下,由1挡或2挡起步,并以最大的加速强度(包括选择最恰当的换挡时机)逐步换至高挡后,达到某一预定的距离或车速所需的时间。一般用0~100km/h所需的时间来表明汽车原地起步加速能力。超车加速时间:超车加速时间是用最高挡或次高挡由某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。汽车加速时间越短,其加速能力越好。常用汽车加速过程曲线,即车速-时间关系曲线来全面反映汽车的加速能力。加速能力是轿车的重要指标之一,是跑车追求的重要参数,0~100km/h的加速时间在逐渐缩短。发动机排量为2.0~2.5L的中型轿车,0~100km/h的加速时间一般都在10s之内;发动机排量为1.6L的紧凑型轿车,0~100km/h的加速时间一般在10~13s之间;对于跑车,0~100km/h的加速时间一般在5s左右。

03汽车爬坡能力

汽车爬坡能力是指汽车满载时在良好路面上等速行驶能爬上的最大坡度,简称最大爬坡度。汽车爬坡能力可用坡度的角度值[以(°)表示]或以坡高与其水平距离之比(%)来表示。汽车变速器挡位不同,爬坡能力也不同。通常是指汽车变速器最低挡的最大爬坡能力,它代表了汽车的极限爬坡能力,它应比实际行驶中遇到的道路最大爬坡度超出很多。这是因为考虑到在坡道上停车后,顺利起步加速、克服松软坡道路面的大阻力等要求的缘故。轿车的最高车速高,发动机功率大,经常在较好的路面上行驶,一般不强调它的最大爬坡度;货车在各种路面上行驶,要求它具有足够的爬坡度,一般为30%即16.5°左右。最大爬坡度对于越野汽车是一个极为重要的参数,这个参数数值的高低,在表征汽车爬坡能力高低的同时,也可以说是界定越野汽车和非越野汽车的一个重要指标。业界通常认为只有最大爬坡度不小于57.73%(30°)的汽车才称得上是真正的越野汽车。

汽车燃料经济性

汽车燃料经济性是指汽车在一定使用条件下,以最小的燃料消耗量完成一定行驶里程数的能力。燃料经济性好,可以降低汽车的使用费用,减少对石油的依赖,节省石油资源;同时,也能降低发动机产生的温室效应气体CO2的排放量,起到防止地球变暖的作用。汽车燃料经济性评价指标:常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量或一定燃料量能使汽车行驶的里程来评价。在我国,汽车燃料经济性评价指标的单位为L/100km,即汽车行驶100km所消耗的燃料体积(L)。其数值越大,汽车燃料经济性越差。

01等速行驶工况百公里燃料消耗量

等速行驶工况百公里燃料消耗量是指汽车在一定载荷下,以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃料消耗量。试验时,常测出每隔10km/h或20km/h的速度间隔的等速百公里燃料消耗量,然后在图上连成曲线,称为等速百公里燃料消耗量曲线,用它来评价汽车燃料经济性。等速行驶工况百公里燃料消耗量可以用于比较相同排量的汽车燃料经济性,也可用于分析不同部件(如发动机、传动系统等)装在同一种汽车上对其燃料经济性的影响。

02循环行驶工况百公里燃料消耗量

等速行驶工况并没有完全反映汽车的实际运行状况,特别是在市区道路行驶中所频繁出现的加速、减速、怠速、停车等行驶工况。所以在对实际行驶的汽车进行跟踪测试统计的基础上,各国也都制定了一些相应的典型循环试验工况来模拟汽车实际的运行状况,并以其百公里燃料消耗量来评定其相应行驶工况下的燃料经济性。

汽车制动性

汽车制动性是指汽车行驶时能在短时间内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。汽车制动性是汽车的重要性能之一,直接关系到交通安全,重大交通事故往往与制动距离太长、紧急制动时发生侧滑和侧翻等情况有关。所以,汽车制动性是汽车行驶安全的重要保障。汽车制动性评价指标:从获得尽可能高的行驶安全的观点出发,汽车制动性主要由3个方面的指标来评定,即制动效能、制动效能的恒定性和制动时的方向稳定性。

