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汽車行駛的動力特性(下)
7、汽車爬坡能力的求法
爬坡能力是指汽車在行駛中克服道路坡度的能力。在等速行駛下，dv/dt=O,故Pk=F1+Fw+F，F=Pk一（F+Fw)
P,=M·ik·i,·m
因為：
F=W·f·cosar=W·f（因a的值較小，可粗略假定cosa=1）
Fw=C,AV2;F.=W·sina
Fw=21.15
是以：
W.sina=Me·ik·lo·n-w.f-CĐAv.2
a=arcsin(M·i·i·)/r-W·f-CAV2121.15
汽車最大爬坡度是在變速箱一檔時，但直接檔的最大爬坡度也應引起注意，否則汽車在直接檔行駛時，遇到較小的坡度就要經常換檔，這樣就影響了行駛的平均速度，各種坡度下的行車阻力曲線可見圖1-5。
各檔的爬坡能力見圖1-6。
8、汽車加速能力的求法
由公式：Pk=W.f +W.i+ CoAV2_ (W+ AW) dv
可知：wF=M-ikion-W·f-W·i-CoAv2
根據上述公式12，将發動機外特性曲線上的扭矩值M，按轉速逐點代入，經換算後，可得到在平路上行駛時各檔加速度能力曲線，見圖1-10。
有的車輛由于變速箱結構的差異，一檔的AW很大，結果有時二檔的加速度将大于一檔。
由于加速度的數值不容易測量，故一般常用加速時間來表明汽車的加速能力。
如采用直接檔行駛，以最低穩定速度加速到80%Vmm所需時間來表示。
現将簡單計算介紹如下：
t= V1' Ldy
由運動學可知，加速度a=dv/dt，故dt=l/a dv，即速度從V,至V2加速過程中的時間等于1/a與dv的積分。
1/a是加速度的倒數，隻要按公式12，按車速Va求出a=dv/dt後，就可求出其倒數1/a，然後可以畫出加速度倒數1/a随速度V的變化曲線（見圖1-11a），即可用圖解法求得加速時間。
[（W+AW）可見表（1-2）、（1-3）、(1-4) ]。
在進行圖解積分時，可将速度區間分成為若幹間隔，（常取為5Km/h）并分别測定出面積A1，A2，A3.……等，如圖1-11b所示。
則：
t,=A1/3.6ab (s) 。
t= (A1+A2) /3.6ab (s) 。
t= (A1+A2+A3+....+An) /3.6ab (s)。
注：在座标圖上用amm表示1Km/h，用bmm表示1s2/m,(1Km/h)×(1s2/m)=1s/3.6。
将所得加速時間按相應的速度坐标标在t-V坐标系内，便可求得最高檔的加速時間圖，同樣可以求出自1檔開始連續換檔加速至最高檔的加速時間圖（見圖1-12）。
根據一般統計，在用一檔時，應能産生1.7～2.0m/s2的加速度，用高檔時應能産生0.25~0.5m/s2的加速度，這一目标值對載重汽車，也是适用的。
9、後備驅動力
圖1-8中，顯示兩種道路行車阻力曲線，即平路（a=0及坡路（a=al）兩條曲線。
此外還有三個檔位的驅動力曲線。
最高車速是在交點處即Vmax。
當變速箱用三檔以車速V在平路上行駛，油門不需全開，故具有剩餘或後備驅動力，即等于圖中表示的（Pk3一F1）。
如果行駛在坡路（a=a1）時，則已不存在後備驅動力，即油門已全開，達到平衡。
（即Pk3=F2）。
但當用二檔車速V1行駛時，在坡路上又有後備力（P2一F2）。
是以檔位越低，驅動力越大。
後備驅動力也越大。
但是當應該由低檔換高檔時而不換，則汽車的後備驅動力長時間剩餘，并使發動機處于低檔下高速運轉，結果使油耗大幅度上升，車速又不能提高，這種現象駕駛員稱為“拖檔”，應盡量避免。
為了克服行車阻力，汽車産生驅動力Pk（N）才能前進，同時以一定的速度Va（Kw/h）行駛，這樣所需要的驅動功率Nk（Kw）應為：
Nk=P V /3600 (Kw) ..①
這時由于存在傳動系的機械效率n，故需發動機輸出的功率為：N =N /n=Pk·V /3600·n .…②
因為：P1=滾動阻力+空氣阻力+上坡阻力+加速阻力CoAV?
