下面,我们就发动机输出功率及扭矩和发动机转速之间的关系做一简单说明,以丰田巡洋舰4700为例。丰田巡洋舰4700装备了2UZ-FE发动机,以及5速自动变速器A750F。丰田巡洋舰4700(2UZ-FE)发动机输出功率及扭矩曲线图如图1所示。
图1显示的是发动机输出功率及扭矩随发动机转速变化的情况。从图中我们可以看到,发动机的最大输出功率是175kW (4800r/min),最大输出扭矩是434N·m(3400r/min)。
一、挡位的选择
1.手动变速器换挡
丰田4700车辆总重为3260kg,发动机以1000r/min起步,此时的发动机驱动力是370N·m,如图2 所示。当换挡杆分别位于1挡(传动比为14.432)、2挡(传动比为8.3722)、3挡(传动比为5.7400)和4挡(传动比为4.100)时,车 轮 的 驱 动 力 分 别 为 1 2 2 8 1 N · m 、7123N·m、4884N·m和3489N·m。
在水平沥青路面,车辆起步时,不用考虑空气阻力及爬坡阻力的影响,只考虑轮胎与地面之间的静态摩擦力。沥青地面的静态摩擦系数为0.8,静态摩擦力大约为2556N·m。
经过计算,我们可以知道,在1、2、3挡位时,车辆可以在发动机转速1000r/min时起步。
与车辆起步过程不同的是,车辆行驶过程中,地面的摩擦系数也是不同的(由静态摩擦系数转变为了滚动阻力系数),其值明显降低(沥青路面为0.013),同时还增加了行驶空气阻力以及爬坡阻力。
通过上面针对车辆起步时,驱动力与地面摩擦力之间的关系,我们可以基本清楚驱动力与车辆行驶阻力之间的关系。也明白了发动机输出扭矩经过转动比不同的挡位减速后,传输到车轮的扭矩会有所不同。同时,我们也能考虑到,当发动机由于机械、油路或电子控制系统的故障导致发动机功率、扭矩下降时,相应的驱动力也会降低。由于相应发动机转速下降,输出的功率及扭矩降低导致驱动力降低。这就使得汽车在行驶阻力不变的前提下,要克服该行驶阻力,就需要提高发动机转速,以增加发动机扭矩的输出,这样,势必要加大节气门开度。