汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法

摘要

汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法，在现有试验经验公式和试验数据的基础上，统计寻找车辆路试空档滑行各车速点系统阻力与车辆基准质量之间的规律，统计寻找车辆台试空档底盘传动系当量惯量与车辆基准质量之间的规律，可以建立两个曲线方程，只需根据车辆类型和基准质量，就可以得到车辆在各车速点的路试系统当量阻力系数和系统阻力，可以确定车辆台试空档底盘传动系的当量惯量，只需一次空档自由滑行，就可以检测台试各车速点的系统阻力。

说明书

                           技术领域

汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法，属于汽车性能检测方法技术领域。

                           背景技术

目前，对在用车在底盘测 功机上进行汽车动力性能、废气排放性能、燃料经济性能、滑行性能等检测时，需要确定汽车空档滑行路试和台试在各车速点的系统阻力，这样才能确定汽车台试模拟路试规定工况底盘测功机加载装置的加载负荷。可以通过试验法和计算法来确定汽车空档滑行路试各车速点的系统阻力，试验法工作量很大，计算法需要车辆的许多参数进行计算，一旦缺乏这些参数则无法进行计算确定。目前，可以通过反拖功率法、反拖反力法、自由和加载两次滑行法、增减惯量两次自由滑行法，来检测汽车台试系统各车速点的阻力，操作不是很方便和很快捷。本发明采用统计法，确定2个二次曲线方程，只需根据车辆的基准质量，就可以得到该车辆在各车速点的路试当量阻力系数和系统阻力，而且可以近似确定该车辆底盘传动系的当量惯量和台试整个系统的当量惯量，车辆只需一次空档自由滑行，就可以检测台试各车速点的系统阻力，使在用车各种性能检测更加方便、快捷。

                           发明内容

汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法是，寻找车辆路试空档滑行各车速点系统阻力与车辆基准质量之间的规律，按轿车、货车、客车三种不同的车辆类型，根据试验得到的风阻力经验公式和车轮滚动阻力系数经验公式，可以用风阻系数的试验中间值和底盘传动系效率的试验中间值，推导出汽车风阻力、车轮滚动阻力、底盘传动系阻力三者之和的路试系统阻力公式，除以车辆基准质量，可得到车辆路试系统的当量阻力系数公式，路试系统当量阻力系数是车速的二次项方程，车速一次项系数是定值，二次项系数C是与风阻系数、轮距、车高、基准质量相关；按同一车辆类型，以基准质量划分各车辆系列，计算该系列中各型号车辆的C值，然后统计可得该系列的平均C值和平均基准质量，可以作出两者之间的曲线，并得到回归方程，输入计算机，把C值统计和简化为仅仅是车辆基准质量的函数；当已知所检车辆的类型和基准质量后，计算机按回归方程自动计算该车辆的C值，从而得到该车辆路试系统当量阻力系数与车速的二次方程式，可得各车速点的路试系统当量阻力系数，乘以基准质量，即可得该车辆路试各车速点的系统阻力。

根据试验统计，不计非驱动车轮的当量惯量，各种车辆空档底盘传动系当量惯量为车辆基准质量的1.5％～3.5％，可以取统计中间值为2.5％，已知所检车辆的基准质量M，可确定该车辆底盘传动系当量惯量为0.025M，而底盘测功机的当量惯量M₁为已知量，可确定台试的系统当量惯量为0.025M+M₁，只需一次空档自由滑行，测量各车速点的减速度α_i，可以得到车辆台试各车速点的系统阻力F_i＝(0.025M+M₁)α_i和功率。

详细说明和实施例如下：

1、轿车路试当量阻力系数统计和公式推导

1.1、风阻力F₁＝CaAV²/21.15         N

Ca——风阻系数0.3～0.4，A＝1.05B×H，B——轮距m，H——车高m，

V——车速km/h，令K＝CaA/21.15，则F₁＝KV²

1.2、试验车轮滚动阻力系数f＝0.014(1+V²/19440)

