詳解汽車檔位.牽引力.行駛速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速

1、詳解汽車檔位.牽引力.行駛速 度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速淺談汽車檔位牽引力.行駛速度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速各類高中物理練習(xí)冊在機械能一章中都要涉及到有關(guān)汽車功率、牽引 力、行駛速度的問題，筆者查閱了有關(guān)資料并向汽車駕駛員請教后，就下列幾 個問題談一些膚淺認(rèn)識，望能起到拋磚引玉的作用。I一、汽車發(fā)動機 發(fā)動機是一般汽車總體構(gòu)造四大部分（發(fā)動機、底盤、 車身和電氣設(shè)備）的核心部分。發(fā)動機是汽車的動力裝置，其作用是將所供入I的燃料燃燒，使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能而發(fā)出動力，并通過汽車的傳動系統(tǒng)驅(qū)動汽I車行駛。發(fā)動機的技術(shù)指標(biāo)主要有動力性指標(biāo) （有效扭矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等）、 經(jīng)濟性指標(biāo)（燃油消耗率）以及運轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（冷起動性能、

2、噪聲和排氣品質(zhì)I等）。下面談?wù)勁c本文有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。（1） 有效扭矩 發(fā)動機通過飛輪對外輸出的扭矩稱為有效扭矩，用Me表 示，單位為N?m發(fā)動機的扭矩是由于燃燒氣體作用在活塞上的力通過連桿椎動曲柄而產(chǎn)生的。（2） 有效功率 發(fā)動機通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，用 Pe表 示，單位為kW它是發(fā)動機克服了各部分摩擦阻力和驅(qū)動各種輔助裝置（如水 | 泵、機油泵等）所消耗的功率后所得到的凈功率。有效功率的計算公式為 ：式中；n曲軸轉(zhuǎn), r/ mirio（3）轉(zhuǎn)速 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速影響其結(jié)構(gòu)形式與性能，提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 可以使功率提高，但轉(zhuǎn)速的提高受到許多條件的限制。（4）燃油消耗率（比油耗）發(fā)動機要

3、發(fā)出 1KW有效功率，在1小時內(nèi)所消 耗的燃油質(zhì)量（g），稱燃油消耗率，用ge表示，單位為g/kW?h。ge越小，經(jīng) 濟性越好。發(fā)動機的速度特性是指發(fā)動機的功率、扭矩和燃油消耗率隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。當(dāng)油門開到最大時，所得到的速度特性稱為發(fā)動機外特性，如圖1所示 發(fā)動機外特性代表了發(fā)動機在使用中允許達(dá)到的最高性能，因此最為重要 般發(fā)動機的銘牌上標(biāo)明的功率 Pe,扭矩Me及其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速n,最低燃油消耗率 ge等都是以外特性為依據(jù)的。發(fā)動機功率的大小，均標(biāo)明產(chǎn)生該功率時曲軸的相應(yīng)轉(zhuǎn)速。如解放CA-10B型載重汽車，最大功率/轉(zhuǎn)速為70千瓦/2800轉(zhuǎn)/分, 東風(fēng)EQ-240型越野汽車最大功率/轉(zhuǎn)速

4、為99千瓦/3000轉(zhuǎn)/分。一般習(xí)題中所說 的汽車額定功率就是指的最大有效功率。由圖1可知，在n1n2范圍內(nèi)，因M，和n都是逐漸增加的，故Pe是隨n的增加而增加的。在n2n3范圍內(nèi)，n雖然 繼續(xù)增加，但Me卻逐漸降低，故Pe是緩慢地增加，到n3時Pe達(dá)最大值。轉(zhuǎn) 速超過n3時，雖然n是增加的，但由于Me下降很快，故Pe也逐漸下降。發(fā)動 機最小燃油消耗率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速為 n5,它的數(shù)值一般介于n2和n3之間。因此， 一般發(fā)動機工作時所使用的范圍應(yīng)盡可能在最大功率轉(zhuǎn)速與最大扭矩轉(zhuǎn)速之 間，即提倡所謂的中速行車”，這樣方可保證發(fā)動機在最佳動力性與經(jīng)濟性情況 下工作。車速過高和過低，都將增加燃油的消耗。二

5、、變速器 變速器是實現(xiàn)變速、傳遞和改變扭力的大小、改變汽車 進退方向及使驅(qū)動車輪脫離發(fā)動機影響的傳動裝置。變速器一般由變速傳動機 構(gòu)和變速操縱機構(gòu)組成。變速傳動機構(gòu)的作用是改變轉(zhuǎn)速及扭矩的數(shù)值和方向； 操縱機構(gòu)的作用是實現(xiàn)變速器傳動比的變換一一換檔。發(fā)動機與變速器之間是 離合器，離合器保證發(fā)動機的動力與傳動機構(gòu)可靠接合和徹底分離。輪的轉(zhuǎn)速n主與從動齒輪的轉(zhuǎn)速n從之比；也等于從動輪的齒數(shù) Z從與主動輪 的齒數(shù)Z主之比，即i=n主/n從=Z從/Z主 （2）變速器扭矩的改變：在略去變速器傳動摩擦損失的情況下，輸入功率P入應(yīng)等于輸出功卒P出。由（L）式可知發(fā)動機的功率Pe主要取決于發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速n和輸

