張寶元，劉 磊Zhang Baoyuan，Liu Lei

汽車(chē)動(dòng)力性能統(tǒng)計(jì)分析

張寶元，劉 磊
Zhang Baoyuan，Liu Lei

（北京汽車(chē)研究總院有限公司，北京 101300）

動(dòng)力性能是汽車(chē)各種性能中最基本、最重要的性能，其優(yōu)劣直接影響用戶(hù)對(duì)車(chē)輛的評(píng)價(jià)，影響潛在客戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)意愿。在車(chē)輛研制完成進(jìn)行地區(qū)適應(yīng)性行駛中，采集動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和行駛路況信息，應(yīng)用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探索建立對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性能進(jìn)行客觀(guān)評(píng)價(jià)的方法。

汽車(chē)；動(dòng)力性能；統(tǒng)計(jì)分析

動(dòng)力性能是汽車(chē)最基本、最重要的性能，其優(yōu)劣直接影響用戶(hù)對(duì)車(chē)輛的評(píng)價(jià)，也影響著潛在客戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)意愿。每款車(chē)型投放市場(chǎng)前，車(chē)企都會(huì)開(kāi)展不同程度的地區(qū)適應(yīng)性試驗(yàn)，為更好地檢驗(yàn)汽車(chē)動(dòng)力性能提供了條件。

1 汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)

汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)主要由動(dòng)力源與傳動(dòng)系組成。發(fā)動(dòng)機(jī)是最重要的動(dòng)力源，通過(guò)燃燒石化燃料產(chǎn)生熱量經(jīng)過(guò)熱力做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力；傳動(dòng)系是將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪傳輸?shù)母鞣N裝置的總稱(chēng)，由離合器、變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)軸及車(chē)輪等構(gòu)成。

發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器均已實(shí)現(xiàn)電子控制，通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠顯示和記錄動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行的各類(lèi)參數(shù)信息。

2 動(dòng)力性能評(píng)價(jià)

汽車(chē)動(dòng)力性能是指汽車(chē)在良好路面上直線(xiàn)行駛時(shí)由汽車(chē)受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。通常汽車(chē)動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括最高車(chē)速、加速時(shí)間和最大爬坡度[1]。對(duì)應(yīng)3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的試驗(yàn)操作方法不僅專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，而且對(duì)測(cè)試場(chǎng)地、環(huán)境條件要求嚴(yán)苛。

可以在試車(chē)場(chǎng)地外通過(guò)正常用車(chē)工況評(píng)價(jià)汽車(chē)動(dòng)力性能，采集車(chē)速、轉(zhuǎn)速、加速踏板開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、變速箱擋位等動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)信息和海拔、經(jīng)緯度等行駛路況信息，應(yīng)用Excel軟件對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探索建立對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性能進(jìn)行客觀(guān)評(píng)價(jià)的方法。

3 試驗(yàn)方案

3.1 試驗(yàn)路線(xiàn)

汽車(chē)試驗(yàn)路線(xiàn)為川藏線(xiàn)（國(guó)道317雅江到巴塘路段）。川藏線(xiàn)為首選進(jìn)藏路線(xiàn)，這條路線(xiàn)海拔落差大，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)形成很大考驗(yàn)，選擇這條路線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)力性測(cè)試具有代表性。

試驗(yàn)路段的整體海拔超過(guò)4 000 m，行駛里程為300 km，行駛路線(xiàn)的海拔走勢(shì)如圖1所示。

圖1 海拔走勢(shì)圖

3.2 試驗(yàn)車(chē)輛

測(cè)試車(chē)輛的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)

3.3 試驗(yàn)方式

所有試驗(yàn)人員為專(zhuān)業(yè)駕駛員，且每輛車(chē)的試驗(yàn)人員固定。所有試驗(yàn)車(chē)組隊(duì)行駛，保持一定車(chē)距，并遵守當(dāng)?shù)氐缆饭芾硪螅ㄗ罡咚俣葹?120 km/h）。

3.4 采集數(shù)據(jù)

采集試驗(yàn)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，包括車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩、變速箱擋位，數(shù)據(jù)采集頻率為1 Hz；此外采集試驗(yàn)時(shí)的路況信息，包括環(huán)境溫度及天氣情況、路線(xiàn)經(jīng)緯度及海拔高度等。

4 數(shù)據(jù)處理及動(dòng)力性評(píng)價(jià)

應(yīng)用Excel軟件對(duì)行車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）車(chē)速區(qū)間利用率。

