2) 当附着系数Φ＝0.7时，同理可得： 最高车速：uamax= 394.7 km/h。 最大爬坡度：imax?0.347。 最大加速度：amax?4.14 方法二：

忽略空气阻力与滚动阻力，有：

q?b/L，最大爬坡度imax?q，最大加速度amax?q.g

1/??hg/L2所以??0.2时，imax?0.118,amax?1.16m/s。

??0.7时，imax?0.373,amax?3.66m/s2

1.8 一轿车的有关参数如下： 总质量1600kg；质心位置：a=1450mm,b=1250mm,hg=630mm；发动机最大扭矩Memax=140Nm2，Ⅰ档传动比i1=3.85；主减速器传动比i0=4.08； 传动效率ηm=0.9；车轮半径r=300mm；飞轮转动惯量If=0.25kg·m2；全部车轮惯量∑Iw=4.5kg·m2(其中后轮Iw=2.25 kg·m2,前轮的Iw=2.25 kg·m2)。若该轿车为前轮驱动，问：当地面附着系数为0.6时，在加速过程中发动机扭矩能否充分发挥而产生应有的最大加速度？应如何调整重心在前后方向的位置（b位置），才可以保证获得应有的最大加速度。若令

b为前轴负荷率，求原车得质心位置改变后，该车的前轴负荷率。 L分析：本题的解题思路为比较由发动机扭矩决定的最大加速度和附着系数决定的最大加速度的大小关系。如果前者大于后者，则发动机扭矩将不能充分发挥而产生应有的加速度。

解：忽略滚动阻力和空气阻力，若发动机能够充分发挥其扭矩则amax?Ftmax；

δmFtmax?Memaxgi0i1?m＝6597.4 N；

r2∑IwIfi12i0?m?=1?2＋=1.42；

mrmr22解得amax?2.91m/s。

前轮驱动汽车的附着率C?1?q；

bhg?qLL等效坡度q?amax?0.297。 g则有，Cφ1＝0.754>0.6,所以该车在加速过程中不能产生应有的最大加速度。 为在题给条件下产生应有的最大加速度，令Cφ1＝0.6， 代入q=0.297，hg=0.63m，L=2.7m，

解得b≈1524mm，则前轴负荷率应变为 b/L= 0.564，即可保证获得应有的最大加速度。

1.9一辆后轴驱动汽车的总质量2152kg,前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传动比i0=4.55，变速器传动比：一挡：3.79，二档：2.17，三档：1.41，四档：1.00，五档：0.86。质心高度hg＝0.57m，CDA=1.5m2，轴距L=2.300m，飞轮转动惯量If=0.22kg·m2，四个车轮总的转动惯量Iw=3.6kg·m2，车轮半径r＝0.367m。该车在附着系数??0.6的路面上低速滑行曲线和直接档加速曲线如习题图1所示。图上给出了滑行数据的拟合直线v=19.76-0.59T，v的单位km/h，

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T的单位为s，直接档最大加速度amax＝0.75m/s2（ua＝50km/h）。设各档传动效率均为0.90，求：

1） 汽车在该路面上的滚动阻力系数。 2） 求直接档的最大动力因数。 3） 在此路面上该车的最大爬坡度。 解：1）求滚动阻力系数

汽车在路面上滑行时，驱动力为0，飞轮空转，质量系数中该项为0。

∑Iw3.6?1??1.012。 mr22152?0.3672duduGf行驶方程退化为：Gf??m。 ?0，减速度：??dtdt?mdu0.59根据滑行数据的拟合直线可得：???0.164m/s2。

dt3.6?=1?解得：f???dugdtg?0.0169。

2）求直接档最大动力因数

22∑IwIfi4i0?m＋?1.027。 直接档：?=1?mr2mr2动力因数：D?f??dugdt。

最大动力因数：Dmax?f??gamax?0.0169?1.027?0.75?0.096。 9.83）在此路面上该车的最大爬坡度

由动力因数的定义，直接档的最大驱动力为：Ftmax4?Fw?Dmax4G?Ttqmaxgi0i4?tr

最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度：

Ttqmaxgi0i1?tr?Gf?Gimax

以上两式联立得：

Gf?GimaxFw?Dmax4G?

i1i4imax?i1(CDA2ua?Dmax4)?f?0.654

21.15G由地面附着条件，汽车可能通过的最大坡度为：

q?a/L?0.338。

1/??hg/L所以该车的最大爬坡度为0.338。

第二章 汽车的燃油经济性

2.1“车开得慢，油门踩得小，就一定省油”，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：不对。由汽车百公里等速耗油量图，汽车一般在接近低速的中等车速时燃油消耗量最低，并不是在车速越低越省油。由汽车等速百公里油耗算式（2-1）知，汽车油耗量不仅与发动机燃油消耗率有关，而且还与发动机功率以及车速有关，发动机省油时汽车不一定就省油。

2.2试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。

答：为了最大限度提高汽车的动力性，要求无级变速器的传动比似的发动机在任何车速下都能发出最大功率。为

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了提高汽车的燃油经济性，应该根据“最小燃油消耗特性”曲线确定无级变速器的调节特性。二者的要求是不一致的，一般地，无级变速器的工作模式应该在加速阶段具有良好的动力性，在正常行驶状态具有较好的经济性。

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状况下工作的“无级变速器调节特性”。

答：由发动机在各种转速下的负荷特性曲线的包络线即为发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线，如课本图2-9a。利用此图可以找出发动机提供一定功率时的最经济状况（转速与负荷）。把各功率下最经济状况运转的转速与负荷率表明在外特性曲线上，便得到“最小燃油消耗特性”。无级变速器的传动比i'与发动机转速n及汽车行驶速度之间关系（i'?0.377nr），便可确定无级变速器的调节特性，具体方法参见课本P47。 i0ua2.4如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性？

