1.5 汽车的主要技术参数和性能指标
1.5.1 汽车的主要技术参数
1.5.1.1 尺寸参数
(1)车长 车长是指垂直于车辆纵向对称平面,并分别抵靠在汽车前、后最外端突出部位的两垂面之间的距离,如图1-7所示。
图1-7 车长
全挂车车长的定义同上,但全挂车车长有包括和不包括牵引杆两种长度,按照国家标准规定,第二个数值写在括号内。在确定包括有牵引杆在内的全挂车车长时,牵引杆需位于车辆正前方,牵引杆的销孔或连接头中心线应垂直于水平面。
半挂车车长的定义同上,但半挂车除全长外,还有半挂车牵引杆销中心到半挂车后端之间的距离,此数值按照国家标准规定写在括号内。
国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589—2004)及《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)均规定了我国道路车辆的汽车总长极限尺寸。
① 三轮汽车 车长为4600mm,当采用方向盘转向、由传动轴传递动力、具有驾驶室且驾驶员座椅后设计有物品放置空间时,车长的限值为5200mm。
② 货车及半挂牵引车 车长限值不适用于不以运输为目的的专用作业车;设计总质量不大于26000kg的汽车起重机的车长限值为13000mm。货车及半挂牵引车车长限值见表1-13。
表1-13 货车及半挂牵引车车长限值
①当货厢与驾驶室分离,且货厢为整体封闭式,车长限值增加1000mm。
③ 乘用车及客车 乘用车及客车车长限值见表1-14。
表1-14 乘用车及客车车长限值
④ 挂车 挂车车长限值见表1-15。
表1-15 挂车车长限值
①运送不可拆解物体的低平板专用半挂车车宽限值为3000mm;车长限值不适用于运送不可拆解物体的低平板专用半挂车、运送车辆的专用半挂车(但与牵引车组成的列车长度需符合本规定)和运送单箱长度大于12.2m(40ft)的框架式集装箱半挂车。
②对于整体封闭式厢式半挂车、集装箱半挂车以及五轴汽车列车的罐式半挂车,车长最大限值为13000mm。
③自2008年1月1日起,在高等级公路上使用的整体封闭式厢式半挂车,车长最大限值为14600mm。
⑤ 汽车列车 汽车列车车长限值见表1-16。
表1-16 汽车列车车长限值
①运送不可拆解物体的低平板列车和运送单箱长度大于12.2m(40ft)的框架式集装箱列车除外;自2008年1月1日起,与整体封闭式厢式半挂车组成的铰接列车在高等级公路上使用时,车长最大限值为18100mm。
(2)车宽 车宽是指平行于车辆纵向对称平面,并分别抵靠车辆两侧固定突出部位(除后视镜、侧面标志灯、转向指示灯、挠性挡泥板、折叠式踏板、防滑链及轮胎与地面接触部分的变形外)的两平面之间的距离,如图1-8所示。
图1-8 车宽
国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589—2004)和《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)均规定,我国道路车辆车宽的极限尺寸如下。
① 三轮汽车车宽为1600mm,当采用方向盘转向、由传动轴传递动力、具有驾驶室且驾驶员座椅后设计有物品放置空间时,车宽限值为1800mm。
② 最高设计车速小于70km/h的四轮货车,车宽为2000mm。
③ 其他车宽为2500mm。
货厢为整体封闭式的厢式货车(且货厢与驾驶室分离)、整体封闭式厢式半挂车、整体封闭式厢式汽车列车以及车长大于11000mm的客车,车宽最大限值为2550mm。
运送不可拆解物体的低平板挂车列车车宽限值为3000mm。
(3)车高 车高是指车辆没有装载且处于可运行状态,车辆支撑平面与车辆最高突出部位相抵靠的水平面之间的距离,如图1-9所示。
图1-9 车高
国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589—2004)和《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)均规定,我国道路车辆的车高极限尺寸如下。
