汽车理论作业

已知某轻型货车的汽油发动机使用外特性的 tq T n −曲线的拟合公式为

Ttq=-19.313+295.27(n/1000)-165.44(n/1000)^3+40.8747(n/1000)^3-3.8445(n/1000)^4 式中，Ttq为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r/min）。

发动机的最低转速600r/min，最高转速4000r/min 。

该车的其他基本参数如表 1-4 所示。

表 1-4 某轻型货车的基本参数

装载质量/kg 2000

整车整备质量/kg 1800

总质量/kg 3880

车轮半径/m 0.367

传动系机械效率ηt 0.85

滚动阻力系数 f 0.013

空气阻力系数×迎风面积/m2 2.77

主减速器传动比 i0 5.83

飞轮转动惯量 /(kg·m2) 0.218

二前轮转动惯量 IW1/(kg·m2) 1.798

四后轮转动惯量 IW2/(kg·m2) 3.598

轴距 L /m 3.2

质心距前轴距离（满载）a /m 1.947

质心高（满载）hg /m 0.9

变速器（4挡和 5挡）的传动比如表 1-5所示。

变速器传动比

1 挡

2 挡

3 挡

4 挡

5 挡

五挡变速器 5.56 2.769 1.644 1.0 0.793

确定该轻型货车的动力性能与燃油经济性。

万有特性的拟合公式为

b=B0+B1*Pe+B2*pe^2+B3*Pe^3+B4*Pe^4

式中，b为燃油消耗率[g/(kW*h)]；Pe为发动机净功率（kw）。

拟合公式中的系数为：

怠速油耗Qid=0.299Ml/s（怠速转速400r/min）。

1）绘制汽车驱动力—行驶阻力平衡图；

2）求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率；

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用 2 挡起步加速行

驶至 70km/h的车速—时间曲线，求汽车用2挡起步加速行驶至70km/h的时间。

4)绘制汽车功率平衡图

5）最高档与次高档的等速百公里油耗，或者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率b是，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可有相邻转速的两根曲线用插值法求得。

解：1)绘制汽车驱动力—行驶阻力平衡图

Ft=Ttq*ig*i0*ηt/r

Ttq=-19.313+295.27(n/1000)-165.44(n/1000)^2+40.8747(n/1000)^3-3.8445(n/1000)^4 Ua=0.337n*r/(ig*i0)

i0=5.83

ig=5.56时，2.561≦Ua≦17.074 （一档行驶）

ig=2.769时，5.142≦

ig=1.664时，8.661≦Ua≦57.74 （三档行驶）

ig=1.00时，14.239≦Ua≦94.929 （四档行驶）

ig=0.793时，17.956≦Ua≦119.709 （五档行驶）

根据函数关系式，使用Matlab软件作出驱动力—行驶阻力平衡图如下：

或者使用Excel绘制曲线如下：

驱动力-行驶阻力平衡图

020004000600080001000012000140000

20

40

60

80

100

120

140

Ua(KM/h)

F (N )

一档Ft 二档Ft 三档Ft 四档Ft 五档Ft Fw+ff

使用数据如下：

2）①汽车的最高车速求解：

令Ft- Ff-Fw=0。五档情况下，利用Excel 软件求解方程的根:

四档情况下，利用Excel

求解方程的根：

此情况超过发动机的最高转速（4000r/min ），故应舍去此解。

综上可知：汽车最高车速为99.07233KM/h 。

②汽车最大爬坡度的求解：

D=（Ft-Fw ）/G

求解最大爬坡度应取一档计算，取ig=5.56代入上式得 导数dD/dUa=0

也就是dFt/dUa-dFw/dUa=0

2

22max 1max 1max 11arcsin f f D f D ++--=α

可以转换为先求出当时发动机的转速，再得出车速。 则方程为：5.83*5.56*0.85/0.367

*[295.27/1000-2*165.44/1000^2*n+3*40.874/1000^3*n^2-4*3.8445/1000^4*n^3]

-2*2.77/21.15*(0.377*0.367/5.83/5.56)^2*n=0 这是一个三次方程，现利用Excel 求解方程的根：

将D i max 代到公式得αmax =0.352016=20.1562º

最大爬坡度i=tan αmax=0.367315

q=tan α代入上式得后驱动轮附着率的值为：0.516077

3

等效平移质量（将相关数据代入到上式得）：

δ1m=5376.966; δ2m= 4289.957;δ3m= 4057.808; δ4m =3978.187; δ5m =3956.964 而a=dUa/dt=[Ft-Ff-Fw]/δm; dt/dUa=δm/[Ft-Ff-Fw];

使用matlab 软件绘制图形如下：

2g

q C h a q

L L

ϕ=+2

T 2

02g f 2w 1mr i i I mr I ηδ++=∑