以10 km/h為間隔，將車(chē)速?gòu)? km/h至130 km/h進(jìn)行劃分，各車(chē)速區(qū)間的利用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。

車(chē)速/(km/h)

由圖2可知，行車(chē)速度主要分布在40～90 km/h范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際行車(chē)表現(xiàn)，車(chē)速可以滿(mǎn)足駕駛需求。根據(jù)車(chē)輛等速百公里燃油消耗量曲線(xiàn)，車(chē)輛在接近低速的中等車(chē)速下燃油消耗量最低，高速時(shí)隨車(chē)速增加燃油消耗量迅速加大。因?yàn)楦咚傩旭倳r(shí)，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率較高，但汽車(chē)的行駛阻力較大，導(dǎo)致百公里油耗增加。由此可知，車(chē)輛在保持隊(duì)列行駛的同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性較好。

（2）轉(zhuǎn)速區(qū)間利用率。

以200 r/min為間隔，將轉(zhuǎn)速?gòu)?50 r/min至4 000 r/min進(jìn)行劃分，各轉(zhuǎn)速區(qū)間的利用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

轉(zhuǎn)速/(r/min)

由圖3可知，車(chē)輛轉(zhuǎn)速主要分布在1 400～2 200 r/min范圍內(nèi)，處于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)車(chē)輛可以爆發(fā)出更大的驅(qū)動(dòng)力，車(chē)輛加速性能好。

（3）加速踏板開(kāi)度利用率。

以10%為間隔，將加速踏板開(kāi)度從0至100%進(jìn)行劃分，各加速踏板開(kāi)度區(qū)間的利用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。

加速踏板開(kāi)度

由圖4可知，加速踏板開(kāi)度主要分布在0～ 40%范圍內(nèi)，加速踏板為部分開(kāi)啟狀態(tài)，隨著踏板開(kāi)度變大，車(chē)輛爆發(fā)出更大的驅(qū)動(dòng)力，車(chē)輛儲(chǔ)備加速能力強(qiáng)。圖4顯示加速踏板在0位置也就是未開(kāi)啟位置占比較大，說(shuō)明車(chē)輛為帶擋滑行，此時(shí)電控發(fā)動(dòng)機(jī)不噴油，有利于節(jié)省燃油消耗。

（4）扭矩分布利用率。

以35 Nm為間隔，將扭矩q從0 Nm至350 Nm進(jìn)行劃分，各扭矩區(qū)間的利用率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。

扭矩/Nm

由圖5可知，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩主要分布在0～175 Nm范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率適中，車(chē)輛加速能力強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性好。

（5）擋位利用率。

各擋位行駛里程統(tǒng)計(jì)如圖6所示。

擋位

由圖6可知，變速箱擋位主要分布在3擋、4擋、5擋，在相同道路負(fù)載下，擋位越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率越高，經(jīng)濟(jì)性較好。

通過(guò)對(duì)車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分布和擋位使用情況等動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合實(shí)際行車(chē)表現(xiàn)，試驗(yàn)車(chē)輛可以跟隨車(chē)隊(duì)保持隊(duì)列行駛，超車(chē)能力強(qiáng)，說(shuō)明試驗(yàn)車(chē)輛在高原地區(qū)行駛的動(dòng)力性好、加速能力強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足高原地區(qū)行駛需要。

5 總 結(jié)

在地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)中采集車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)和路況數(shù)據(jù)，應(yīng)用Excel軟件進(jìn)行動(dòng)力性能分析，得到車(chē)輛在整個(gè)試驗(yàn)里程內(nèi)的動(dòng)力性能表現(xiàn)?？梢允褂眠@種方法對(duì)車(chē)輛動(dòng)力性能進(jìn)行瞬態(tài)分析，通過(guò)對(duì)某一時(shí)刻的動(dòng)力性能數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)評(píng)價(jià)車(chē)輛動(dòng)力性能表現(xiàn)，多用于故障排查。

汽車(chē)動(dòng)力性能評(píng)價(jià)分為客觀(guān)評(píng)價(jià)和主觀(guān)評(píng)價(jià)，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析屬于客觀(guān)評(píng)價(jià)，用戶(hù)更關(guān)注駕駛感受，將客觀(guān)數(shù)據(jù)與主觀(guān)感受結(jié)合可以更客觀(guān)、形象地評(píng)價(jià)車(chē)輛動(dòng)力特性，這是今后工作的方向。

[1]余志生. 汽車(chē)?yán)碚?第5版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

1002-4581（2021）05-0013-03

U462.3+1

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10.14175/j.issn.1002-4581.2021.05.004