汽车性能的指标或评价指标,是指可以用来评价汽车性能优劣的参数。评价指标必须是整车性能参数,而不是某个结构的设计参数。汽车动力性的客观评价指标有三个:最高车速、加速时间和最大爬坡度。
1.最高车速 U a max
最高车速是指在水平良好的路面(沥青或混凝土)上,汽车以规定的装载质量行驶所能达到的最高车速,单位一般为km/h,用来表征汽车的极限行驶能力。不同国家或机构对汽车动力性测试制订了不同的标准。在我国,汽车进行动力性测试规定是满载,而国外一些机构规定是半载。如表2-1所示,重型货车的最高车速只有90km/h,因为汽车的装备质量越大,最高车速越低。
表2-1 货车与客车的最高车速 (单位:km/h)
汽车的最高车速还跟发动机与变速器的技术有关。一般而言,发动机的排量越大,汽车的最高车速越大。而发动机排量相同的汽车,最高车速还取决于变速器的选用。如表2-2所示,飞度1.3L及1.5L排量发动机搭配手动变速器的最高车速均大于搭配CVT的最高车速。一般,轿车的最高车速为130~220km/h,客车的最高车速为90~130km/h,货车的最高车速为80~110km/h。
表2-2 不同排量轿车的最高车速 (单位:km/h)
注意 从理论上说,发动机的排量越大,最高车速应该越高,但由于实际量产的各个车型在发动机技术、传动系统匹配、汽车的外观设计和产品定位等方面不可避免地存在差异,该规律并不是绝对适用,应更多地结合客观情况。例如,表2-3中列出了不同排量SUV的最高车速,从表中可以看出,排量为4.4L的宝马X5的最高车速只有230km/h,而对于一般的三厢轿车而言,如奥迪A6,发动机排量2.8L,但最高车速可以达到235km/h,但不能因此得出结论奥迪A6的动力性比宝马X5的动力性好,原因是,SUV与普通的三厢轿车不属于同一类型,SUV的动力性更多的应该依赖于其他动力性的评价指标来评价。众所周知,SUV的设计要求强调越野性能,外形上比较注重方方正正的设计,还考虑到高离地间隙,风阻系数及滚动阻力系数均比较大,故最高车速受到一定的限制。
表2-3 SUV的最高车速
最高车速是一些跑车所追求的一个重要参数,对于量产的超级跑车,目前其最高车速已突破400km/h。
2.加速时间 t
汽车的加速时间有两个含义,分别是原地起步加速时间和超车加速时间,单位均为s。
(1)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Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,并以最大的加速强度逐步换至最高挡后到某一预定的车速或距离所需的时间。
其中“最大的加速强度”是指加速踏板踩到底、节气门全开工况;换挡操作包括选择恰当的换挡时机以及最佳挡位;“最佳挡位”是指加速能力最强的挡位,不一定是Ⅰ挡,如越野车是Ⅱ挡加速能力较强。
1)0—100km/h的加速时间。厂家每推出一个新车型,都会对外公布其部分参数,其中就包括最高车速和加速时间。加速时间通常是指0—100km/h的加速时间,是评价汽车动力性常见的指标之一。
表2-4为不同品牌、不同车型的加速时间,可以看出,加速时间的长短也跟汽车的排量、造型设计等因素有关。
表2-4 各种车型加速时间
2)静止到400m或静止到1km的冲刺时间。以1.8T的奥迪A6为例(表2-5),从静止到400m的冲刺时间为7.9s,从静止到1km的冲刺时间为33.4s,但在一般的技术参数中往往不给此项数据,而在一些车型的对比测试中,此参数比较直观地反映汽车的动力性。
表2-5 奥迪A6的冲刺时间
(2)超车加速时间 超车加速时间是指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的时间。当加速时间不易定量计算时,有时可以用加速度来代替,则在给定起始和终止速度的条件下,加速度越大,加速时间就越短。
如表2-6所示,宝马520i在使用4挡加速的情况下,60—100km/h和80—120km/h所用的加速时间分别为10.8s和10.6s,而在5挡情况下,相对应的加速时间则分别为13.7s和14.1s,较4挡明显有所延长。可见,低挡的超车加速能力更强。另外,跑车0—100km/h的加速时间一般在5s以内。
表2-6 宝马520i的超车加速时间
3.最大爬坡度 i max
汽车的最大爬坡度是指满载(或某一载质量)时,汽车在良好路面上前进所能爬上的最大坡度。“坡度”也不是我们平常所说的“坡道角度”,而是该角度的正切值,其示意图如图2-2所示,关系式为
图2-2 坡度的示意图
式中 h ——坡高,单位为m;
s ——坡底的长度,单位为m;
α ——坡度角单位为°。
在汽车性能评价及工程实践中,习惯用百分数来表示汽车的最大爬坡度。例如,很多货车的最大爬坡度 i max 为30%,并不是指最大爬坡度为30°,而是指tan α =30%,即 α ≈16.7°。因此,货车能够爬上的最大坡度角约为16.7°左右。一些国家对坡度的要求是动态的,例如,美国对轿车爬坡能力的规定随着车速和载荷的变化而变化,其中规定“能以104km/h(65mile/h)通过6%的坡道;满载时不低于80km/h;在6%的坡道上,0—96km/h(60mile/h)的加速时间不应大于20s”。车速越高,爬坡能力越差;载荷越大,爬坡能力也越差。因此,要获得最大的爬坡能力,通常要降低车速,换入低挡爬坡。并且,汽车的爬坡能力还跟汽车的驱动形式有关,后驱车的爬坡能力要比前驱车好。
注意 越野汽车有时需要在恶劣的坏路或非道路条件下行驶,需要克服松软坡道路面的较大阻力以及凹凸不平路面的局部大阻力,因此,对越野汽车而言,爬坡能力是一个很重要的指标,它的最大爬坡度可达60%(31°)。越野汽车爬坡试验方法如下:
①试验车变速器使用最低挡,分动器亦置于最低挡,全轮驱动,停于接近道的平直路段上面。
②起步后,将加速踏板全开进行爬坡;当试验车处于坡道上时,停住车辆,变速器放入空挡发动机熄火2min,再起步爬坡。
③测量并记录通过测速路段的时间及发动机转速。
④爬坡过程中监视各仪表的工作状况,爬至坡顶后,检查各部位有无异常现象,并做详细记录。
军用汽车的技术要求一般不包含最高车速,但通常用在规定的坡道(如坡度为6%)上必须达到的车速来表示汽车的爬坡能力。也有以一定的坡道上汽车的加速时间来表明汽车的加速性。
任务实施
在教师的指导下,为客户王先生完成车辆动力性试验方案设计。以小组为单位学习相关技能,并填写下列表格。
1)检查汽车的装备及调整状况是否符合要求
2)检查其他项目情况
3)试验数据
4)各组根据王先生车辆的故障现象搜集恰当的影响因素,并予以分析。
5)对案例进行评述,从学习后的角度进行评述。
任务引入
客户王先生需要购买一辆上班代步用的汽车,但兼顾周末自驾游的爱好。王先生对奥迪A4 1.8T比较感兴趣,但对奥迪A4 1.8T的动力性有疑问。
问题1 :为什么同一车型汽车的发动机带T比不带T的动力性要好?
问题2 :为什么同一车型汽车带自动变速器的比手动变速器的最高车速要低?