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不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

影片版:

修正撞風面積,算得更準確的汽車功率。

各種車在不同車速時 發動機所需功率是多少?

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寫在前面:

影片內容發了兩期,前一期是正常的講解和計算,不過釋出後回頭又檢視了一下計算的係數,發現撞風面積的計算係數不嚴謹,所以後面又做了一期影片修正了一下。

將原來的想當然的係數0。95,按大資料的均值切換到了0。86,因為圖文釋出的時間晚,所以就直接修正過來了,該文中的相關資料,就是係數0。86算得的功率,除大G外,100~120kph區間的功率下降了1~3kW,各車型極速時的功率大概下降10kW,可參考性更強!

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圖文版​:

今天跟大家聊一個非常好玩的話題啊,就是不同的車型,它們在不同的車速時,所需要的功率都是多少,當然我們指的是平路上的勻速工況。

之前在某乎有看到類似的話題,其提問是高速上100或者120km/h時,家用車需要多少功率,下面的一堆回答中,我覺得有兩條比較有意義。

一是某比亞迪秦車主,直接給出了這兩個車速下的功率值,因為這款車儀表上有實時的功率顯示,這很好,用事實說話。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

還有一個答案是以風阻功率為基準,再用一張不同車速時,滾阻和風阻的佔比曲線,來推算出滾阻功率,既而算得幾款不同車型100和120時速的功率。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

這兩個答案都能給車友一定的參考,但本人還是覺得遠遠不夠,包括是後一種演算法,對於滾阻功率的計算過於粗糙。

在查詢了不少資料後,本人總算得到了一套能完整的計算方法,並找了幾款有代表性的車型,看看它們從10kph的蠕行,一直到200多km/h的極速,所需的功率都為多少。

既然要計算,那我們先從相關的公式講起,涉及到的公式一共4條。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

第一條功率平衡公式,為了簡化,我們直接定義為平路上的勻速行駛,不考慮加速和爬坡部分。

這樣發動機的輸出功率Pe=(Pf+Pw)/ η,Pf是滾阻功率,Pw是風阻功率,η是整個傳動系統的效率,除了變速箱,還有離合器、變矩器,終傳,以及傳動軸等部件。

第二條公式,滾阻功率Pf=G*fr*ua/3600,G是車重,單位是N,fr是滾阻係數,ua是車速,單位是km/h,3600用於單位換算。

第三條,風阻功率Pw=Cd*A*ua^3/76140,Cd是風阻係數,A是撞風面積,ua是車速,後面的數字也是用於單位換算。

上面這3個公式都是常見,但是滾阻fr的計算方法卻比較少見,而且不同的資料給的演算法也不一樣,在比較幾種演算法之後,本人選擇了相對簡單、容易計算的這條。

fr=0。0165*(1+0。01(ua-50)),而且當車速低於50時,fr就直接取0。0165這個值了,據說此公式算得的值還是比較可信的。

有了這些公式之後,我們就可以接合相關車型的引數來計算其不同車速時所需的發動機功率了,車型的選擇方面,主要考慮幾個點,一是家用比較多的級別,所以我們主要選擇了四個級別的車,分別是A級B級的轎車和SUV。

具體的車型方面,銷量不能低,而且還要看車型的引數是否齊全,主要是風阻係數,最終我們選了6款車,分別是緊湊型轎車思域和中型轎車inspire混動。

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不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

關於inspire,因為我自己在開,所以選了這款,其實大家把它當成雅閣,至於動力系統為什麼選擇混動,而不是汽油版,其實不同版本所需的功率是一樣的,選混動,是想埋個伏筆。

緊湊型SUV哈弗H6,同級銷冠王。

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中型SUV選了兩款,分別是昂科威和Q5L,至於為什麼選了2款,後面講資料時跟大家說明。

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最後加了一款特別有意思車,硬派越野車賓士大G AMG G63,大方盒子。

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這款車不止是有錢任性,那更是有動力任性,什麼車重、風阻、撞風面積都不存在的,就一條,585馬力把你安排得舒舒服服。

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對了,還有一項說明一下,變速箱的選擇是手動優先,這樣不同車型的傳動效率會在同一水平,儘量減少不同變數的影響,但是到了中型車之後,基本都沒有手動車了,所以只能按車型走。

我們以一款車為代表,把表格中的引數詳細講一遍,其它的車型把重要的部分對比過一下。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

先看A級轎車,思域,選擇的是19款的手動版,車型基本引數,長寬高、車重、手動變速箱都不說了,駕駛員配重75kg,正常男性的體重。

傳動效率,前面已經說過了,是整個傳動系統的效率,我們選擇0。9,如果只是變速箱肯定會高一些,風阻係數,網上查到0。28,應該差不多,這幾年上市的家用轎車,差不多都是這水平,略低於0。3。

