第四节 汽车的功率平衡图 汽车行驶过程中，发动机发出的功率始终等于机械汽车行驶过程中，发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率能量守恒定律，发动机的有效功率应该恒等于汽车行驶中能量守恒定律，发动机的有效功率应该恒等于汽车行驶中所消耗功率的总和所消耗功率的总和 汽车克服行驶阻力所消耗的功率一般计算式为汽车克服行驶阻力所消耗的功率一般计算式为式中：式中：F——作用于汽车的力，作用于汽车的力，N；； va——汽车行驶速度，汽车行驶速度，m/s 1000——换算系数，换算系数，1000N•m/s=1000W=1kW如果如果va以以km/h为单位，则上式为单位，则上式 设汽车重力为设汽车重力为G，以，以N为单位，车速为单位，车速va以以km/h为单位，为单位，则各种阻力功率的计算公式：则各种阻力功率的计算公式：滚动阻力滚动阻力 消耗功率消耗功率当坡度角当坡度角α较小时，较小时，cosα≈1 上坡阻力上坡阻力 消耗功率消耗功率当坡度角当坡度角α较小时，较小时，sinα≈i 空气阻力空气阻力 消耗功率消耗功率加速阻力加速阻力 消耗功率消耗功率 能量守恒定律能量守恒定律当道路坡度角当道路坡度角α不大时，汽车的功率平衡方程为不大时，汽车的功率平衡方程为 功率平衡图 以汽车行驶速度为横坐标，以汽车行驶速度为横坐标，以功率为纵坐标的坐标系内，以功率为纵坐标的坐标系内，将发动机功率将发动机功率Pe及汽车在良好及汽车在良好水平路面上等速行驶时消耗的水平路面上等速行驶时消耗的阻力功率（阻力功率（Pf+Pw)/ηm对车速对车速的关系曲线给出而得到。
的关系曲线给出而得到 利用汽车的功率平衡图分利用汽车的功率平衡图分析某些动力性问题更为方便析某些动力性问题更为方便 功率平衡图的绘制 绘制发动机功率绘制发动机功率pe与车速的关系曲线，将发动机的外与车速的关系曲线，将发动机的外特性曲线特性曲线Pe=f(n)曲线转化为曲线转化为pe=f(va)，便可在，便可在pe-va坐标系内坐标系内绘出发动机的功率绘出发动机的功率pe与车速与车速va的关系曲线，利用下式将发的关系曲线，利用下式将发动机转速换算成车速动机转速换算成车速va 对应于汽车变速器的每一个挡位，可以绘出一条发动对应于汽车变速器的每一个挡位，可以绘出一条发动机功率曲线机功率曲线 对应于汽车变速器的每一个挡位，可以绘出一条发动对应于汽车变速器的每一个挡位，可以绘出一条发动机功率曲线机功率曲线 pe-va曲线在不同的挡位下所对应的速度区间不同曲线在不同的挡位下所对应的速度区间不同 挡位越高，车速越高，挡位越高，车速越高，速度区间也越宽但发动机速度区间也越宽但发动机功率功率pe的起始值、终点值及的起始值、终点值及最大值是一致的。
最大值是一致的 汽车等速行驶时阻力功率曲线的绘制 pf-va曲线在低速范围内是一条直线；在高速范围内，曲线在低速范围内是一条直线；在高速范围内，由于由于f是是va的一次函数，的一次函数，pf是是va的二次函数，的二次函数，pw是是va的三次函的三次函数pf与与pw叠加后，阻力功率曲线（叠加后，阻力功率曲线（pf+pw)/ηm-va是一条是一条斜率越来越大的曲线斜率越来越大的曲线 高速行驶时，汽车主要高速行驶时，汽车主要克服空气阻力功率克服空气阻力功率 对于轿车对于轿车 在在80km/h时，空气阻力时，空气阻力等于等于Ff 100km/h时，时，Fw占总阻占总阻力的力的70% 功率平衡图确定汽车的动力性 （（1）汽车的最高速度（）汽车的最高速度（va,max) 良好水平路面良好水平路面 最高速度最高速度 最高档的最高档的发动机功率发动机功率Pe与与(Pf+Pw)/ηm曲线交点对应的曲线交点对应的车速即为汽车的最高车速车速即为汽车的最高车速va,max 后备功率用于加速和后备功率用于加速和爬坡。
爬坡后备功率发动机功率与滚动阻力和发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功空气阻力消耗的发动机功率的差值是后备功率率的差值是后备功率 （（2）汽车的加速能力）汽车的加速能力 水平路面加速行驶水平路面加速行驶 i=0 不同车速时的加速度为不同车速时的加速度为 （（3）汽车的上坡能力）汽车的上坡能力 粗略计算爬坡度近似值粗略计算爬坡度近似值 实际使用中，常常采用所谓的冲坡，即驾驶员在上坡实际使用中，常常采用所谓的冲坡，即驾驶员在上坡前先使汽车加速，使汽车以较高的前先使汽车加速，使汽车以较高的初速度上坡，利用减速初速度上坡，利用减速时的惯性力提高汽车的上坡能力即先增大汽车的动能，时的惯性力提高汽车的上坡能力即先增大汽车的动能，以便上坡时转化为汽车的位能以便上坡时转化为汽车的位能 利用后备功率和惯性力所能克服的最大坡度称为极限利用后备功率和惯性力所能克服的最大坡度称为极限上坡度 在后备功率和道路条件一定时，上坡前的初速度越高，在后备功率和道路条件一定时，上坡前的初速度越高，临界车速越低，坡道越短，则汽车所能克服的极限坡度越临界车速越低，坡道越短，则汽车所能克服的极限坡度越大。
大 小结小结 1. 用功率平衡图的方法处理动力性问题显得麻烦，但用功率平衡图的方法处理动力性问题显得麻烦，但功率这一概念却能更好地概括汽车的动力性能功率这一概念却能更好地概括汽车的动力性能 2. 如果汽车的速度越高，遇到的阻力越大，阻力与车如果汽车的速度越高，遇到的阻力越大，阻力与车速的乘积（阻力所消耗的功率）就越大；速的乘积（阻力所消耗的功率）就越大；因此因此没有足够的没有足够的发动机功率，汽车的高速行驶是不可能的发动机功率，汽车的高速行驶是不可能的 3. 如果从能量的观点出发，汽车的加速性能就是汽车如果从能量的观点出发，汽车的加速性能就是汽车在单位时间里提高动能的能力；速度增长率越大，动能增在单位时间里提高动能的能力；速度增长率越大，动能增长越快，动力性能就越好；而汽车动能的增长率是由汽车长越快，动力性能就越好；而汽车动能的增长率是由汽车加速过程能发出的功率决定的汽车的爬坡速度同样也决加速过程能发出的功率决定的汽车的爬坡速度同样也决定于功率定于功率。