CN104198196B - 汽车和发动机转动件当量惯量检测方法 - Google Patents

Abstract

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，是汽车在底盘测功机上采用两次滑行法或综合多次滑行法，先测量得到台架当量惯量mt和变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀，然后汽车挂变速箱高速挡达到高速后，完全松开加速踏板，仍结合离合器并保持所挂变速箱挡位不变，测量汽车的发动机动力传动系和台架两者整个系统的当量惯量，从而可计算发动机转动惯量Ie，计算变速箱不同挡位的发动机转动件当量惯量mei，加上m₀和估算的非驱动轮当量惯量mz，可得不同变速箱挡位的汽车转动件当量惯量M_i，从而提高汽车在加速工况计算加速阻力的准确性。

Description

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法

技术领域

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，是汽车在底盘测功机上采用两次滑行法测量发动机的转动惯量后，计算得到变速箱各个挡位的汽车和发动机转动件当量惯量，属于汽车性能检测方法的技术领域。

背景技术

现有技术模拟计算新车型多工况路试油耗或废气排放，在加速工况通常是估算变速箱各个挡位的汽车转动件当量惯量，例如GB/T27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》，当采用统一公式估算高速挡的汽车转动件当量惯量时，其相对汽车总质量的比值较小，造成的计算油耗或废气误差也相对较小，但在低速挡时估算汽车转动件当量惯量误差很大，易造成计算油耗或废气误差很大。在中国发明专利ZL01111406.1《增减惯量检测汽车惯量、阻力和功率方法》中，为降低气缸气压减小电机反拖功率，拆去发动机的火花塞、喷油器来测量汽车动力传动系(含发动机)的当量惯量，时间长、操作性不好。为克服现有技术准确性和操作性不好的不足，采用汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，得到变速箱各个挡位准确的汽车和发动机转动件当量惯量，从而提高车辆在加速工况计算加速阻力以及油耗或废气排放的准确性。

发明内容

汽车转动件当量惯量等于汽车行驶中所有旋转部件等效的平动汽车质量，把汽车的发动机飞轮、曲轴、离合器的转动惯量之和称为发动机转动惯量I_e，I_e是所检车辆的定值，变速箱空挡动力传动系的当量惯量m₀也是所检车辆的定值，两定值与变速箱挡位的传动比无关，但发动机转动惯量I_e等效的当量惯量m_e是与所挂变速箱挡位的传动比i_g乘以主传动比i₀乘积的平方成正比，与车轮计算半径R的平方成反比，即me＝i_g ²×i₀ ²×I_e/R²。

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，是汽车在底盘测功机上采用自由和加载两次滑行法、不同加载量两次滑行法、增减惯量两次滑行法的其中任一种两次滑行法或综合多次滑行法，测量汽车不同状态的系统当量惯量，从而测得发动机转动惯量I_e，计算可得汽车和发动机在变速箱各个挡位的转动件当量惯量，其检测步骤如下：

1、采用任一种两次滑行方法，测量底盘测功机的台架当量惯量m_t，m_t是台架的定值，如已标明台架当量惯量则可以借用m_t，无需测量。

2、汽车在底盘测功机上，挂变速箱高速挡达到高速后，松开加速踏板挂空挡，采用任一种两次滑行方法，测量得到汽车变速箱空挡动力传动系与台架两者整个系统的当量惯量m_h，减去台架当量惯量m_t，得到汽车变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀＝m_h-m_t。

3、汽车在底盘测功机上，挂变速箱高速挡达到高速后，完全放松加速踏板，仍结合离合器并保持所挂变速箱挡位不变，发动机转速大于停供转速不供油，采用任一种两次滑行方法，测量汽车该高速挡传动比i_g的发动机转动件当量惯量me与m₀、m_t三者之和的整个系统当量惯量m_g＝me+m₀+m_t＝i_g ²×i₀ ²×I_e/R²+m₀+m_t，式中的m_g、m_t、m₀、i_g、i₀、R均为已知量，从而可计算发动机转动惯量I_e＝(m_g-m_t-m₀)×R²/(i_g ²×i₀ ²)。

如果要减小两次滑行的减速度相差较大可能造成发动机阻力误差，可采用综合多次滑行法，即在两次滑行法的基础上再增加几次不同惯量或恒力加载滑行。如综合三次滑行法，在两次滑行法后，增加一次不同惯量或恒力加载F使整个系统的减速度a₃在所测a₁和a₂之间。以增减惯量两次滑行法为例，可在台架两次惯量之间变化一种惯量，使该台架惯量状态下的车辆自由滑行减速度a₃在增减惯量两次滑行减速度a₁和a₂的之间，从而可得三个方程：

m_g×a₁＝f₁ ……(1)