答：汽车底盘设计应该从合理匹配传动系传动比、缩减尺寸和减轻质量来提高燃油经济性。 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。

答：在一定道路条件下和车速下，虽然发动机发出的功率相同，但传动比大时，后备功率越大，加速和爬坡能力越强，但发动机负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，传动比小时则相反。所以传动系统的设计应该综合考虑动力性和经济性因素。如最小传动比的选择，根据汽车功率平衡图可得到最高车速umax(驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处车速)，发动机达到最大功率时的车速为up。当主传动比较小时，up>umax，汽车后备功率小，动力性差，燃油经济性好。当主传动比较大时，则相反。最小传动比的选择则应使up与umax相近，不可为追求单纯的的动力性或经济性而降低另一方面的性能。

2.6试分析超速档对汽车动力性和燃油经济性的影响。

答：汽车在超速档行驶时，发动机负荷率高，燃油经济性好。但此时，汽车后备功率小，所以需要设计合适的次一挡传动比保证汽车的动力性需要。

2.7已知货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。负荷特性曲线的拟合公式为：

b?B0?B1Pe?B2Pe2?B3Pe3?B4Pe4

其中，b为燃油消耗率[g/(kW?h)]；Pe为发动机净功率（kW）；拟合式中的系数随转速n变化。怠速油耗Qid?0.299mL/s（怠速转速400r/min）。 计算与绘制题1.3中货车的

1）汽车功率平衡图。

2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线

3）利用计算机求货车按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。

注意：发动机净功率和外特性功率的概念不同。发动机外特性功率是发动机节气门全开时的功率，计算公式为

Pe?Ttqn9550，在某一转速下，外特性功率是唯一确定的。发动机净功率则表示发动机的实际发出功率，可以根据汽车

行驶时的功率平衡求得，和转速没有一一对应关系。

解：（1）汽车功率平衡图

发动机功率在各档下的功率Pe、汽车经常遇到的阻力功率其中：

Pf?PW?T对车速ua的关系曲线即为汽车功率平衡图，

uaigi02?n??3Pe?Ttq??10?Ttqn(kW)，n?

0.377r6030000——Ttq为发动机转矩（单位为N?m）

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Pf?PW?T3?1?GfuaCDAua?? ????T?360076140??编程计算，汽车的功率平衡图为：

2）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线

先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用ua?0.377rn，求出对应档位的车速。由于汽车是等速行i0ig(Ff?FW)ua3600?T。然后根据不

驶，因此发动机发出的功率应该与汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即Pe?同的Pe和n，用题中给出的拟合公式求出对应工况的燃油消耗率。先利用表中的数据，使用插值法，求出每个n值所对应的拟合式系数：B0,B1,B2,B3,B4。在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。利用求得的各个车速对应下的功率求出对应的耗油量燃油消耗率b。利用公式：Qs?（L/100km）。

实际绘出的最高档与次高档的等速百公里油耗曲线如下：

Pb，即可求出对应的车速的百公里油耗

1.02ua?g

从图上可以明显看出，第三档的油耗比在同一车速下，四档的油耗高得多。这是因为在同一车速等速行驶下，汽车所受到的阻力基本相等，因此Pe基本相等，但是在同一车速下，三档的负荷率要比四档小。这就导致了四档的油耗

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较小。

但是上图存在一个问题，就是在两头百公里油耗的变化比较奇怪。这是由于插值点的范围比节点的范围要来得大，于是在转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。但是这对处在中部的插值结果影响不大。而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。

（3）按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗。

从功率平衡图上面可以发现，III档与IV档可以满足六工况测试的速度范围要求。分为III档和IV档进行计算。 先求匀速行驶部分的油耗

先使用Pe?(Ff?FW)ua3600?T，求出在各个速度下，发动机所应该提供的功率。然后利用插值法求出，三个匀速行驶

速度对应的燃油消耗率b。由Q?计算的结果如下： 匀速行驶阶段： 匀速行驶速度/(km/h) 持续距离/(m) 发动机功率Pe/(kw) 燃油消耗率b/[g/(kWgh)] 燃油消耗量Q/(ml) 再求匀加速阶段： Pbs求出三段匀速行驶部分的燃油消耗量（mL）。

102ua?g第一段 25 50 4.7073 第二段 40 250 9.2008 563.0756 426.5637 44.9644 34.0632 第三段 50 250 13.4170 581.3972 372.6138 54.2024 34.7380 三档 四档 三档 四档 678.3233 492.3757 8.8681 6.4371 对于每个区段，以1km/h为区间对速度区段划分。对应每一个车速ua，都可以求出对应的发动机功率：

1?GfuaCDAua3?muadu?P?????。此时，车速与功率的关系已经发生改变，因此应该要重新对燃油消耗率的拟

?T?3600761403600dt?合公式中的系数进行插值。插值求出对应的各个车速的燃油消耗率b，进而用Qt?油消耗率Qt0,Qt1,Qt2,……Qtn。每小段的加速时间：?t?Pb求出每个速度对应的燃

367.1?g1。每一个小区间的燃油消耗量：du3.6dt1Qn?(Qt(n?1)?Qtn)?t。对每个区间的燃油消耗量求和就可以得出加速过程的燃油消耗量。

2计算结果如下： 加速阶段 最大速度uamax/(km/h) 最小速度uamin/(km/h)： 加速度a/(m/s) 2第一段 40 25 0.25（注：书中的数据有误） 第二段 50 40 0.20 第 10 页 共 12 页