路试车轮滚动阻力F₂＝Mgf＝0.014Mg(1+V²/19440)         N

M——车辆基准质量Kg

g——重力加速度9.8m/s²

1.3、路试当量阻力系数f₁＝[KV²+0.014Mg(1+V²/19440)]/ηM

η——底盘传动系效率，即底盘传动系阻力F₃＝(1-η)(F₁+F₂)/η

路试系统阻力F₄＝f₁M

实施例设Ca＝0.35，η＝0.9

f₁＝0.1524+(7.841×10^-6+K/0.9M)V²

f₁是车速二次项方程，A＝0.1524，B＝0，C＝7.841×10^-6+K/0.9M

对轿车各系列众多车型的参数计算C值，并得到平均值，统计如表一，并作出曲线，参见说明书附图图1。

                                       表一

  基准质量范围kg  平均C值  平均基准质量kg  回归C值 C值误差δ％  700～800  5.1525×10^-5  750  5.09×10^-5 -1.2  801～900  4.885×10^-5  862  4.831×10^-5 -1.1  901～1000  4.775×10^-5  933  4.673×10^-5 -1.7  1001～1100  4.413×10^-5  1058  4.413×10^-5 0  1101～1200  4.18×10^-5  1147  4.259×10^-5 1.9  1201～1300  3.96×10^-5  1250  4.051×10^-5 2.3  1301～1400  3.71×10^-5  1390  3.815×10^-5 2.8  1401～1500  3.698×10^-5  1430  3.74×10^-5 0.8  1501～1600  3.503×10^-5  1538  3.593×10^-5 2.6  1601～1700  3.45×10^-5  1644  3.45×10^-5 0  2201～2300  2.89×10^-5  2270  2.89×10^-5 0  2601～2800  2.66×10^-5  2675  2.78×10^-5 4.5

以C₁＝4.413×10^-5、M₁＝1058；C₂＝3.45×10^-5、M₂＝1644；C₃＝2.89×10^-5、M₃＝2270；分别代入方程式C＝a+bM+dM²，可列出三个方程式，联立解得a、b、d，近似可得回归二次曲线方程：C＝(7.2265-3.3126×10^-3M+6.178×10^-7M²)×10^-5，

以平均基准质量，按回归曲线方程计算，可得回归C值，C值误差

δ＝[(回归C值-平均C值)/平均C值]×100

2、货车路试当量阻力系数统计和公式推导

2.1、风阻力F₁＝CaAV²/21.15    N，Ca为0.40～0.60

令K＝CaA/21.15，则F₁＝KV²，各符号与第1.1部分中符号的物理意义一样。

2.2、试验车轮滚动阻力系数f＝0.0076+0.000056V

路试车轮滚动阻力F₂＝Mgf＝Mg(0.0076+0.000056V)

2.3、路试当量阻力系数f₁＝[KV²+(0.0076+0.000056V)Mg]/ηM

实施例设Ca＝0.50、η＝0.9

f₁＝0.08276+6.0978×10^-4V+(K/0.9M)V²

路试系统阻力F₄＝f₁M

f₁是车速二次项方程，A＝0.08276、B＝6.0978×10^-4、C＝K/0.9M

货车各系列二次曲线的A和B一样，只是C值不同。对货车各系列众多车型的参数计算C值，并得到平均值，统计如表二，作出曲线，参见说明书附图图2。

                                    表二

  车型系列  平均C值  平均基准质量Kg  回归C值 C值误差δ％  1010  7.263×10^-5  780  4.8154×10^-5 -33.7  1020  4.286×10^-5  1490  4.295×10^-5 0.2  1030  4.217×10^-5  1700  4.1523×10^-5 -1.5  1040  3.726×10^-5  2250  3.8026×10^-5 2.1  1060  3.48×10^-5  2800  3.488×10^-5 0.2  1090  2.733×10^-5  4550  2.721×10^-5 -0.4  1100  2.574×10^-5  5026  2.574×10^-5 0

以C₁＝4.286×10^-5、M₁＝1490；C₂＝3.48×10^-5、M₂＝2800；C₃＝2.574×10^-5、M₃＝5026；

来近似计算二次曲线回归方程：C＝(5.4545-8.646×10^-4M+5.8×10^-8M²)×10^-5，在1000～7000kg基准质量范围内回归性很好。超出范围回归性较差，按基准质量确定C；

当M＜1000kg时，取C＝7.263×10^-5

当M≥7001～9000kg时，取C＝1.85×10^-5

当M≥9001～11000kg时，取C＝1.58×10^-5

当M≥11001～13000kg时。取C＝1.38×10^-5

3、客车路试当量阻力系数统计和公式推导

客车的车轮与货车的车轮一样，路试车轮滚动阻力系数与货车的一样，其路试当量阻力系数f₁公式与货车的相似，只是Ca、K和M不同，Ca为0.58～0.80，

实施例设Ca＝0.7、η＝0.9

f₁＝[KV²+(0.0076+0.000056V)Mg]/ηm

  ＝0.08276+6.0978×10^-4V+(K/0.9M)V²

客车各系列二次曲线的A和B一样，A＝0.08276，B＝6.0978×10^-4，只是C值不同。对客车各系列众多车型的参数计算C值，并得到平均值，统计如表三，作出曲线，参见说明书附图图3。除6300系列点离散太大，其它点相关性很好。

