动力性经济性计算报告

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P12整车动力性经济性计算报告

编制/日期： 校对/日期： 审核/日期： 批准/日期：

奇瑞汽车有限公司商用车工程研究院整车技术部

2006年10月17日

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目 录

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

概述 ................................................... 1 计算输入数据与条件 ..................................... 1 各档速度特性 ........................................... 2 各档驱动力 ............................................. 3 滚动阻力 ............................................... 4 空气阻力 ............................................... 5 各档动力因数 ........................................... 6 爬坡度计算 ............................................. 7 加速性能计算 ........................................... 8

10. 加速时间计算 .......................................... 10 11. 汽车功率平衡图 ........................................ 11 12. 小结 .................................................. 11

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1. 概述

P12是在P11基础上开发的轻型货车，B柱以前的车身、底盘和发动机均沿用P11的。第一期研发的P12将装配2.0 TCI汽油发动机，采用后轮驱动，变速箱拟选用江齿R5M21-DJL手动五档变速箱；本报告将计算P12在这种动力模式下的动力性能，包括各档速度特性、动力因数、加速时间、爬坡度、最高车速，同时提供驱动力、阻力图和车辆功率平衡图。

2. 计算输入数据与条件

计算的基本参数，如表1所示。假设条件：本次计算假定汽车起动方式为热起动；无滑移；除爬坡外，均在良好水平路面行驶；坡度附着系数足够大。

由于P12的整车质量与P11不同，变速箱和主减速比需要重新匹配。在经过计算后，本报告从变速箱供应商提供的速比库中选择了一种推荐速比。而由于没有主减速器的速比库，因此报告中只给出了一个理想速比，实际操作中，选择与该理想速比最接近的速比即可。由于条件所限，暂无法计算经济性。

表1 整车基本参数

参数名称

车辆总质量（kg）

2

迎风面积（m）

24

空阻系数（N·S/m） 滚动半径（m）

滚动阻力系数及旋转质量系数

一档 二档 变速箱速比 三档

四档 五档

主减速器速比 变速箱传动效率 主减速器传动效率

表2 发动机外特性

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500

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数值

2775 2.7167 0.40 0.364

随车速而变，详见下文

4.33 2.356 1.509 1 0.834 4.9 0.95 0.95

扭矩（N·m）

135.2 193.4 247.8 232.4

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续表2 发动机外特性

发动机转速（rpm）

3000 3500 4000 4500 5000 5500

扭矩（N·m）

242.4 237.0 241.2 238.5 230.9 221.1

发动机的外特性如图1所示。

图1 2.0TCI发动机外特性

3. 各档速度特性

汽车各档速度特性

ua0.377inrgio其中：

ua：汽车速度（km/h）；

n：发动机转速（r/min）； r：车轮滚动半径（m），r＝0.364；

（km/h）

ig：变速箱各档速比，ig=[4.33 2.356 1.509 1 0.834]；

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io：主减速器速比，io＝4.9。

计算数据如表3，曲线见图2。

表3 各档速度特性

发动机转速（rpm） 992 1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

一档车速 （km/h） 6.4161 9.7017 12.2889 16.1696 19.4035 22.6374 25.8713 29.1052 32.3392 35.5731

二档车速 （km/h） 11.7919 17.8305 22.5853 29.7174 35.6609 41.6044 47.5479 53.4914 59.4349 65.3784

三档车速 （km/h） 18.4106 27.8387 35.2623 46.3978 55.6774 64.9569 74.2365 83.516 92.7956 102.0752

四档车速 （km/h） 27.7817 42.0086 53.2109 70.0143 84.0171 98.02 112.0229 126.0257 140.0286 154.0314