01制动效能

制动效能即制动距离与制动减速度,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,是制动性能最基本的评价指标。制动距离与汽车的行驶安全有直接关系,试验测试的制动距离是指汽车空挡时以一定初速度,从驾驶员踩下制动踏板开始到汽车停止为止所驶过的距离。制动距离与制动踏板力以及路面附着条件有关。制动减速度反映了地面制动力,因此它与制动器制动力(车轮滚动时)及附着力(车轮抱死拖滑时)有关。由于各种汽车动力性不同,对制动效能的要求也就不同:一般轿车、轻型货车的行驶速度快,所以要求其制动效能也高;而重型货车行驶速度相对较低,其制动效能的要求也就稍低一些。轿车一般用在良好路面条件下,以100km/h的初速度制动到停车的最短距离来表示。轿车一般制动距离小于42m为优秀,制动距离为42~45m为合格,大于45m为较差。

02制动效能的恒定性

制动效能的恒定性主要是指抗热衰退能力和抗水衰退能力。汽车制动过程实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转化为热能,汽车在繁重的工作条件下制动时(例如下长坡长时间、连续制动)或高速制动时,制动器温度常在300℃以上,有时甚至达到600~700℃,制动器温度上升后,摩擦力矩将显著下降,这种现象称为制动器的热衰退。所以制动器温度升高后,能否保持在冷状态时的制动效能已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。汽车在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。制动器抗热衰退性能一般用一系列连续制动时制动效能的保持程度来衡量。制动器抗热衰退性能与制动器材料和制动器的结构型式有关。当汽车涉水后,因水进入制动器,短时间内制动效能的降低,称为水衰退现象。

03制动时的方向稳定性

汽车制动时不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能,即汽车在制动过程中维持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。制动过程中,有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力而使汽车失去控制,离开原来的行驶方向,甚至发生撞入对方汽车行驶轨道、下沟、滑下山坡的危险情况。汽车制动时的方向稳定性常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价。若制动发生跑偏、侧滑或失去转向能力,则汽车将偏离原来的路径。

汽车操纵稳定性

汽车操纵稳定性是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下,汽车能按照驾驶员通过转向系统及转向车轮给定的方向(直线或转弯)行驶;且当受到外界干扰(路面干扰、突然阵风扰动、货物或乘客偏载)时,汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。汽车操纵稳定性包括相互关联的两部分:一是操纵性,即汽车能够确切地响应驾驶员通过方向盘给定的转向指令行驶的能力,反映了汽车与驾驶员配合的程度;二是稳定性,即汽车受到外界干扰后,汽车能抵抗干扰恢复和保持稳定行驶的能力,反映了汽车运行状况的稳定程度。操纵性与稳定性有密切关系,操纵性不良往往会导致汽车侧滑、甩尾甚至翻车,稳定性不好常会造成汽车失控,因此,常将操纵性与稳定性联系在一起,称为汽车操纵稳定性。

汽车平顺性

汽车平顺性是指汽车以正常车速行驶时能保证乘坐者不致因车身振动而引起不舒适和疲乏感觉以及保持运载货物完整无损的性能。由于汽车平顺性主要是根据乘坐者的舒适程度来评价的,所以它有时又称为乘坐舒适性。汽车平顺性评价指标:汽车平顺性可由汽车振动系统的框图来说明。振动系统由轮胎、悬架、座椅等弹性、阻尼元件和悬挂、非悬挂质量构成,路面不平度和车速形成了该系统的输入,该输入经过振动系统的传递,得到了振动系统的输出———悬挂质量或进一步经座椅传至人体的加速度。此加速度通过人体对振动的反应———舒适性程度来评价汽车平顺性。

汽车振动系统框图

影响汽车平顺性的因素是多方面的,它包括路、车、人三个环节,其中人是最活跃的因素,因此汽车平顺性的评价是一个极为复杂的问题。汽车平顺性评价方法分为主观评价法和客观评价法。主观评价法是依靠评价人员乘坐的主观感觉进行评价,其主要考虑人的因素。进行汽车平顺性主观评价时,由有经验的驾驶员和乘客组成的专门小组按预定方式驾驶或乘坐一组汽车来主观评价汽车平顺性的水平或特征;然后完成相应的主观评价表,最后综合确定汽车的乘坐舒适性。客观评价法是借助于仪器设备来完成随机振动数据的采集、记录和处理,通过得到相关的分析值与对应的限制值进行比较,做出客观评价。依据《汽车平顺性试验方法》(GB/T4970—2009),对于M类和N类汽车,汽车平顺性评价方法分为脉冲输入行驶评价方法和随机输入行驶评价方法。

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