                                   表三

  车型系列  平均C值  平均基准质量kg  回归C值 C值误差δ％  6300  9.31×10^-5  952  6.5156×10^-5 -28.9  6400  6.23×10^-5  1684  5.91×10^-5 -5.2  6500  5.40×10^-5  2584  5.40×10^-5 0  6600  4.70×10^-5  3516  4.836×10^-5 3.8  6700  4.28×10^-5  4141  4.487×10^-5 4.8  6800  3.34×10^-5  6614  3.34×10^-5 0  6900  3.13×10^-5  7397  3.0546×10^-5 -2.4  6100  2.83×10^-5  8206  2.80×10^-5 -1  6110  2.31×10^-5  10374  2.31×10^-5 0  6120  2.23×10^-5  11193  2.20×10^-5 -1.4

以C₁＝5.40×10^-5、M₁＝2584；C₂＝3.34×10^-5、M₂＝6614；C₃＝2.31×10^-5、M₃＝10374；

来近似计算二次曲线回归方程：C＝(7.2413-7.9127×10^-4M+3.0453×10^-8M²)×10^-5，6300系列按C＝9.31×10^-5计算。

4、汽车空档底盘传动系当量惯量的统计法

通过采用增减惯量两次自由滑行法试验，各种车辆的空档底盘传动系当量惯量约为车辆基准质量的1.5％～3.5％之间(不计非驱动车轮的当量惯量)，可以统计取中间值为2.5％，而底盘测功机的当量惯量是已知量，所以，车辆在底盘测功机上台试的整个系统当量惯量是已知量，车辆只需台试一次空档自由滑行，测量各车速点的减速度α_i，得到台试各车速点V_i的系统阻力F_i和系统损耗功率P_i，使检测操作性大大提高。

F_i＝(0.025M+M₁)α_i      N，P_i＝F_iV_i/3600      kw

M₁——底盘测功机当量惯量kg，α_i——各车速的减速度m/s²，V_i——车速km/h。

动力性检测时，只需一次空档自由滑行就可以检测系统损耗功率，同一车速点，稳态汽车底盘输出功率加上系统损耗功率，等于车辆发动机输出净功率。

                           附图说明

说明书附图图1，是轿车按统计计算表一数据，各系列的平均C值与平均基准质量的回归曲线图。说明书附图图2，是货车按统计计算表二数据，各系列的平均C值与平均基准质量的回归曲线图。说明书附图图3，是客车按统计计算表三数据，各系列的平均C值与平均基准质量的回归曲线图。

                           具体实施方式

在收集到大量车辆技术参数的基础上，通过已经做过的大量试验和经验公式，可以取中间值，对轿车、货车和客车三种车型类别的各个系列，进行统计计算，得到各系列的平均C值和平均基准质量，画出曲线图，计算回归曲线方程，对个别偏离回归曲线较大的点，按车型系列来确定。当已知所检车辆的整备质量，整备质量加上100kg即为基准质量，如无所检车辆的整备质量参数，可近似以该车辆整车质量(含驾驶员质量)作为基准质量。按C与M的回归曲线方程计算出常数C值，从而可得到该基准质量车辆路试系统当量阻力系数与车速的二次方程，可得各车速点的当量阻力系数，乘以该车辆的基准质量，可得该车辆路试各车速点的系统阻力和功率。已知车辆的基准质量M，可近似得到该车辆底盘传动系当量惯量为0.025M和台试整个系统的当量惯量，汽车台试一次空档滑行，通过测量各车速点的减速度，可得台试各车速点的系统阻力和损耗功率，按发明申请200410076702.4《汽车台试模拟路试多工况载荷的系统试验法》，可进行汽车动力性检测、ASM工况法和瞬态工况法废气排放检测、燃料经济性检测、滑行性能检测。

对全轮驱动车辆试验统计，由于车辆路试底盘传动系阻力增大和寄生功率等种种原因，造成效率η下降等，而且，台试汽车底盘传动系当量惯量相应增大。所以，对于全轮驱动车辆，按上述统计法确定路试各车速点的系统阻力后，可以乘以1.3进行修正，对台试汽车空档底盘传动系当量惯量的统计值也可以乘以1.3进行修正。

以轿车桑塔纳2000为例：整备质量为1140kg，加上100kg，其基准质量M＝1240kg，C＝(7.2265-3.3126×10^-3×1240+6.178×10^-7×1240²)×10^-5＝4.069×10^-5

该车辆f₁＝0.1524+4.069×10^-5V²

当V＝25km/h时，f₁＝0.1525+4.069×10^-5×25²＝0.1779，F₄＝f₁M＝0.1779×1240＝220.6N；

当V＝40km/h时，f₁＝0.1524+4.069×10^-5×402＝0.2175，F₄＝0.2175×1240＝269.7N。

该车辆空档底盘传动系当量惯量等于0.025×1240＝31kg。

本发明具有准确、简单、快捷、操作性很好的优点，用车辆基准质量来确定车辆路试各车速点的系统阻力和车辆空档底盘传动系当量惯量，与车辆的实际情况误差很小，适用于在用车在底盘测功机上进行各种性能检测。