撞風面積要說一下,本來是直接用寬*高的,再乘了一個係數0。95,後來發現這個係數太粗糙,所以試著找下眾多車型的大資料看看平均值是多少。

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於是找了12款車的撞風面積A,並計算其與寬*高的比值,考慮到網路資料可能的偏差,結合資料的正態分佈,我們將最高的105。77%,即03款悍馬的資料和最低的82。42%,即13款大G的資料去掉。

最後剩下的10款車型面積比的平均值為0。86,所以我們撞風面積的計算方法修正為A=寬*高*0。86。

官宣最高車速210km/h,等後面算到了,再細說。

公式部分,前面已經講過了,過掉,將相關引數帶入公式計算,就能算出諸如滾阻係數、滾阻功率、風阻功率,再求和就是所需的發動機功率了。

車速的選擇,預設10個速度,10公里是擁堵時候的蠕行狀態,此時思域的發動機功率為0。68kW,1馬力左右,可以看成用一匹馬可以拉到這個速度,呵呵。

30公里,市區的常見車速,此時發動機功率2。3kW;

60公里,市區的限速,此時的功率也就6。4kW;

80公里,郊區或高架的限速,此時功率大概12kW;

100公里,部分高速限速,此時功率增加到19kW;

120公里,常規高速限速,此時功率快速上升到29kW;

132公里,可認為是高速限速的容忍度,因為超速10%以內是警告而不處罰,此時功率漲到37kW;

150公里和180公里,是兩個預設值,僅供參考,分別為50kW和80kW;200公里是我們預設的上限值,此時功率飈升至105kW。

以上就是預設的10個車速,如果官宣最高車速不在其中,我們會額外增加一項,並計算相應的功率值。

210公里,是思域手動的最高官宣車速,計算得的發動機功率為120kW,而思域的最大功率為130kW,所以從結果來看,這些引數的選擇是合理的,包括前面提到的滾阻係數。

另外,還涉及轉速和齒比的匹配,最高車速時的發動機轉速一般不會正好匹配最大功率,所以計算值不應高於發動機的最大淨功率。

順便講一個知識點,就是有些車型,最高車速不是由最大功率而是由最高擋位的齒比決定,比如用於載重或是越野爬坡等情形的車輛,不過我們今天的車型都不受此限。

最後說下滾阻與風阻的比值,因為滾阻功率與車速是接近線性的關係,而風阻功率與車速的3次方成正比,所以在中低車速時,滾阻佔比高,但進入高速,思域是大概高於100kph後,風阻就是主要阻力源了。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

但是要說明的是,因為不同車型的車重、風阻係數、以及撞風面積的差異所以滾阻和風阻隨車速變化的佔比會有差異,比如SUV的風阻權重就會明顯提高,後面我們可以看到。

再看inspire混動,第一部分的引數,挑著說一下。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

因為混動的eCVT要麼電機驅動要麼直接驅動,少了傳統意義的變速箱,所以傳動效率給得比較高,95%。

風阻係數和思域相當,也是0。28,撞風面積同樣演算法,最高車速只有180km/h,比較低。

不同車速時的功率,因為車重比撞風面積的增幅高,所以相比思域,inspire滾阻漲幅比風阻要高,分別為26%和6%,所以滾阻、風阻及發動機的功率增長會遵循著這樣的比例。

相比思域,風阻曲線佔比相對下降,所以在車速120左右時滾阻才和風阻相當,在車速100和120時發動機功率分別為21kw和32kw,比思域高了10%左右。

混動版的官宣最高車速為180km/h,算得的發動機(或電機)功率86kW,相比發動機或電機的最大功率都差了不少,但混動車型的車速還有可能受到發動機或電機驅動時的齒比限制。

甚至還有可能是電子限速,到底是哪種限制需要核算,有點複雜,所以今天就不展開了,以後專門開一期跟大家講一下,這也是為什麼故意選一臺混動車,留個伏筆的原因。

再看銷冠H6的資料:

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

因為是SUV,所以撞風面積大了不少,而且為了照顧裝載容量,風阻係數也偏高,達到了0。39,而我們選擇的1。5T手動擋車型,淨功率只有105kW(雖然宣稱的總功率為110),相應的最高車速也僅為175km/h。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

相比思域,儘管車重增幅不小,但因為風阻係數和撞風面積的增幅更大,所以風阻功率的權重整體上移,在車速80左右時,風阻就與滾阻相當了,100和120公里時發動機功率分別為30和48kW,比思域上漲了50%多。

