整车动力性、经济性计算说明书

3  计算公式

3.1  动力性计算公式

3.1.1  变速器各档的速度特性：

           （ km/h）                     ......(1)

其中：为车轮滚动半径，m;

由经验公式：  (m)

d----轮辋直径，in

b----轮胎断面宽度，in

---轮胎变形系数

为发动机转速，r/min；为后桥主减速速比；

为变速箱各档速比，，为档位数，（以下同）。

3.1.2  各档牵引力

       汽车的牵引力： 

             （ N ）         ......(2)

       其中：为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N•m；为传动效率。（这点我理解了，不同车速对应的输出转矩是不一样的，）

       汽车的空气阻力：

               （ N ）                   ......(3)    

       其中：为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。     

       汽车的滚动阻力：

              （ N ）                        ......(4)

       其中：＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，为滚动阻尼系数

  汽车的行驶阻力之和：

             （ N ）                         ......(5)

注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图

3.1.3  各档功率计算

       汽车的发动机功率：

              （kw）                  ......(6)

其中：  为第档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。

汽车的阻力功率：

               （kw）                    ......(7)

3.1.4  各档动力因子计算

                          ......(8)

各档额定车速按下式计算

    （km/h）                ......(9)

其中：为发动机的最高转速；

为第档对应不同转速（或车速）下的动力因子。

对各档在[0，]内寻找使得达到最大，即为各档的最大动力因子

注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线

3.1.5  最高车速计算

当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。

3.1.5.1  根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程

，

求解。舍去中的负值或非实数值和超过额定车速的值；若还有剩余的值，则选择它们中最大的一个为最高车速，否则以最高档额定车速作为最高车速。

额定车速按下式计算

   （km/h）                 ......(10)

其中：为发动机的最高转速

        为最高档传动比

3.1.5.2附着条件校验

根据驱动形式计算驱动轮的法向反力

驱动形式  4*4全驱 ：

4*2前驱 ：

          4*2后驱：           

其中： 为轴距，为满载或空载质心距前轴的距离

若满足下式

其中：——道路附着系数

  则表示“超出路面附着能力，达不到计算得出的最高车速值！”

3.1.6

              ......(11)

其中：为第档对应不同转速（或车速）下的爬坡度

3.1.6.1  各档爬坡度在[0，]中对寻优，找到最大值

3.1.6.2  附着条件校验

   计算道路附着系数提供的极限爬坡能力

   驱动形式   4*4：     ，计算

           4*2 前驱：  ，计算

           4*2后驱：  ，计算              

其中： ——满载或空载质心到后轴的距离

            ——道路附着系数

            ——轴距

      取、之小者作为一档或直接档的最大爬坡度

3.1.7  最大起步坡度

3.1.7.1  按下式计算最大起步驱动力

    （N）            ......(12)

 其中：为发动机的最大输出扭矩

         为起步档位的传动比，这里分别取一档传动比和二档传动比

          为主减速器的传动比

           为 起步档（一档或二档）的传动效率

 3.1.7.2  按下式计算最大起步坡度

 （rad）      ......(13)

 3.1.7.3  附着条件校验

按3.1.6.2 校验附着条件，得到极限爬坡度，取和之较小者作为最大起步坡度。

3.1.8  加速性能计算

3.1.8.1  计算第档的旋转质量换算系数

✧如果已知经验值，，则按下式计算

                                       ......(14)

       其中：——第档传动比

✧如果已知车轮的转动惯量和飞轮的转动惯量，则按下式计算

                         ......(15)

       其中：——满载或空载质量

3.1.8.2  按下式计算第档加速度

                            ......(16)

其中：为第档对应不同转速（或车速）下的加速度

注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线

3.1.8.3  连续起步换档加速时间和加速距离的计算

✧确定最佳换档点：设从第档换到档（）的最佳换档点对应的车速为

✧计算加速时间

    (s)              ......(17)

✧计算加速距离     

    (s)                  ......(18)

3.1.8.4  最高档或直接档加速时间和加速距离的计算

               ......(19)

       其中：为最高档（或直接档）加速度

——用户指定的加速终了速度

             ——用户指定的加速起始速度

3.1.9  比功率计算

       按下式计算比功率

                      （kw/kg）                 ......(20)

        其中：为发动机的最大功率

              为汽车满载总质量

3.1.10  载质量利用系数计算

       按下式计算载质量利用系数

                                               ......(21)

       其中： 为装载质量

为整车整备质量

3.2  经济性计算公式

3.2.1  直接档（或超速档）等速百公里油耗计算

3.2.1.1  计算燃油消耗率

✧按下式计算行驶阻尼功率 ：

   （kw） ......(22)

✧按下式计算对应的发动机转速：

                      （r/min）           ......(23)

           其中：——直接档（或超速档）传动比

✧根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果、的有效燃油消耗率（g/kw·h）

3.2.1.2  计算直接档等速百公里油耗

                          （L/100km）      ......(24)

         其中： 为燃料的重度

注：可画出百公里燃油消耗率随车速或转速的曲线

3500m的加速油耗（L/500m）

3.2.2.1  取计算的时间步长为。

3.2.2.2  初速度 ： km/h（GB/T12545-1990）

在第个时间段内

                （）                 ......(25)

3.2.2.3  末速度：  （）

3.2.2.4  累积行驶距离

               （）       ......(26)

3.2.2.5  燃油消耗率：

✧起点燃油消耗率

以初速度对应的发动机转速和插值得到起点       

                                      ......(27)

               其中： 为最高档传动比

✧终点燃油消耗率

               以末速度对应的发动机转速和插值得到       

                                     ......(28)

3.2.2.6  累积燃油消耗量

......(29)

            如果，则再次 计算，否则停止，并以作为。

3

按照GB/T12545-1990，根据载货车总重量选择的标准试验循环工况号，并按要求工况计算燃油消耗量及行驶距离。

3.2.3.1  怠速工况的计算

✧燃油消耗量： 

                （ml）                       ......(30)

         其中：为怠速燃油消耗率

               为怠速工况时间（由标准工况决定）

✧行驶距离

                （m）                           ......(31)       

3.2.3.2  匀速工况的计算

✧ 燃油消耗量

发动机功率

发动机转速

                      其中：——车轮滚动半径

由、根据万有特性插值得到燃油消耗率

按下式计算燃油消耗量

                                         ......(32)

             其中：t为匀速工况时间

✧行驶距离

                                               ......(33)  

         其中：为匀速工况的行驶速度

              为匀速工况时间

3.2.3.3  加速工况的计算

✧ 燃油消耗量：

在加速初速度和末速度中均匀取50个点，记为

按3.2.3.2中同样方法计算燃油消耗率，并按下式计算各速度下单位时间的燃油消耗：

                                ......(34)

加速时间

                                               ......(35)

               其中：——加速度

 燃油消耗量按下式计算

                                             ......(36)

✧行驶距离

                                           ......(37)

         其中：为加速度

 3.2.3.4  减速工况计算

✧燃油消耗量

                                                ......(38)

       其中：为怠速燃油消耗率

              为减速工况时间

✧行驶距离

                               ......(39)

         其中：为减速运动的初速度

               为减速运动的末速度

               为减速度。

   3.2.3.5  各工况之总油耗记为，总的行驶路程记为

                                             ......(40)

      循环工况百公里油耗： 

                             ......(41)