动力性经济性计算报告.doc

编号：____________ 密级：____________

P12整车动力性经济性计算汇报

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奇瑞汽车商用车工程研究院整车技术部
10月17日

目 录
1. 概述 1
2. 计算输入数据和条件 1
3. 各档速度特征 2
4. 各档驱动力 3
5. 滚动阻力 4
6. 空气阻力 5
7. 各档动力因数 6
8. 爬坡度计算 7
9. 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

1. 概述
P12是在P11基础上开发轻型货车，B柱以前车身、底盘和发动机均沿用P11。第一期研发P12将装配2.0 TCI汽油发动机，采取后轮驱动，变速箱拟选择江齿R5M21-DJL手动五档变速箱；本汇报将计算P12在这种动力模式下动力性能，包含各档速度特征、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. 计算输入数据和条件
计算基础参数，如表1所表示。假设条件：此次计算假定汽车起动方法为热起动；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。
因为P12整车质量和P11不一样，变速箱和主减速比需要重新匹配。在经过计算后，本汇报从变速箱供给商提供速比库中选择了一个推荐速比。而因为没有主减速器速比库，所以汇报中只给出了一个理想速比，实际操作中，选择和该理想速比最靠近速比即可。因为条件所限，暂无法计算经济性。
表1 整车基础参数
参数名称
数值
车辆总质量（kg）
2775
迎风面积（m2）
2.7167
空阻系数（N·S2/m4）
0.40
滚动半径（m）
0.364
滚动阻力系数及旋转质量系数
随车速而变，详见下文

变速箱速比
一档
4.33
二档
2.356
三档
1.509
四档
1
五档
0.834
主减速器速比
4.9
变速箱传动效率
0.95
主减速器传动效率
0.95
表2 发动机外特征
发动机转速（rpm）
扭矩（N·m）
992
135.2
1500
193.4
1900
247.8
2500
232.4
续表2 发动机外特征
发动机转速（rpm）
扭矩（N·m）
3000
242.4
3500
237.0
4000
241.2
4500
238.5
5000
230.9
5500
221.1
发动机外特征图1所表示。

图1 2.0TCI发动机外特征
3. 各档速度特征
汽车各档速度特征
（km/h）
其中：
：汽车速度（km/h）；
：发动机转速（r/min）；
：车轮滚动半径（m），＝0.364；
：变速箱各档速比，ig=[4.33 2.356 1.509 1 0.834]；
：主减速器速比，＝4.9。
计算数据如表3，曲线见图2。
表3 各档速度特征
发动机转速（rpm）
一档车速
（km/h）
二档车速
（km/h）
三档车速
（km/h）
四档车速
（km/h）
五档车速
（km/h）
992
6.4161
11.7919
18.4106
27.7817
33.3114
1500
9.7017
17.8305
27.8387
42.0086
50.37
1900
12.2889
22.5853
35.2623
53.2109
63.802
2500
16.1696
29.7174
46.3978
70.0143
83.95
3000
19.4035
35.6609
55.6774
84.0171
100.74
3500
22.6374
41.6044
64.9569
98.02
117.53
4000
25.8713
47.5479
74.2365
112.0229
134.32
4500
29.1052
53.4914
83.516
126.0257
151.11
5000
32.3392
59.4349
92.7956
140.0286
167.9
5500
35.5731
65.3784
102.0752
154.0314
184.69