e-+W+ (W+AW) /g·(dv/dt)=W+21.15
滾動阻力功率N=WV/3600
空氣阻力功率N=C·A·V.3/21.15×3600
上坡阻力功率N=W·V/3600
加速功率N=（W+AW）/g·(dv/dt)·V/3600
是以：發動機輸出功率N=（N+N+N+Na）/CAV?
=(W.f+-+W·i+ (W+AW)/g·(dv/dt))·V。(1/3600n)
這就是發動機輸出功率與汽車行駛阻力功率之間的平衡式。
圖1-13就是以縱座标表示發動機的輸出功率和汽車行駛阻力消耗的功率，橫座标表示車速。
由于在各不同變速箱檔位上，發動機轉速與車速的關系因速比的不同而差異。
低檔時車速低，所占車速區間窄，如n1，高檔時車速高，所占車速區間寬，如nm。
但各檔位上發動機的功率大小（僅機械效率上的一點差異）和功率曲線的形貌基本上是不變的，是以各檔功率曲線在座标圖上呈橫向排列（高檔的移向右邊）。
同時把汽車行駛的阻力功率曲線與繪在座标圖上。
平路等速行駛時，阻力功率一般包括滾動阻力功率N，和風阻功率Nw，轉換到對發動機的需求消耗功率為（N/N）/n，它是兩種阻力功率的疊加，低速時呈車速的一次函數，高速時主要克服風阻，功率為車速的三次函數，是一條随着車速提高而斜率越來越大的曲線。
從圖可以看出，最高檔時的發動機功率曲線與阻力功率曲線交點對應的車速便是在良好平直路面上汽車的最高車速為Vamax。
最高檔時與發動機最大功率相對應的車速為V，它一般等于或稍小于最高車速。
是以發動機功率的選取，首先應根據汽車最高車速的要求。
當爬坡能力及最大加速能力在汽車整車參數（如：傳動比等）尚未明确之前，由于因素太多往往難以确定，故用最高車速來選取發動機功率是合理的，因為最高車速也反映了和包含了加速能力和爬坡能力。
車速高，必須要求發動機有大的功率，功率越大，則在低速時，汽車的加速能力和爬坡能力也越強。
功率選擇的範圍可見表2-1。
10、汽車行駛中發動機後備功率
當汽車在良好路面上以V等速行駛時，汽車的阻力功率為bc段（見圖1-13），油門隻部分打開，于是在V的垂直線上，ab段為汽車的後備功率，可用來加速或爬坡，這時維持汽車等速V行駛所需發動機功率并不大，發動機的油門開度較小，當爬坡及加速時，駕駛員才加大油門，使全部或部分後備功率發揮作用，汽車的後備功率越大，則動力性能越好。
後備功率可用公式N,=N-（N+N)）/n表示，即圖中的ac-bc，（ac為車速V’時發動機能發出的全部功率，也即是N）。
當加速時不爬坡，是以i=0，結果不同車速時的加速度為：
a=(W+AW)Va-[N-(N+Nw)/n]
當爬坡時不加速，則近似地可求出不同車速時能爬的坡度為：
i=36007[N-(N,+N)/7]wWa
以上是用後備功率的概念來分析汽車的動力性能，例如車速越高，遇到的阻力越大，阻力與車速的乘積（阻力所消耗的功率）就更大，是以沒有足夠的發動機功率，汽車高速行駛是不可能的。
同樣，汽車的加速性能和爬坡的速度都需要後備功率，是以汽車的動力性能主要還是取決于汽車發動機能輸出的額定功率和一定的超速功率（可見圖1-14及1-15）。