五档车速 （km/h） 33.3114 50.37 63.802 83.95 100.74 117.53 134.32 151.11 167.9 184.69

图2 各档速度特性图

4. 各档驱动力

Ft其中：

Tmigiorgo（N）

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Ft：驱动力（N）；

Tm：发动机扭矩外特性（N·m）；

ig：变速箱各档速比，ig=[4.33 2.356 1.509 1 0.834]；

io：主减速器速比，io＝4.9； r：车轮滚动半径（m），r＝0.364；

g：变速器传动效率，g＝0.95；

o：主减速器传动效率，o＝0.95； 各档驱动力数据如表4所示。

表4 各档驱动力

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

一档驱动力（N） 7112.2 10174 13036 12225 12752 12467 12688 12546 12147 11631

二档驱动力（N） 3869.8 5535.7 7092.8 6652 6938.2 6783.7 6903.9 6826.6 6609.1 6328.6

三档驱动力（N） 2478.6 3545.6 4542.9 4260.6 4443.9 4344.9 4421.9 4372.4 4233.1 4053.4

四档驱动力（N） 1642.6 2349.6 3010.5 2823.4 2944.9 2879.3 2930.3 2897.5 2805.2 2686.2

五档驱动力（N） 1369.9 1959.6 2510.8 2354.7 2456.1 2401.4 2443.9 2416.6 2339.5 2240.3

计算结果显示，最大驱动力为13036N。P12的后轴满载轴荷为1628kg，取地面附着系数为0.8，则：在不考虑加速或爬坡时轴荷转移的条件下，车辆可获得的最大驱动力为1628*9.8*0.8＝12764N，这个值与13036相差无几。经粗略估算，考虑到加速或爬坡时的轴荷转移，P12后轮可提供的最大驱动力将会达到和超过13036N。因此，在后面的加速和爬坡性能分析中，可以直接采用表4的数据进行计算。当然，需要指出的是，P12空载时后轴轴荷较小，车辆实际可以获得的驱动力将会明显的减小，从而对车辆的加速和爬坡性能产生影响。

5. 滚动阻力

Ffmgf其中：

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m：车辆总质量（kg），m＝2775； g：重力加速度（m/s2），g＝9.8；

f：滚动阻力系数。当车速ua小于140km/h时，f＝0.014，当车速ua大于140km/h时，f＝0.0144+0.00008×(ua-140)。 滚动阻力的计算结果如表5所示。

表5 滚动阻力

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

一档滚动二档滚动三档滚动四档滚动五档滚动阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73

380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73

380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73

380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 391.67 422.13

380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 380.73 415.78 452.31 488.84

6. 空气阻力

Fw其中：

Fw：空气阻力（N）；

CDA2ua（N）

21.15CD：空气阻力系数，CD＝0.40（N·S2/m4）；

A ：迎风面积，A＝2.7167m；

ua：汽车速度（km/h）；

表6 空气阻力

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500 3000

一档空气二档空气三档空气四档空气五档空气阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 2.1151 4.8361 7.7592 13.433 19.344

7.1443 16.335 26.208 45.375 65.34

17.415 39.819 63.887 110.61 159.28

39.656 90.671 145.48 251.86 362.68

57.013 130.36 209.15 362.1 521.43

2

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续表6 空气阻力

发动机转速（rpm）

3500 4000 4500 5000 5500

一档空气二档空气三档空气四档空气五档空气阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 阻力（N） 26.33 34.39 43.525 53.734 65.018

88.934 116.16 147.01 181.5 219.61

216.79 283.16 358.37 442.43 535.34

493.65 644.77 816.04 1007.5 1219

709.72 926.98 1173.2 1448.4 1752.6

根据“节4、5、6”的计算结果，图3为驱动力、阻力图。图中五档驱动力曲线与阻力线的交点，对应的车速，即为汽车最高车速，184.6 km/h。

图3 驱动力、阻力图

7. 各档动力因数

FtFwD

mg其中：

Ft：牵引力（N）； Fw：空气阻力（N）；

m：车辆总质量（kg），m＝2775；

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g：重力加速度（m/s2），g＝9.8；

表7 动力因数

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

一档动力因数 0.26145 0.37393 0.47905 0.44905 0.46818 0.45748 0.46531 0.45975 0.44467 0.4253

二档动力因数 0.14204 0.20296 0.25985 0.24294 0.25273 0.24618 0.2496 0.24562 0.23635 0.22464

三档动力因数 0.090502 0.12891 0.1647 0.1526 0.15755 0.1518 0.15219 0.1476 0.13939 0.12936

四档动力因数 0.058941 0.083065 0.10535 0.094561 0.094953 0.087725 0.084044 0.07654 0.066106 0.053949

五档动力因数 0.048276 0.067263 0.084634 0.073272 0.07114 0.062204 0.05578 0.045719 0.032768 0.017932

