图12-2 滚动阻力与车速（水平道路）的关系
图12-3 大型汽油机的燃油流量（质量）图（还展示了一系列的挡位对应的发动机工况）
我们现在考虑动力装置所提供的牵引力在各个不同的挡位发生了怎样的变化（利用上面考虑的发动机的最大转矩值）。通过考虑各个不同的传动比，对路面所提供的牵引力与道路阻力（滚动阻力）进行了比较。在图12-4中，添加了图12-2的原始曲线（再次考虑4×4
汽车）。还要考虑通过各种坡度的坡道所需要的力，因此在图中又添加了不同坡度的滚动阻力曲线。
图12-4 牵引力、滚动阻力与车速的关系
假如上面提到的基本信息均已知或可以计算出来，对任一车辆/变速器/发动机组合，这样的曲线图均能很容易地画出。所准备的这些信息是不同的并且是有用的，例如：
可以看到不同工况和不同挡位的最高车速。在本例中，我们期望在4挡时比5挡更快，因为对水平地面的情况，与4挡相比，5挡时的牵引力曲线与可用力曲线在更低的车速时（并且在离开4档可用发动机转速之前）相交。
可以估计汽车在任何一个挡位能够通过的最大道路坡度。这里假定在3挡刚好能通过的最大坡度为1:5（并且此时的最高车车速约为80km/h）。
这里，可用牵引力曲线刚刚高于要求的牵引力，两条曲线极为接近，这说明没有多少来自发动机的多余可用转矩。这样，假如汽车在一个1:10坡度的坡道上，用4挡、以40km/h的车速爬坡，从图可见，预计可以加速到将近120km/h。然而，两条线相当接近，表明没有多少使汽车加速或者使发动机加速的可用转矩。甚至，我们估计车辆反应相当迟缓。
应该注意，在低挡时，图中曲线表明，车辆可以爬很陡的坡。实际上，因为离合器的能力和难以获得理性的发动机工况，像这些坡度车辆不可能从静止起步。对于两轮驱动汽车，轮胎的附着能力也是一个限制因素。实际上，即使在我们正在考虑的4×4汽车上，在坡度大于1:3时，可能会需要在分动器中设置低速的传动比。
12.4 制动系统设计方法论
制动系统的主要的功能必须总是得到满足。在系统发生故障的情况下，尽管效能下降，但是，同样的功能也必须得到执行。因此，典型的乘用车制动系统包括用于正常制动的行车制动器和万一行车制动器失效是所用的第二套即应急制动器和驻车制动器。目前的习惯做法是行车制动部件允许用作第二套或驻车制动系统。尽管结构细节有差异，但所有的制动系统都可以分为下列几个子系统。
（1）供能系统
这个系统包括产生、存储或释放制动系统所需能量的所有部件。对于普通的乘用车，驾驶员以及真空助力系统给制动踏板作用力，这些就是供能系统。在真空助力失效时，驾驶员仍然可以仅仅通过人力来操纵制动器。替代的供能系统有动力制动系统、浪涌制动器、落重制动器、电动和弹簧制动器。
（2）调节装置
该装置包括制动系统中用于控制加给每个制动器的制动力的大小的那些元件。该系统包括驾驶员、限压/调压阀以及如果装有的话还包括防抱死制动系统（ABS）。
（3）制动传动装置
将能量传递给车轮制动器的部件构成了制动传动装置。在液压制动系统和气压制动系统中使用了制动管路（硬管和软管）。机械式制动器使用各种杆件、凸轮和拉索来传递能量。一辆汽车的驻车制动器常常使用机械传动装置。
（4）基础制动器
这些制动器产生与汽车运动方向相反的作用力，并在此过程中将汽车纵向运动的动能转变成热能。
