CN110441068A - 汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法 - Google Patents

汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法 Download PDF

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Abstract

汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，是汽车行驶在任意坡度路面、完全松开油门踏板滑行减速时，通过测量行驶方向的减速度、路面坡度角，检测汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动空载阻力、发动机附件阻力、发动机自身阻力、路面坡度阻力六者之和的系统阻力，先按试验公式计算所检汽车在基准环境状态下的风阻力和车轮路面滚动阻力，假设滚动阻力与行驶阻力之比、风阻力与行驶阻力之比，在基准环境状态下与检测环境状态下近似相等，计算Vi各车速总的修正系数Ki，得到检测环境状态与基准环境状态的行驶阻力之差ΔFwfi，可得基准环境状态下的系统阻力Foi＝Fi‑ΔFwfi，或者当ΔFwfi较小时可以简化设ΔFwfi＝0。

Description

汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法
技术领域
汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，当不同整车质量汽车行驶在任意坡度路面、完全松开油门踏板减速时，通过测量行驶方向的减速度、路面坡度角，检测基准环境状况下汽车系统阻力的一种检测方法，属于汽车性能检测方法技术领域。
背景技术
现有技术的在用汽车系统阻力检测方法，通常是在底盘测功机台架上，汽车空挡滑行检验系统阻力，然后把系统阻力修正在基准温度下的阻力，台试系统阻力等于同一车速点的汽车空挡传动系阻力、车轮滚筒阻力、台架阻力三者之和，其不足之处是没有检测非驱动轮的阻力、发动机自身阻力和发动机附件阻力，不能检测这些部件技术状况下降造成的增大阻力。或者是汽车在专用路试跑道上，空挡自由滑行测量系统阻力，系统阻力等于汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动系空载阻力三者之和，汽车行驶通常无空挡滑行工况，现有路试方法只适用于在规定路面条件下的检测，不适用于汽车行驶在任意坡度路面上测量系统阻力，汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法可以克服现有技术的不足，汽车行驶带挡滑行系统阻力等于汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动空载阻力、发动机附件阻力、发动机自身阻力、路面坡度阻力六者之和，阻力变化反映了汽车各部件技术状况变化。
发明内容
汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，是采用二维或三维加速度传感器的测试仪，X方向测量汽车行驶方向的减速度Xa，Y方向测量汽车垂直方向减速度Ya，Ya可标定换算成路面坡度角B，或者三维加速度传感器不测量汽车横向减速度，把测试仪安装在汽车上，测试仪从汽车的OBD接口或者手机接口读取瞬时车速。当汽车较高车速行驶在任意坡度路面、完全松开油门踏板减速时，在发动机较高于怠速转速时通常不供油，这时车辆带挡滑行的系统阻力等于汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动空载阻力、发动机附件阻力、发动机自身阻力、路面坡度阻力六者之和，由于风阻力和车轮路面滚动阻力受检测环境状态影响较大，所以要把这两个阻力修正在基准环境状态下，先计算所检汽车在基准环境状态下的风阻力Fwo和车轮路面滚动阻力Ffo，再根据检测环境状态参数，计算所检汽车在检测环境状态下的风阻力Fw和车轮路面滚动阻力Ff，两种环境状态下的阻力差ΔFwf＝Fw+Ff-Fwo-Ffo，检测环境状态的系统阻力F减去ΔFwf即为基准环境状态的系统阻力Fo。(Fwo+Ffo)＝K×(Fw+Ff)，K为修正系数，K＝[1+Kt×(t-to)]×Ff/(Fw+Ff)+(Fw×ρo)/[(Fw+Ff)×ρt]。
Kt-滚动阻力的温度修正系数，可以取0.00864/℃。t-行驶检测时的大气温度，℃。to-基准状态大气温度，可取20℃。ρo-基准状态(大气压100kPa、20℃)的ρo＝1.189kg/m3。ρt-行驶检测状态下的空气密度，可按标准大气状态的密度1.2928来換算。
按以下试验方法统计基准环境状态下的风阻力和车轮路面滚动阻力回归方程。设定相同轮胎类别的车辆路面滚动阻力系数f是近似相等，相同车身类别的空气阻力系数CD也近似相等。可以在一定总质量范围内(货车)或车身长度范围内(客车)，把相同车身类别和相同轮胎类别的车辆划归为相同车辆类别，同一车辆类别的所有汽车的滚动阻力系数方程和空气阻力系数方程都相同。各种车辆类别统计路试步骤如下：
1、可以把轮胎类别划分为三种：斜交胎、子午胎轮胎断面宽度＜8.25in、子午胎轮胎断面宽度≥8.25in，通常乘用车和客车采用子午胎。客车和铰接客车可以按长度来划分车身类别，货车可以按车身形式来划分车身类别：如低档板车、高档板车、导风罩车、自卸车、牵引车、仓栅车、厢式车、罐车、工程车(如水泥搅拌车)；由于客车车身长度已包含了质量因素，所以无需再划分质量类别，但货车还需再按额定总质量M划分多个质量类别：如M＜10000kg，10000kg≤M＜15000kg，M≥15000kg，乘用车可按基准质量来划分车辆类别。按实际情况以不同的轮胎类别、车身类别、质量类别适当组合成不同的车辆类别。