至於官宣的最高車速175km/h,此時算得的發動機功率為127kW,比實際的只淨功率高了20多kW,所以帳面上看,這臺H6的最高車速達不到175,大概接近168,但是這麼高的車速不好驗證。。。

再往後,兩臺中型SUV我們放一起講,為什麼這一級別要選兩臺呢,本來一開始是選的是老銷冠昂科威,但是輸入資料後,發現其車重、風阻係數、撞風面積都比緊湊型的H6還低,沒有代表性,所以又選擇了今年1月的新銷冠Q5L。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

不過Q5L的引數也挺厲害的,其風阻係數特別低,只有0。3,達到了轎車的水平,所以細究起來,Q5L也有點特殊,不過實在懶得再找其它車型了,大家對比著看看吧。

昂科威雖然定位為中型SUV,但我們選擇的1。5T版其尺寸、重量確實都比H6還低,而變速箱是DCT,所以傳動效率我們降到了0。88,風阻係數0。34比H6強。

而Q5L車重1855kg,比另外兩款SUV重了不少,所以其滾阻肯定為大幅提升,但好在有低至0。3的風阻係數,所以風阻則會明顯佔優。

昂科威大概在車速90km/h時風阻和滾阻相當,Q5L得益於更低的風阻係數,大概會在110km/h時風阻和滾阻相當,不過兩車在100和120車速時的發動機功率很接近,分別都是27kW和41kW左右,都不及H6,而相比思域漲幅為40%。

另外,根據帳面計算,這兩車的最高車速恐怕都標得有些高,昂科威190最高車速時所需的發動機功率為132kW,而其最高淨功率只有119kW(儘管宣稱的總功率為125kW)。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

而Q5L在210km/h時算得的發動機功率為166kW,而這款低功的2。0T只有140kW,差距不少,不過問題還是跟H6一樣,這個車速不好驗證,怕也沒人能驗證。。。

最後一輛車,豪橫的大G,車重2。6噸,正好是思域的2倍,風阻係數0。54也接近2倍,撞風面積3。72接近1。5倍,另外其變速箱為AT,所以傳動效率也會低一些,我們將其設定為0。85,光看這些資料就知道,其阻力功率肯定得思域的2~3倍了。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

看資料,時速100和120kph時,發動機功率分別為51kW和79kW,大概是思域的2。7倍,但這些資料在一臺4。0T雙渦輪增加機頭的430kW面前,瞬間化為浮雲。

臉上就寫兩字:不差錢!

430kW相比思域的130kW,直接3。3倍的功率輸出,所以這個大方盒子的最高車速比思域還高,220km/h,此車速的風阻就高達254kW,就問一句:你服不服!?

當然,計算出來的發動機功率393kW,略小於標定的430kW,所以220km/h的車速也沒毛病。

最後,我們做了一張彙總表,來總結一下不同車型在不同車速時的功率需求情況,因為AMG過於變態,所以我們的總結會將其忽略。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

1。 一般的家用車,80kph以下,功率一般不超過20kW,在這個車速之下再加速時,只要你肯給油,其實加速都是比較快的,因為至少還有大幾十甚至100多kw的後備功率。另外,也能用這些資料,再結合發動機的熱效圖來解釋,為什麼汽車都是高架或者高速時,才會進入最省油的工況,因為低速時雖克服阻力小,但發動機的熱效低,而速度太高則風阻太大,所以也不省油。

2。 車速100時,A級轎車~B級SUV的功率需求也就20~30kW,車速120時,對應的功率需求大概為30~50kW,雖然我們只算了這幾款車,但同一級別的車相差不會太大,如果想知道自己愛車的功率資料,大家可以按車重、風阻等相應的比例調整一下,或者直接用前面提供的公式自己來試算。

3。 關於滾阻和風阻的佔比情況,前面已經講過了,風阻佔比隨車速的增加而加大,而在某一車速時,則是車重大的車型滾阻佔比大,Cd和撞風大的車型風阻佔比大。

這也驗證了前面提到的,某乎上有人用滾阻和風阻的近似佔比,而沒考慮車身外形和車重來計算不同車型的功率需求,是很粗糙的做法。

同時也能說明為什麼強調市區代步的車型,為了節油都是拼命摳重量,而傾向於高速行駛的車型比如超跑,在風阻係數,撞風面積這方面則有著極致的追求。

不同車型 在不同車速時所需功率是多少?

最後的最後,說明一下,因為最近手上有一些事情在處理,所以內容更新會慢一些,但我們肯定會堅守初心,做一些對廣大車友有價值,而且儘量跟別人不一樣的內容呈現給大家。

也希望各位觀眾不要吝惜你們的手指頭,一鍵三連走起,保持關注,後期的內容更精彩!

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