制动系统设计分成四个主要阶段：第一阶段（大概也是最基础的阶段）是对汽车的车桥之间的制动力分布进行选择。制动力分布基本上是车辆尺寸及其重量分布的函数。第二阶段是传动装置设计阶段，本阶段包括主缸和前、后轮缸尺寸的确定，还要对另外一些部件（如对每个车轮的液压力进行调节的专用阀）进行实际考虑。基础制动器成了第三阶段的焦点，它不仅要对所加力和力矩做出反应，还必须具有适当的耐热性、耐磨性和低噪声特性。最后一个阶段要将制动踏板总成和真空助力系统加入到制动系统中。为了完成这项设计任务，设计师需要搜集一些车辆的基本参数，这些参数包括：
车辆空载与满载质量；
空载与满载时的静态重量分布； 轴距；
空载与满载时的重心高度； 最高车速；
轮胎与轮辋规格； 车辆功用； 制动标准。
认识到这一点很重要：前面进行的各个阶段均密切相关，而最终设计将经过许多反复才能实现。因此，必须对任何一个正式的方案进行精心设计，以致于不会因为在部件层面进行设计变更而损害整个系统质量。通过一个例子来说明：封装空间的减小会导致不得不在车上安装直径更小的车轮制动器。如果不加校正（譬如说改变轮缸尺寸），这将导致制动力分布的变化，并且在最坏的情况下，这会导致车轮早期抱死和违背相关控制法规。
12.5 起动系统设计
12.5.1发动机起动要求
为了使内燃机起动并连续运转，必须具备下列条件： （1）可燃混合气。 （2）压缩冲程。
（3）某种形式的点火。
（4）最低起动转速（约100r/min）。
为了实现前3个条件，必须达到最低起动转速，这就需要借助于起动机。影响起动机达到最低起动转速的因素如下：
（1）起动系统的额定电压。
（2）能够起动发动机的最低温度，称为极限起动温度。
（3）发动机运转阻力，即在极限起动温度下转动发动机所需要的转矩（包括静止惯性力矩）。
（4）蓄电池的特性。
（5）蓄电池与起动机之间的电压降。 （6）起动机与飞轮齿圈之间的传动比。 （7）起动机的特性。
（8）发动机在极限起动温度下的最低起动转速。
在汽车电气系统中，不能把起动系统看成一个孤立的部分，它与其它系统密切相关，尤其是蓄电池最为重要。
另一个与发动机起动要求有关的特别重要的因素是极限起动温度。如图12-5所示，随着温度的下降，起动机的转矩也下降，而达到发动机最低起动转速所需要的转矩增大。
轿车的极限起动温度通常为－18℃～－25℃，货车和公共汽车的极限起动温度通常为－15℃～－20℃。通常起动机制造厂提供的数据是在+20℃和－20℃。
图12-5 起动机转矩与发动机起动转矩
12.5.2起动系统设计
任何汽车的起动系统除满足上述的8项要求以外，还应满足以下几点： （1）使用寿命长，勿需维护。 （2）可随时工作。
（3）工作可靠，能经受起动应力、振动、腐蚀和温度变化的影响。 （4）结构紧凑，重量轻。
图12-6所示为起动系统的布置图，为特定的发动机确定最低起动转速非常重要，这一转速因发动机的设计和型号的不同而异。表12-1列出了各种发动机在－20℃时的最低起动转速。
图12-6 起动系统总体布置
1- 蓄电池 2-起动开关 3-起动机 4-起动机小齿轮 5-发动机 6-飞轮和齿圈
表12-1 各种发动机在－20℃时的最低起动转速
发动机 往复点燃式发动机 转子点燃式发动机 有预热塞的柴油机 无预热塞的柴油机 最低起动转速（r/min） 60～90 150～180 60～140 100～200
轿车起动系统的额定电压几乎都是12V，货车和公共汽车一般都是24V。与12V系统相比24V系统只需要一半的电流就可以产生相同的功率，这样可以降低线路的电压降，因为商用车的线路通常比轿车的长。
起动机的额定输出可以在试验台上测得。将蓄电池通过电阻为1mΩ的电缆与起动机连接，该蓄电池必须是充满电的为该起动机供电的蓄电池，因为在－20℃下蓄电池的容量会下
汽车专业英语2版参考译文 - 第12章 汽车设计