8. 爬坡度计算

Df1D2f1f22i式中：

D：动力因数；

f：滚动阻力系数，取值如前文所述。

表8 爬坡度

发动机转速（rpm）

992 1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

一档爬坡度（％） 0.24988 0.36087 0.46667 0.43646 0.45572 0.44494 0.45282 0.44723 0.43205 0.41255

二档爬坡度（％） 0.12924 0.18921 0.24628 0.22931 0.23913 0.23256 0.23599 0.232 0.2227 0.21095

三档爬坡度（％） 0.077237 0.115 0.15086 0.13874 0.1437 0.13793 0.13832 0.13373 0.1255 0.11546

四档爬坡度（％） 0.045415 0.069098 0.091411 0.080606 0.080999 0.073763 0.070078 0.062568 0.051723 0.038438

五档爬坡度（％） 0.034668 0.053283 0.070669 0.059297 0.057162 0.04822 0.041792 0.030438 0.016138 N/A

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图4 各档爬坡度图

9. 加速性能计算

du1aFtFfFw（m/s）

dtm2

式中：

a：汽车加速度（m/s2）；

：旋转质量转换系数；

m：汽车总质量（kg），m=2775；

Ft：汽车牵引力（N）； Ff：滚动阻力（N）；

Fw：空气阻力（N）；

按经验公式：

＝1.0270.00033ig2io2；

ig：变速箱速比；

io：主减速比，io=4.9。

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表9 各档加速度

发动机（rpm） 一档（m/s） 二档（m/s） 三档（m/s） 四档（m/s） 五档（m/s）

992

1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

2.0795 3.0006 3.8769 3.6268 3.7863 3.6971 3.7623 3.716 3.5903 3.4288

1.1815 1.729 2.2496 2.0949 2.1845 2.1245 2.1558 2.1194 2.0346 1.9274

0.7239 1.0776 1.4132 1.2997 1.3462 1.2922 1.2959 1.2529 1.1758 1.0818

0.42991 0.654 0.86504 0.76285 0.76657 0.69812 0.66327 0.59221 0.4896 0.36387

0.32897 0.50555 0.67042 0.56258 0.54234 0.45752 0.39655 0.28883 0.15316 N/A

2

2

2

2

2

图5 各档加速度图

表10 各档加速度倒数

发动机（rpm） 一档（s/m） 二档（s/m） 三档（s/m） 四档（s/m） 五档（s/m）

992

1500 1900 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

0.4809 0.33327 0.25794 0.27572 0.26411 0.27049 0.26579 0.26911 0.27853 0.29165

0.84637 0.57836 0.44451 0.47735 0.45778 0.47069 0.46386 0.47183 0.49149 0.51883

1.3814 0.92799 0.70761 0.76939 0.74285 0.77387 0.77168 0.79817 0.85046 0.92435

2.3261 1.5291 1.156 1.3109 1.3045 1.4324 1.5077 1.6886 2.0425 2.7482

3.0398 1.9781 1.4916 1.7775 1.8439 2.1857 2.5218 3.4623 6.5293 N/A

2

2

2

2

2

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图6 各档加速度倒数图

10. 加速时间计算

Tdt0tu2u11du（sec） a则依据加速度倒数的计算结果，即表10和图4，即可计算出加速时间。计算结果如表11：

表11 加速时间

起始车速（km/h） 终止车速（km/h） 起始档位 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 40 40

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 100 100 100

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 5

终止档位 1 1 1 2 2 2 3 3 3 3 3 4 5

加速时间（s） 1.71 2.46 3.20 4.41 5.71 7.03 8.99 11.14 13.38 15.79 16.50 21.87 29.90

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其中，在车辆从静止加速到发动机怠速转速对应的一档车速过程中，车辆的平均加速度按怠速转速对应的一档加速度的2/3处理；换档时间取0.2秒。

11. 汽车功率平衡图

汽车阻力功率计算

311GfuaCDAuaPzPfPw360076140（KW）

gogo功率平衡图如图7所示。

图7 功率平衡图

12. 小结

配备2.0 TCI发动机的P12的主要动力性能计算结果整理如表12。

表12 P12主要动力性能计算结果

参数

最高车速

0～100km/h连续换档加速时间

最大爬坡度

数值 184.6km/h 15.79s 0.4667

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