汽车百公里加速时间的计算方法详解

汽车百公里加速时间的计算方法详解

汽车的百公里加速时间是衡量其动力性能的重要指标。本文将从汽车行驶受力分析出发，通过物理公式推导，详细介绍百公里加速时间的计算方法。

汽车动力性能指标

汽车的动力性能指标主要包括最高车速、最大爬坡度和加速时间。其中，前两项在实际用车过程中极少有机会用到，因此人们在提到汽车的动力性能时，往往首先想到的是加速时间，比如0-100km/h加速时间或0-400m的时间。

汽车加速性能的决定因素

关于汽车的加速性能，汽车圈内一直存在一个争论话题：汽车的极限加速能力是由扭矩还是马力决定。这个问题的答案将在后续讨论，但可以明确的是，单纯认为发动机扭矩决定汽车极限加速能力的观点是不全面的。

汽车加速时间的计算方法

要计算汽车的加速时间，需要回顾高中的物理知识，即汽车行驶时的受力分析，包括驱动力与行驶阻力的力平衡。

对于行驶中的汽车，其行驶方程（受力分析）如下：

• Ft：轮上驱动力
• Ff：滚动阻力
• Fw：空气阻力
• Fi：坡度阻力
• Fj：加速力

有固定传动比的汽车，根据相应的公式，可以转化为：

• Ttq：发动机扭矩
• ig：变速比
• i0：终传比
• hT：传动效率
• r：车轮半径
• G：汽车重力
• a：坡度
• f：滚阻系数
• CD：风阻系数
• A：撞风面积
• ua：车速
• d：汽车旋转质量换算系数
• m：汽车质量

为了简化计算，假设汽车在平路上行驶，即坡度a=0，则公式可简化为：

由发动机的外特性图，再用公式ua=0.377rn/igi0，可以得到汽车驱动力—行驶阻力平衡图（4个挡位变速箱）：

• Ft1Ft4：分别为14挡时的汽车驱动力
• uamax：汽车的最高速度

由加速度的公式，可以将汽车驱动力—行驶阻力图转化为加速度图：

由上面的公式可知，要想计算加速时间，则要得到加速度倒数即1/aj与汽车速度的曲线图，将前面的汽车行驶受力平衡图，进行相应的转化，可得下面的加速度图：

再由加速度公式，得到加速时间公式：

由aj—ua曲线图，再进一步得到1/aj—ua曲线，由时间的计算公式以及微积分的相关知识可知， 1/aj曲线与横坐标ua的所围成的面积，即为汽车的加速时间，如下图：

以上，就是汽车极限加速时间计算方法的推导过程，实际上，这种计算方法，可以计算出任何速度ua1加速至ua2的时间，如果要算0-100的加速时间，那就选择ua1=0，ua2=100km/h，即可算出车辆百公里加速时间。

计算注意事项

关于加速时间的计算，还有几点需要补充：

1. 一般忽略原地起步过程离合器打滑过程，即最初时刻，汽车已具备起步换挡所需最低车速；
2. 换挡时刻的选择，如换挡的加速曲线相交，则在交点处换挡，如不相交，则在发动机最高转速换挡；
3. 换挡时间，自动挡车可忽略不讲，手动挡可参考正态分布时间t=0.2~0.4s。

但是，即便如此，普通车友想要算出自己座驾的加速时间，也绝非易事，因为计算公式中的许多参数，诸如滚阻系数、风阻系数、及转动惯量等参数，我们都是不知道的。

即便参数都有了，积分的计算也不容易，如果是专业机构，肯定也是用各种计算仿真软件来计算。

尽管一般的汽车爱好者无法借由此方法算出自己爱车的加速时间（还是自己买个盒子得快），但如果对加速时间的推导及公式各参数的足够理解，那么对汽车的加速性能、动力特性等仍然有相当大的帮助。

最典型的莫过于，汽车的加速到底是看功率，还是看扭矩这个问题，关于这一“口水”问题的讨论，车geek将于近期跟车友们详聊。

当然，如果你自己喜欢研究和思考，其实通过今天的内容就能对这一“口水”问题有正确的理解了。