6、出扭矩Me，故由P入=P出得：I即有n入/n出=皿出/M入 （3）（3）式表明，在發(fā)動機輸入的n入、M入不變時，變速器輸出的n出降 低多少，則輸出的M出就增大多少；反之，n出增高多少，M出就減少多少。由（2）、（3）式得變速器傳動比也等于從動輪上的扭矩 M從與主動輪上的扭矩 M 主之比。這說明傳動比既是降（增）速比，也是增（降）扭比。 三、如何改變速度和牽引力汽車的牽引力F牽=皿驅(qū)/r驅(qū)=Me i ?i主？n m/r驅(qū) （4）（4）式中的M驅(qū)為驅(qū)動扭矩；r驅(qū)為輪胎滾動半徑；i主為主減速器速比。主減速器的作用是降低傳動軸傳來的轉(zhuǎn)速，同時增大扭矩，并改變力的傳動方向90 。nm為傳動機構(gòu)效率。由（

7、4）式可知，當(dāng)Me nm r驅(qū)一定時，速比越高， M驅(qū)和F牽越大。汽車變速亦稱換檔。一般汽車的檔位分為低速檔、中速檔和高速檔，如解 放CA1091型汽車以一、二檔為低速檔，三檔為中速檔，四、五檔為高速檔。變 速的實質(zhì)是改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和傳動軸轉(zhuǎn)速的比值。如東風(fēng)EQ1090型汽車各檔的速比、扭力和速度關(guān)系如下表所示。表中1、2、3、4、5是前進檔位，6是倒車檔位。從表中可知，檔位越低， 速比越大，汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速越低，但獲得的扭矩和牽引力越大；反之，檔位越咼，速比越小，汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速越咼，但獲得的扭矩和牽引力越小檔別速比扭力速度17 31 ； 1最大最 低2431 : 1次于一檔高于一檔. I

8、 -. T次于二檔髙于二檔41 535 = 1次于一檔咼于一棣51.0 : 1最小最 高6 766 : 1大于 檔低壬一檔在汽車行駛的實際應(yīng)用中，如行駛總阻力增大至需要加大牽引力（如 起步、上坡、通過困難路段）時，就應(yīng)選用低速檔，以使驅(qū)動輪獲得較大的扭 矩。但在使用低速檔時，速度慢，發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，溫度容易升高，燃料消耗也 大。因此，在行駛總阻力不大的情況下，應(yīng)盡量縮短低速檔行駛的時間，更不 宜在低速檔時過多地踏下油門（即踏下加速踏板）而片面追求速度。中速檔是 由低速檔到高速檔或由高速檔到低速檔的過渡檔位。它的加速性能比較好，行 駛的速度比較快，使用的機會也比低速檔多，但與高速檔比較，就很不經(jīng)濟

9、。 高速檔使用時，傳遞到驅(qū)動輪的扭矩較小，汽車行駛速度較快，而發(fā)動機轉(zhuǎn)速 較低，磨損較小，燃料消耗少，有較好的經(jīng)濟效益，適用于在路況較好的情況 下長距離行駛。即在良好的道路上，應(yīng)以高速檔的經(jīng)濟速度行駛。經(jīng)濟車速又 因車型不同而有所區(qū)別。如解放 CA141型汽車的經(jīng)濟車速為4550km/h，解放 CA10B型汽車的經(jīng)濟車速為3040km/h。車速過高，不僅增加燃料消耗，加劇 機件輪胎的磨損，又容易發(fā)生行車事故；車速過低，既降低了運輸效率，燃料 燃燒還可能增多，也是很不適宜的。堅持經(jīng)濟車速行車， 即前文所述的提倡“中 速行車”。在車速掌握上，除堅持經(jīng)濟車速外，還必須遵守所在地區(qū)交通管理的 限速度規(guī)定，不得超出規(guī)定的車速限制。綜上所述，汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、發(fā)動機的最大功率、發(fā)動機的扭矩、汽車 的行駛速度、汽車的牽引力是一個互相制約的系統(tǒng)工程。最大扭矩Mema及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n2,最大功率對應(yīng)的扭矩 Mg及相應(yīng)轉(zhuǎn)速n3,當(dāng)這兩個扭矩之差 (Memax-M)越大，則汽車在不換檔的情況下發(fā)動機克服阻力的潛力越大；與 最大扭矩MemaX寸應(yīng)的轉(zhuǎn)速n2越低，發(fā)動機克服阻力的潛力越強。大范圍