① 三轮汽车车高为2000mm,当采用方向盘转向、由传动轴传递动力、具有驾驶室且驾驶员座椅后设计有物品放置空间时,车高的限值为2200mm。
② 最高设计车速小于70km/h的四轮货车,车高为2500mm。
③ 其他车高为4000mm。
④ 定线行驶的双层客车高度限值为4200mm。
⑤ 对于集装箱挂车列车指装备空集装箱时的高度,2007年1月1日以前,集装箱挂车列车的车高最大限值为4200mm。
(4)其他尺寸规定 国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589—2004)和《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)还有以下规定。
① 当汽车或汽车列车处于满载状态、外后视镜底边离地高度不足1800mm时,其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列车最大宽度处200mm。外后视镜底边离地高度不小于1800mm时,其单侧外伸量不得超出汽车或汽车列车最大宽度处250mm。
② 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时,不得超出车高300mm。
③ 汽车的后轴和挂车的前轴之间的距离不得小于3000mm(牵引中置轴挂车除外)。
④ 挂车及两轴货车的货箱栏板高度不得超过600mm;两轴自卸车、三轴及三轴以上货车的货箱栏板高度不得超过800mm;三轴及三轴以上自卸车的货箱栏板高度不得超过1500mm。
(5)轴距 轴距是指通过车辆同一侧相邻两车轮的中点,并垂直于车辆纵向平面的两垂线之间的距离,如图1-10(a)所示。对于三轴以上的车辆,其轴距由从最前面的相邻两车轮之间的轴距分别表示,总轴距则是各轴距之和,如图1-10(b)所示。
图1-10 轴距
(6)轮距 汽车轴的两端是单车轮时,轮距为车轮在支撑平面上留下轨迹的中心线之间的距离,如图1-11(a)所示。汽车车轴的两端是双车轮时,轮距为车轮中心平面(双轮车中心平面为外车轮轮辋内缘等距的平面)之间的距离,如图1-11(b)所示。
图1-11 轮距
(7)前悬 前悬是指通过两前轮中心的垂面与抵靠在车辆最前端(包括前拖钩、车牌和任何固定在车辆前部的刚性部件),并且垂直于车辆纵向对称平面的垂面之间的距离,如图1-12所示。
图1-12 前悬
(8)后悬 后悬是指通过车辆最后车轮轴线的垂面与抵靠在车辆最后端(包括牵引装置、车牌以及任何固定在车辆后部的刚性部件),并且垂直于车辆纵向对称平面的垂面之间的距离,如图1-13所示。
图1-13 后悬
国家标准《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)对后悬作出以下规定。
客车及封闭式车厢(或罐体)的车辆后悬不允许超过轴距的65%;专用作业车和轮式专用机械车,在保证安全的情况下,其后悬可按客车后悬要求核算,其他机动车后悬应小于等于轴距的55%;机动车后悬均不应大于3.5m。
多轴机动车的轴距按第一轴至最后轴的距离计算(对铰接客车按第一至第二轴的距离计算),后悬从最后一轴的中心线往后计算。客车后悬以车身外蒙皮尺寸计算,如后保险杠突出于后背外蒙皮,则以后保险杠尺寸计算,不计后尾梯。
(9)最小离地间隙 最小离地间隙是指车辆支撑平面与车辆上的中间区域内最低点之间的距离。中间区域是平行于车辆纵向对称平面,且与其等距离的两平面之间所包含的部分,两平面之间的距离是同一轴上两端车轮内缘最小距离(b)的80%,如图1-14所示。
图1-14 最小离地间隙
(10)接近角 接近角是指车辆静载下,地平面与前车轮轮胎相切平面之间的最大夹角,这样,在车辆前轴的前方,车辆的所有点都位于切平面之上,而且车辆上的所有刚性部件(除踏板外)也都应位于此切平面之上,如图1-15所示。
图1-15 接近角
(11)离去角 离去角是指车辆静载下,地平面与后车轮轮胎切平面之间的最大夹角,这样,在车辆最后轴的后部,车辆上所有点和刚性部件都位于这个平面上,如图1-16所示。
图1-16 离去角
