汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法

1.汽车空档滑行路试和台试系统阻力统计法，是确定汽车空挡滑行路试系统 阻力和台试系统阻力的方法，其特征在于：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 验得到的风阻力系数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α1，可以得到车辆台试各车速点的系统阻力F1＝(0.025M+M1)αi和功率。
2.按照权利要求1所述的汽车空挡路试和台试系统阻力统计法，其特征在于：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。
3.按照权利要求1所述的汽车空档路试和台试系统阻力统计法，其特征在于：对于 全轮驱动车辆，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。

技术领域\n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。\n背景技术\n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。\n发明内容\n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。\n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αi，可以得到车辆台试各车速点的系统阻力Fi＝(0.025M+M1)αi和功率。\n详细说明和实施例如下：\n1、轿车路试当量阻力系数统计和公式推导\n1.1、风阻力F1＝CaAV2/21.15         N\nCa--风阻系数0.3～0.4，A＝1.05B×H，B--轮距m，H--车高m，\nV--车速km/h，令K＝CaA/21.15，则F1＝KV2\n1.2、试验车轮滚动阻力系数f＝0.014(1+V2/19440)\n路试车轮滚动阻力F2＝Mgf＝0.014Mg(1+V2/19440)         N\nM--车辆基准质量kg\ng--重力加速度9.8m/s2\n1.3、路试当量阻力系数f1＝[KV2+0.014Mg(1+V2/19440)]/ηM\nη--底盘传动系效率，即底盘传动系阻力F3＝(1-η)(F1+F2)/η\n路试系统阻力F4＝f1M\n实施例设Ca＝0.35，η＝0.9\nf1＝0.1524+(7.841×10-6+K/0.9M)V2\nf1是车速二次项方程，A＝0.1524，B＝0，C＝7.841×10-6+K/0.9M\n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.\n表一\n  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\n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，\n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\n2、货车路试当量阻力系数统计和公式推导\n2.1、风阻力F1＝CaAV2/21.15    N，Ca为0.40～0.60\n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。\n2.2、试验车轮滚动阻力系数f＝0.0076+0.000056V\n路试车轮滚动阻力F2＝Mgf＝Mg(0.0076+0.000056V)\n2.3、路试当量阻力系数f1＝[KV2+(0.0076+0.000056V)Mg]/ηM\n实施例设Ca＝0.50、η＝0.9\nf1＝0.08276+6.0978×10-4V+(K/0.9M)V2\n路试系统阻力F4＝f1M\nf1是车速二次项方程，A＝0.08276、B＝6.0978×10-4、C＝K/0.9M\n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。\n表二\n  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\n以C1＝4.286×10-5、M1＝1490；C2＝3.48×10-5、M2＝2800；C3＝2.574×10-5、M3＝5026；\n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；\n当M＜1000kg时，取C＝7.263×10-5\n当M≥7001～9000kg时，取C＝1.85×10-5\n当M≥9001～11000kg时，取C＝1.58×10-5\n当M≥11001～13000kg时。取C＝1.38×10-5\n3、客车路试当量阻力系数统计和公式推导\n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，\n实施例设Ca＝0.7、η＝0.9\nf1＝[KV2+(0.0076+0.000056V)Mg]/ηm\n  ＝0.08276+6.0978×10-4V+(K/0.9M)V2\n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。\n表三\n  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\n以C1＝5.40×10-5、M1＝2584；C2＝3.34×10-5、M2＝6614；C3＝2.31×10-5、M3＝10374；\n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。\n4、汽车空档底盘传动系当量惯量的统计法\n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αi，得 到台试各车速点Vi的系统阻力Fi和系统损耗功率Pi，使检测操作性大大提高。\nFi＝(0.025M+M1)αi    N，Pi＝FiVi/3600     kw\nM1--底盘测功机当量惯量kg，αi--各车速的减速度m/s2，Vi--车速km/h。\n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。\n附图说明\n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。\n具体实施方式\n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。\n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。\n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\n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。\n该车辆空档底盘传动系当量惯量等于0.025×1240＝31kg。\n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。