經常開車的車主,肯定會有這麼一種感覺,車輛高速行駛時,尤其是速度上升至100km/h以上,車主只要一踩油門加速,發動機轉速快速上升,但是車主卻感覺不到任何加速感,這是為什麼呢?「工程師聊汽車」給大家聊一聊!
首先給大家介紹一下,車輛在什麼情況下會加速?根據牛頓第二定律(F=ma),只有車輛輪胎輸出扭矩大於車輛行駛阻力的時候,車輛才會加速。
車輛輪胎輸出扭矩計算
車輛輪胎的輸出扭矩T1是由發動機產生的動力,最終通過變速器傳遞至車輪,也就說,車輛輪胎輸出扭矩受發動機影響,同時也受變速器影響。
發動機和變速器中間的動力系統傳遞過程滿足下列關係式:
T1=Te*i*k;
高速行駛過程中,發動機轉速是明顯提升了,如果車主深踩一點兒油門,發動機轉速很容易上升至4000rpm,發動機轉速上升,對應的發動機輸出扭矩增加,按道理來講,車輛加速能力應該很明顯才對;
但是發動機將動力傳遞至輪胎時,還需要經過變速器。對於AT或CVT變速器來講,發動機和變速器之間還有一個液力變矩器,當車主深踩油門時,為了快速使發動機轉速上升,液力變矩器泵輪和渦輪之間的滑動會很大,通過合適的離合器控制,發動機負載減小,其轉速快速上升,發動機轉速上升之後,再控制變速器各個離合器和制動器,車輛加速感才會明顯。因此,車輛加速應該是一個過程,先是發動機轉速提升,而後才是車輛有明顯加速感。
另外,車輛高速行駛時變速器檔位都是處於最高檔,檔位越高,傳動比越小,變速器輸出扭矩自然也比較小,車輛加速能力自然而然也會受到限制。
車輛行駛阻力f
車輛的行駛阻力包括風阻、輪胎阻力和車輛動力系統內部摩擦阻力。車輛在高速行駛時,尤其是速度超過100km/h,車輛風阻係數佔據總阻力2/3以上,車輛風阻和其速度的平成成正比,車速越高,車輛行駛風阻阻力越大;車輛輪胎摩擦阻力和速度成正比,速度越高,輪胎摩擦阻力越大;這三種阻力,與速度關係不大的也就是動力系統內部摩擦阻力。所以,車輛高速行駛時,車輛的行駛阻力f是非常大的。
車輛加速能力正確算法為,加速度a=(輪胎驅動力F-車輛行駛阻力f)/車輛整備質量;
總結
而車輛高速行駛時,車輛行駛阻力很大,並且在加速一瞬間,由於變速器內部發生打滑現象,輪胎驅動力也並不是很高,車輛加速度自然而然也不會高到哪兒去。
個人建議
其實現在的家用車,發動機排量在2.0L以下的車輛,其加速能力都好不了哪兒去,只有發動機排量夠大,扭矩也足夠,並且車輛風阻係數相對較小的情況下,高速行駛,車輛加速感才會比較強,個人認為,買車家用,高速行駛正常穩定駕駛就可以,不要想著要多麼優秀的動力,畢竟大部分高速路況都是定速行駛。
如果感興趣,歡迎關注「工程師聊汽車」!