(12)转弯直径 转弯直径是指当方向盘转到极限位置时,内、外转向轮的中心平面在车辆支撑平面上的轨迹圆直径,如图1-17(a)所示。因为转向轮的左右极限转角一般不相等,所以有左转弯直径与右转弯直径之别。非转向内轮的中心平面在车辆支撑平面上的轨迹圆直径具有实际意义,称为非转向内轮转弯直径,如图1-17(b)所示。
图1-17 转弯直径和非转向内轮转弯直径
(13)通道圆与外摆值 汽车或汽车列车(不包括具有作业功能的专用装置的突出部分)必须能在同一个车辆通道圆内通过,车辆通道圆的外圆直径D1为25.00m,车辆通道圆的内圆直径D2为10.60m。汽车或汽车列车由直线行驶过渡到上述圆周运动时,任何部分超出直线行驶时的车辆外侧面垂直面的值(车辆外摆值)T 都不能大于0.80m。车辆通道圆与外摆值如图1-18所示。
图1-18 车辆通道圆与外摆值
1.5.1.2 重量参数
(1)轴荷 轴荷是指汽车满载时各车轴对地面的垂直载荷。国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589—2004)和《机动车运行安全技术条件》(GB 7258—2012)均有规定。
① 汽车及挂车单轴的最大允许轴荷不得超过表1-17规定的限值。
表1-17 汽车及挂车单轴的最大允许轴荷的限值
①安装名义断面宽度超过400mm(公制系列)或13.00in(英制系列,1in=0.0254m)轮胎的车轴,其最大允许轴荷不得超过规定的各轮胎负荷之和,且最大限值为10000kg。
②装备空气悬架时,最大允许轴荷的最大限值为11500kg。
② 汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷不得超过表1-18规定的限值。
表1-18 汽车及挂车并装轴的最大允许轴荷的限值
①驱动轴为每轴每侧双轮胎且装备空气悬架时,最大允许轴荷的限值为19000kg。
③ 其他类型车轴的最大允许轴荷不得超过该轴轮胎数乘以3000kg。
(2)汽车总重量 汽车总重量是指装备齐全时的汽车自身重量与按规定装满客(包括驾驶员)、货时的载重量之和,也称满载重量。
(3)载重量 汽车载重量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载重量。当汽车在碎石路面上行驶时,载重量应有所减少(为好路面的75%~80%)。越野汽车的载重量是指越野行驶或土路上行驶的载重量。
1.5.2 汽车的主要性能指标
汽车的主要性能包括动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性、排放污染物及噪声。
(1)动力性 从获得尽量高的平均行驶速度的观点出发,汽车的动力性可用以下三个指标来评定。
① 汽车的最高车速 汽车的最高车速是指在平直良好的路面上(水泥混凝土路面和沥青混凝土路面)所能达到的最高行驶速度。
② 汽车的加速能力 汽车的加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。汽车的加速能力一般用汽车的原地起步加速性和超车加速性来评价。
a.原地起步加速性是指汽车由停车状态起步后以最大的加速度加速,并恰当地选择最有利的换挡时机,逐步换到最高挡后达到某一预定的距离或车速所需的时间。通常用0~400m所需的时间来表示,也可用0~100km/h所需的时间来表示。
b.超车加速性是指汽车用最高挡或次高挡由某一预定车速(该挡最低稳定车速或30km/h)全力加速到某一高速所需的时间。这段时间越短,说明超车加速能力越强,从而能够减少超车过程中的并行时间,有助于保障安全。
③ 汽车的爬坡能力 汽车的爬坡能力是指汽车满载时在良好的路面上以最低前进挡所能爬上的最大坡度。
(2)燃油经济性 汽车在一定的使用条件下,以最小的燃油消耗量完成单位运输工作的能力称为汽车的燃油经济性。
汽车的燃油经济性通常用一定运行工况下汽车行驶100km的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。
