汽车工程应用力学-功率平衡图及其应用

与汽车的驱动力—行驶阻力平衡图一样，汽车的功率平衡也可以用功率平衡图来表示。用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率P_e及在平直良好路面上作等速行驶时经常遇到的阻力功率（P_f+P_w）对车速u_a的关系绘制在直角坐标图上，就得到汽车功率平衡图，如图2-34所示。

根据发动机功率曲线以及把发动机转速转换成车速，便可以得到不同档位时的发动机功率与车速关系曲线（P_e-u_a）。变速器的每一个档位都可以绘出一条发动机功率曲线，每条曲线的起点、终点及峰值的发动机功率都是一致的。但各档发动机功率曲线所对应的车速位置不同，高档时车速高，速度变化区域宽；低档时车速低，速度变化区域窄。

图2-34 汽车功率平衡图

利用功率平衡图可以求出汽车的最高车速u_amax。高档位（Ⅴ）时，发动机功率曲线与常见阻力功率曲线相交点的车速，就是在良好水平路面上汽车的最高车速u_amax。在该平衡点，发动机输出功率与常见阻力功率相等，发动机处于100%负荷率状态。

另外，通过功率平衡图也可分析在不同档位和不同车速条件下汽车发动机功率的利用情况。常见阻力功率曲线是一条斜率越来越大的曲线。这是因为随着汽车行驶速度的增加，汽车克服的空气阻力越来越大，对于轿车，当车速达到100km/h时，空气阻力约占总阻力的70%。(www.xing528.com)

当需要汽车以较低速度u_a作等速行驶时，驾驶人应减小节气门开度，发动机以部分负荷速度特性工作，其功率曲线如图中的虚线所示。对应于某一车速下的剩余功率——称为汽车的后备功率。它相当于图2-34中的ab线段，这部分功率可用来加速或爬坡。在一般情况下维持汽车等速行驶所需的发动机功率并不大，发动机节气门开度较小。当需要爬坡或加速时，驾驶人加大节气门开度，使汽车的全部或部分后备功率发挥作用。因此，汽车的后备功率越大，其动力性越好。

利用后备功率也可以具体地确定汽车的爬坡度和加速度。利用功率平衡定性分析设计与使用中汽车的有关动力性问题较为简便。另外，利用功率平衡图可清楚地看出汽车行驶时发动机负荷率的变化，这对分析汽车的燃油经济性也有用处。

图2-35为紧凑型国产轿车各档位的后备功率。

图2-35 汽车的后备功率