(m_g+m_f1+m_f2)×a₂＝f₂+f_m1+f_m2 ……(2)

(m_g+m_f1)×a₃＝f₃+f_m1 ……(3)

式中：m_g为较小台架惯量状态下汽车的发动机动力传动系和台架两者整个系统的当量惯量，单位kg；f₁是较小惯量系统下m_g滑行的整个系统阻力，单位N；m_f1和m_f2是台架增加结合两个惯性飞轮的已知当量惯量，单位kg；f_m1和f_m2是已知的两个惯性飞轮阻力，单位N；f₂是最大惯量系统(m_f1+m_f2+m_g)滑行除飞轮阻力的整个系统阻力，单位N；f₃是只增加结合一个惯性飞轮的除飞轮阻力的整个系统阻力，单位N；按减速度最相近两方程的整个系统阻力近似相等来求解m_g；如(3)式中的f₃等于f₁后与(1)式联立解得m_g1，然后(3)式中的f₃等于f₂后与(2)式联立解得m_g2，取2个或3个方程组计算的当量惯量的均值作为m_g。同理，可在增减惯量两次滑行法之间增加一次恒力加载滑行，或者在自由和加载两次滑行法之间增加一次恒力加载或变化惯量滑行，或者在不同加载量两次滑行法之间增加一次恒力加载或变化惯量滑行，以此类推可进行综合多次滑行法。

4、计算汽车变速箱不同挡位传动比i_c的发动机转动件当量惯量mei＝i_c ²×i₀ ²×I_e/R²，可以估算非驱动轮的当量惯量m_z＝δ×(n×m₀/N)，式中n为非驱动车轮数，N为驱动车轮数，δ为主传动结构系数，通常可在(0.7～1.0)范围选择，单级主传动取偏大值，双级主传动或轮边传动取偏小值，m_z是所检车辆的定值，计算变速箱各挡的汽车转动件当量惯量M_i＝mei+m₀+m_z，单位kg。

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，是汽车在底盘测功机上采用两次滑行法，测量变速箱各个挡位汽车和发动机转动件当量惯量的检测方法，其特征在于：采用自由和加载两次滑行法、不同加载量两次滑行法、增减惯量两次滑行法的其中任一种方法，先测量得到台架当量惯量m_t和汽车变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀，m_t是台架的定值，m₀是所检车辆的定值，两定值与汽车变速箱不同挡位的传动比无关，然后汽车在底盘测功机上挂变速箱高速挡达到高速后，完全松开加速踏板，仍结合离合器并保持所挂变速箱挡位不变，测量汽车的发动机动力传动系和台架两者整个系统的当量惯量m_g，或者为了减小两次滑行的减速度相差较大可能造成发动机阻力误差，可采用综合多次滑行法，在两次滑行法的减速度之间再增加几次变化惯量或恒力加载滑行后计算均值m_g；计算得到发动机转动惯量I_e＝(m_g-m_t-m₀)×R²/(i_g ²×i₀ ²)，式中：i_g为所挂变速箱高速挡的传动比，i₀为主传动比，R为车轮计算半径，计算可得汽车变速箱不同挡位传动比i_c的发动机转动件当量惯量mei＝i_c ²×i₀ ²×I_e/R²，估算非驱动轮当量惯量m_z，m_z是所检车辆的定值，可得不同变速箱挡位的汽车转动件当量惯量M_i＝mei+m₀+m_z，从而提高汽车不同变速箱挡位在加速工况计算加速阻力的准确性。汽车和发动机转动件当量惯量检测方法的技术优点如下：

(1)柴油车或电控汽油车，当完全松开加速踏板后在怠速位置，在滑行过程中，当发动机转速大于怠速停供转速时停止供油。在任何一种两次滑行法中，设定相同车速点的车辆发动机动力传动系与台架的整个系统自身阻力都近似相等，采用变速箱高速挡试验，可以确保滑行测量车速区间的发动机转速大于怠速停供转速，避免发动机供油造成阻力误差。

(2)通常难以在低速挡测量m_g，由于I_e是所检车辆的定值，mei是与车辆动力传动系的传动比平方成正比，可以计算mei而无需变速箱多挡位试验，使试验准确、方便、快捷。

(3)比较三种两次滑行方法的滑行时间，结合上发动机的滑行过程会产生较大的阻力负荷，所测规定车速区间的滑行时间越长则测量精度越高，在相同基本惯量台架的三种两次滑行方法中，增减惯量两次滑行法的滑行时间最长、精度最高。如果增减惯量两次滑行法或综合多次滑行法没有恒力加载滑行，底盘测功机可无需功率吸收装置、有可离合的惯性飞轮。