在我国及欧洲,燃油经济性指标的单位用L/100km表示,即行驶100km所消耗的燃油量(L)。可见,其数值越大,汽车的燃油经济性越差。在美国,汽车燃油经济性的单位是mile/US gal(1mile=1609.344m,1US gal=3.785dm3),即每加仑燃油可以行驶的英里数。可见,其数值越大,表明燃油经济性越好。这项指标是用来比较相同载重量汽车的燃油经济性或分析同一汽车的燃油经济性的。
对于不同载重量的汽车在相同的运行条件下完成单位运输工作量的燃油经济性的评价,则常常用完成单位货物周转量的平均燃油消耗量来衡量,其单位为U(100t·km)。
(3)制动性 汽车的制动性直接关系着汽车的行车安全。只有在确保行车安全的前提下才能充分利用汽车的其他使用性能,如提高汽车的行驶速度、机动性能等。
汽车的制动性主要通过制动效能、制动抗热衰退性和制动时汽车的方向稳定性三个方面进行评价。
① 制动效能 制动效能是指汽车快速降低行驶速度直至停车的能力。制动效能是制动性能最基本的评价指标,它由一定初速度下的制动距离、制动减速度及制动时间来评定。
制动距离与行车安全有直接关系,而且最直观,所以交通管理部门一般按制动距离来制定安全法规。
② 制动抗热衰退性 汽车的制动抗热衰退性是指汽车高速制动、短时间多次重复制动或下长坡连续制动时制动效能的热稳定性。
③ 制动时汽车的方向稳定性 制动时汽车的方向稳定性是指汽车在制动时按指定轨迹行驶的能力,即不发生跑偏、侧滑或失去转向的能力。一般规定一定宽度的试验通道,制动稳定性良好的汽车,在试验时不得产生不可控制的效能使它偏离这条通道。
(4)操纵稳定性 汽车的操纵稳定性包括互相联系的两部分内容:一是操纵性;二是稳定性。
操纵性是指汽车可以及时而准确地执行驾驶员的转向指令的能力;稳定性是指汽车受到外界扰动(路面扰动或突然阵风扰动)后,能自行快速恢复正常行驶状态和方向,而不发生失控以及抵抗倾覆、侧滑的能力。
(5)行驶平顺性 汽车行驶时,对路面不平度的隔振特性,称为汽车的行驶平顺性。汽车行驶时,路面的不平度会激起汽车的振动。当这种振动达到一定程度时,将使乘客感到不舒服和疲劳,或使运载的货物损坏。振动引起的附加动载荷将加快有关零部件的磨损,缩短汽车的使用寿命。车轮载荷的波动会影响车轮和地面之间的附着性能,因而关系到汽车的操纵稳定性。
汽车的振动随行驶速度的提高而加剧。在汽车的行驶过程中,常因为车身的强烈振动而限制了行驶速度的发挥。
(6)排放污染物 汽车排放污染主要包括三个排放源:一是由发动机排气管排出的发动机燃烧废气,汽油车的主要污染物成分为一氧化碳(CO)、烃类化合物(HC)、氮氧化合物(NOx),而柴油车除了释放这三种有害物质外,还排放大量的颗粒物;二是曲轴箱排放物,由发动机在压缩和燃烧过程中未燃的烃类化合物从燃烧室漏向曲轴箱再排向大气而产生,主要为烃类化合物;三是燃料蒸发排放物,主要由发动机供油系统的化油器以及燃油箱的燃料蒸发而产生。在未加控制时,曲轴箱和燃料蒸发排放的烃类化合物各约占烃类化合物总排放量的1/4。
汽车污染物各排放源相对排放量见表1-19。
表1-19 汽车污染物各排放源相对排放量 单位:%
近年来我国对轻型汽车、重型汽车、摩托车及农用车相继发布了一系列新车排放标准,控制因素有排气污染物、燃油蒸发、曲轴箱通风、排气可见污染物、烟度和噪声等。这些标准对于防止机动车对空气的污染起到了十分重要的作用。
(7)噪声 随着汽车工业和城市交通的发展,城市汽车拥有量逐渐增加。各种调查和测量结果表明,城市交通噪声是目前城市环境中最主要的噪声源。所以,在汽车设计和使用中,不仅追求其动力性、经济性等性能,也将噪声作为一个重要指标。按照噪声产生的过程,汽车噪声源一般可分为与发动机转速有关的噪声源和与车速有关的噪声源,如图1-19所示。
图1-19 主要噪声源示意图
与发动机转速有关的噪声源主要包括进气噪声、排气噪声、冷却系统风扇噪声和发动机表面辐射噪声。用发动机带动旋转的各种发动机附件(如空气压缩机、发电机等)的噪声也属此类。
与车速有关的噪声源包括传动噪声(变速器、传动轴)、轮胎噪声、车体产生的空气动力噪声。
为了有效地控制城市交通噪声,我国制定了各种机动车辆的噪声标准,规定了机动车辆的车外、车内噪声的测量方法和限值标准,如《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》(GB 1495—2002)。