图2 各档速度特征图
4. 各档驱动力
（N）
其中：
：驱动力（N）；
：发动机扭矩外特征（N·m）；
：变速箱各档速比，ig=[4.33 2.356 1.509 1 0.834]；
：主减速器速比，＝4.9；
：车轮滚动半径（m），＝0.364；
：变速器传动效率，＝0.95；
：主减速器传动效率，＝0.95；
各档驱动力数据如表4所表示。
表4 各档驱动力
发动机转速（rpm）
一档驱动力（N）
二档驱动力（N）
三档驱动力（N）
四档驱动力（N）
五档驱动力（N）
992
7112.2
3869.8
2478.6
1642.6
1369.9
1500
10174
5535.7
3545.6
2349.6
1959.6
1900
13036
7092.8
4542.9
3010.5
2510.8
2500
12225
6652
4260.6
2823.4
2354.7
3000
12752
6938.2
4443.9
2944.9
2456.1
3500
12467
6783.7
4344.9
2879.3
2401.4
4000
12688
6903.9
4421.9
2930.3
2443.9
4500
12546
6826.6
4372.4
2897.5
2416.6
5000
12147
6609.1
4233.1
2805.2
2339.5
5500
11631
6328.6
4053.4
2686.2
2240.3
计算结果显示，最大驱动力为13036N。P12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条件下，车辆可取得最大驱动力为1628*9.8*0.8＝12764N，这个值和13036相差无几。经粗略估算，考虑到加速或爬坡时轴荷转移，P12后轮可提供最大驱动力将会达成和超出13036N。所以，在后面加速和爬坡性能分析中，能够直接采取表4数据进行计算。当然，需要指出是，P12空载时后轴轴荷较小，车辆实际能够取得驱动力将会显著减小，从而对车辆加速和爬坡性能产生影响。
5. 滚动阻力

其中：
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)。
滚动阻力计算结果如表5所表示。
表5 滚动阻力
发动机转速（rpm）
一档滚动阻力（N）
二档滚动阻力（N）
三档滚动阻力（N）
四档滚动阻力（N）
五档滚动阻力（N）
992
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
1500
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
1900
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
2500
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
3000
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
3500
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
4000
380.73
380.73
380.73
380.73
380.73
4500
380.73
380.73
380.73
380.73
415.78
5000
380.73
380.73
380.73
391.67
452.31
5500
380.73
380.73
380.73
422.13
488.84
6. 空气阻力
（N）
其中：
：空气阻力（N）；
：空气阻力系数，＝0.40（N·S2/m4）；
：迎风面积，＝2.7167m2；
：汽车速度（km/h）；
表6 空气阻力
发动机转速（rpm）
一档空气阻力（N）
二档空气阻力（N）
三档空气阻力（N）
四档空气阻力（N）
五档空气阻力（N）
992
2.1151
7.1443
17.415
39.656
57.013
1500
4.8361
16.335
39.819
90.671
130.36
1900
7.7592
26.208
63.887
145.48
209.15
2500
13.433
45.375
110.61
251.86
362.1
3000
19.344
65.34
159.28
362.68
521.43
续表6 空气阻力
发动机转速（rpm）
一档空气阻力（N）
二档空气阻力（N）
三档空气阻力（N）
四档空气阻力（N）
五档空气阻力（N）
3500
26.33
88.934
216.79
493.65
709.72
4000
34.39
116.16
283.16
644.77
926.98
4500
43.525
147.01
358.37
816.04
1173.2
5000
53.734
181.5
442.43
1007.5
1448.4
5500
65.018
219.61
535.34
1219
1752.6
依据“节4、5、6”计算结果，图3为驱动力、阻力图。图中五档驱动力曲线和阻力线交点，对应车速，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

其中：
：牵引力（N）；
：空气阻力（N）；
m：车辆总质量（kg），m＝2775；
g：重力加速度（m/s2），g＝9.8；
表7 动力因数
发动机转速（rpm）
一档动力因数
二档动力因数
三档动力因数
四档动力因数
五档动力因数
992
0.26145
0.14204
0.090502
0.058941
0.048276
1500
0.37393
0.20296
0.12891
0.083065
0.067263
1900
0.47905
0.25985
0.1647
0.10535
0.084634
2500
0.44905
0.24294
0.1526
0.094561
0.073272
3000
0.46818
0.25273
0.15755
0.094953
0.07114
3500
0.45748
0.24618
0.1518
0.087725
0.062204
4000
0.46531
0.2496
0.15219
0.084044
0.05578
4500
0.45975
0.24562
0.1476
0.07654
0.045719
5000
0.44467
0.23635
0.13939
0.066106
0.032768
5500
0.4253
0.22464
0.12936
0.053949
0.017932
8. 爬坡度计算