(4)比较三种两次滑行方法的加载力精度，增减惯量两次滑行法无需加载力，也不受车辆在台架上振动对力传感器的影响，精度最高，其余两种方法均受到力传感器精度、控制加载精度以及力传感器振动力的影响，降低了精度，加载力需扣除车辆在台架上的振动力。

(5)变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀主要是驱动车轮的当量惯量，传动轴和主传动机构当量惯量所占比例不大，采用系数δ来估算非驱动车轮的当量惯量误差不大，误差量相对车辆总质量的比例极小，可忽略不计。

具体实施方式

以一台汽车在底盘测功机上采用增减惯量两次滑行法测量为例，来说明汽车和发动机转动件当量惯量检测方法的具体实施方式：

(1)汽车五挡变速箱的传动比分别为i₁＝6.11、i₂＝3.24、i₃＝2.19、i₄＝1.47、i₅＝1.0，角标为变速箱挡位，单级主传动，主传动比i₀＝4.88，车轮计算半径R为0.496m，汽车有4个驱动轮，2个转向轮。

(2)已知底盘测功机铭牌上的惯量m_t＝906kg，汽车在底盘测功机上，挂变速箱高速挡达到高速后，松开加速踏板挂空挡，采用增减惯量两次滑行法，测量得到汽车变速箱空挡动力传动系与台架两者整个系统的当量惯量m_h为1149kg，减去台架当量惯量m_t，得到汽车变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀＝m_h-m_t＝1149-906＝243kg。

(3)汽车在底盘测功机上挂上直接挡(五挡)达到高速后，完全松开加速踏板，仍结合离合器并保持所挂直接挡不变，采用增减惯量两次滑行法或综合多次滑行法，测量汽车发动机动力传动系和台架两者整个系统的当量惯量m_g为1364kg，得到发动机转动惯量I_e＝(m_g-m_t-m₀)×R²/(i_g ²×i₀ ²)＝(1364-243-906)×0.496²/(1²×4.88²)＝2.221kg·m²。

(4)计算汽车变速箱不同挡位传动比的发动机转动件当量惯量mei＝i_c ²×i₀ ²×I_e/R²，me₁＝6.11²×4.88²×2.221/0.496²＝8026kg，同理计算me₂＝2257kg，me₃＝1031kg，me₄＝465kg，me₅＝215kg，角标为变速箱挡位。

(5)车辆的N等于4，n等于2，单级主传动可取δ＝0.9，非驱动轮的当量惯量m_z＝δ×(n×m₀/N)＝0.9×(2×243/4)＝109kg，按变速箱不同挡位汽车转动件当量惯量M_i＝me_i+m₀+m_z＝me_i+243+109计算，变速箱一挡至五挡的汽车转动件当量惯量分别为：M₁＝8378kg，M₂＝2609kg，M₃＝1383kg，M₄＝817kg，M₅＝567kg，角标为变速箱挡位。

汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，具有检测准确、方便、快捷等优点，大大提高了新车型型式认证在加速工况计算加速阻力以及油耗或废气排放的准确性。

Claims (1)

1.汽车和发动机转动件当量惯量检测方法，是汽车在底盘测功机上采用两次滑行法，测量变速箱各个挡位汽车和发动机转动件当量惯量的检测方法，其特征在于：采用自由和加载两次滑行法、不同加载量两次滑行法、增减惯量两次滑行法的其中任一种方法，先测量得到台架当量惯量mt和汽车变速箱空挡动力传动系当量惯量m₀，m_t是台架的定值，m₀是所检车辆的定值，两定值与汽车变速箱不同挡位的传动比无关，然后汽车在底盘测功机上挂变速箱高速挡达到高速后，完全松开加速踏板，仍结合离合器并保持所挂变速箱挡位不变，测量汽车的发动机动力传动系和台架两者整个系统的当量惯量m_g，或者为了减小两次滑行的减速度相差较大可能造成发动机阻力误差，可采用综合多次滑行法，在两次滑行法的减速度之间再增加几次变化惯量或恒力加载滑行后计算m_gi的均值作为m_g；计算得到发动机转动惯量I_e＝(m_g-m_t-m₀)×R²/(i_g ²×i₀ ²)，式中：i_g为所挂变速箱高速挡的传动比，i₀为主传动比，R为车轮计算半径，计算可得汽车变速箱不同挡位传动比i_c的发动机转动件当量惯量mei＝i_c ²×i₀ ²×I_e/R²，估算非驱动轮当量惯量mz，mz是所检车辆的定值，可得不同变速箱挡位的汽车转动件当量惯量M_i＝mei+m₀+m_z，从而提高汽车不同变速箱挡位在加速工况计算加速阻力的准确性。