式中：
：动力因数；
：滚动阻力系数，取值如前文所述。
表8 爬坡度
发动机转速（rpm）
一档爬坡度（％）
二档爬坡度（％）
三档爬坡度（％）
四档爬坡度（％）
五档爬坡度（％）
992
0.24988
0.12924
0.077237
0.045415
0.034668
1500
0.36087
0.18921
0.115
0.069098
0.053283
1900
0.46667
0.24628
0.15086
0.091411
0.070669
2500
0.43646
0.22931
0.13874
0.080606
0.059297
3000
0.45572
0.23913
0.1437
0.080999
0.057162
3500
0.44494
0.23256
0.13793
0.073763
0.04822
4000
0.45282
0.23599
0.13832
0.070078
0.041792
4500
0.44723
0.232
0.13373
0.062568
0.030438
5000
0.43205
0.2227
0.1255
0.051723
0.016138
5500
0.41255
0.21095
0.11546
0.038438
N/A

图4 各档爬坡度图
9. 加速性能计算
（m/s2）
式中：
：汽车加速度（m/s2）；
：旋转质量转换系数；
：汽车总质量（kg），=2775；
：汽车牵引力（N）；
：滚动阻力（N）；
：空气阻力（N）；
按经验公式：
＝；
：变速箱速比；
：主减速比，=4.9。
表9 各档加速度
发动机（rpm）
一档（m/s2）
二档（m/s2）
三档（m/s2）
四档（m/s2）
五档（m/s2）
992
2.0795
1.1815
0.7239
0.42991
0.32897
1500
3.0006
1.729
1.0776
0.654
0.50555
1900
3.8769
2.2496
1.4132
0.86504
0.67042
2500
3.6268
2.0949
1.2997
0.76285
0.56258
3000
3.7863
2.1845
1.3462
0.76657
0.54234
3500
3.6971
2.1245
1.2922
0.69812
0.45752
4000
3.7623
2.1558
1.2959
0.66327
0.39655
4500
3.716
2.1194
1.2529
0.59221
0.28883
5000
3.5903
2.0346
1.1758
0.4896
0.15316
5500
3.4288
1.9274
1.0818
0.36387
N/A

图5 各档加速度图
表10 各档加速度倒数
发动机（rpm）
一档（s2/m）
二档（s2/m）
三档（s2/m）
四档（s2/m）
五档（s2/m）
992
0.4809
0.84637
1.3814
2.3261
3.0398
1500
0.33327
0.57836
0.92799
1.5291
1.9781
1900
0.25794
0.44451
0.70761
1.156
1.4916
2500
0.27572
0.47735
0.76939
1.3109
1.7775
3000
0.26411
0.45778
0.74285
1.3045
1.8439
3500
0.27049
0.47069
0.77387
1.4324
2.1857
4000
0.26579
0.46386
0.77168
1.5077
2.5218
4500
0.26911
0.47183
0.79817
1.6886
3.4623
5000
0.27853
0.49149
0.85046
2.0425
6.5293
5500
0.29165
0.51883
0.92435
2.7482
N/A

图6 各档加速度倒数图
10. 加速时间计算
（sec）
则依据加速度倒数计算结果，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
终止档位
加速时间（s）
0
10
1
1
1.71
0
20
1
1
2.46
0
30
1
1
3.20
0
40
1
2
4.41
0
50
1
2
5.71
0
60
1
2
7.03
0
70
1
3
8.99
0
80
1
3
11.14
0
90
1
3
13.38
0
100
1
3
15.79
25
100
3
3
16.50
40
100
4
4
21.87
40
100
5
5
29.90
其中，在车辆从静止加速到发动机怠速转速对应一档车速过程中，车辆平均加速度按怠速转速对应一档加速度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
（KW）
功率平衡图图7所表示。

图7 功率平衡图
12. 小结
配置2.0 TCI发动机P12关键动力性能计算结果整理如表12。
表12 P12关键动力性能计算结果
参数
数值
最高车速
184.6km/h
0～100km/h连续换档加速时间
15.79s
最大爬坡度
0.4667