2、每种车辆类别至少用一台新车路试，挂上变速箱最高速挡至最高车速后空挡滑行，测量每10整数车速点的车辆空挡滑行阻力Fa，拆除车辆驱动半轴台架试验变速箱驱动桥滑行阻力Fb，得到车辆行驶阻力Fa-Fb后，或者简化设定较小的Fb＝0，车辆行驶阻力等于车轮路面滚动阻力与空气阻力两者之和，可采用最小二乘法计算车轮路面滚动阻力、空气阻力，得到各个10整数车速点的车轮路面滚动阻力系数f和空气阻力系数CD，并把全部系数都校正在基准环境状态，即温度20℃；大气压100kPa的校正值。
3、计算f与车速的一次方程或二次方程，计算CD与车速的一次方程或二次方程。如果同一车辆类别有多台新车型式试验则取平均值计算回归方程，车速单位为km/h。
检测汽车行驶带挡滑行系统阻力，测试仪先输入固有的车辆类别：乘用车或大客车或货车，车身类别，轮胎类别，车身尺寸的长×宽×高，前轮距。每次行驶前可输入汽车整车质量M和整车当量质量M1。测试仪自动按所属车辆类别的基准状态f方程计算各车速点的车轮路面滚动阻力系数foi和滚动阻力Ffoi＝fi×M×g，g为重力加速度，以及按CD方程计算各车速的空气阻力系数CDoi和空气阻力Fwoi＝0.5×CDoi×A×ρ×V0 2，A为车辆迎风面积，单位m2，空气密度ρ＝1.189N·s2m-4，车速V0单位m/s，V0 2＝Vi 2/12.96，Vi单位km/h。
汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的减速度值Xai、Yai，Δt可在50ms～300ms范围內选取，同时从OBD接口或手机接口读取同一时刻的瞬时车速Vi，确定检测环境的大气温度和气压，计算Xai小于等于规定减速度或者从OBD读取油门开度为0或者瞬时油耗为0时，测试仪自动判断是滑行减速过程，规定减速度可在0.1m/s2～1.2m/s2范围内选取，在滑行减速过程中，计算滑行过程中每一个车速点的滑行阻力Fhi＝M1×Xai，以滑行过程中各车速点前后若干个点的Yai平均值作为Y方向的对应过程减速度检测值Yai，把Yai换算的标定角度即为对应过程路面坡度角Bi，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M1×g×sinBi迭加到滑行阻力上，得到检测环境状态Vi各车速的系统阻力Fi，Fi＝M1×Xji±M1×g×sinBi，M1为包含车辆转动件和平移质量的整车当量质量，单位kg，g为重力加速度，当Bi是上坡时取减号，当Bi是下坡时取加号，测试仪自动计算基准环境状态下Vi各车速的车轮路面滚动阻力系数foi、滚动阻力Ffoi＝foi×M×g，计算Vi各车速的空气阻力系数CDoi、空气阻力Fwoi＝0.5×CDoi×A×ρ×V0 2，假设滚动阻力与行驶阻力之比、风阻力与行驶阻力之比，在基准环境状态下与检测环境状态下近似相等，计算Vi各车速的修正系数Ki＝[1+Kt×(t-to)]×Ffoi/(Fwoi+Ffoi)+(Fwoi×ρo)/[(Fwoi+Ffoi)×ρt]，可得检测环境状态的行驶阻力(Fwi+Ffi)＝(Fwoi+Ffoi)/Ki，两种环境状态下的行驶阻力之差ΔFwfi＝(Fwoi+Ffoi)/Ki-(Fwoi+Ffoi)＝(1-Ki)×(Fwoi+Ffoi)/Ki，基准环境状态系统阻力Foi＝Fi-ΔFwfi。当ΔFwfi/Foi＜5％，可以简化忽略检测环境状态的影响，令ΔFwfi＝0。
汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，当不同整车质量汽车行驶在任意坡度路面、完全松开油门踏板减速时，通过测量行驶方向的减速度Xai、路面坡度角Bi，检测汽车系统阻力的一种检测方法，其特征在于：汽车行驶带挡滑行系统阻力等于汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动空载阻力、发动机附件阻力、发动机自身阻力、路面坡度阻力六者之和，汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的加速度值Xai、Yai，同时从OBD接口或者手机接口读取同一时刻的瞬时车速Vi，确定检测环境的大气温度和气压，计算Xai小于等于规定减速度或者从OBD读取油门开度为0或者读取瞬时油耗为0时，测试仪自动判断是带挡滑行减速过程，计算滑行过程中每一个车速点的滑行阻力Fhi＝M1×Xai，以滑行过程中各车速点前后若干个点的Yai平均值作为Y方向的对应车速减速度检测值Yai，把Yai换算的标定角度即为对应过程路面坡度角Bi，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M1×g×sinBi迭加到滑行阻力上，得到检测环境状态Vi各车速的系统阻力Fi，Fi＝M1×Xai±M1×g×sinBi，M1为整车当量质量，等于车辆的平移质量与转动件当量惯量之和，单位kg，g为重力加速度，当Bi是上坡时取减号减小阻力，当Bi是下坡时取加号增大阻力，测试仪自动按整车质量M计算基准环境状态下Vi各车速的车轮路面滚动阻力系数foi和滚动阻力Ffoi，计算Vi各车速的空气阻力系数CDoi和空气阻力Fwoi，假设滚动阻力与行驶阻力之比、风阻力与行驶阻力之比，在基准环境状态下与检测环境状态下近似相等，计算Vi各车速的修正系数Ki，可得检测环境状态行驶阻力与基准环境状态行驶阻力之差ΔFwfi，得到基准环境状态下系统阻力Foi＝Fi-ΔFwfi，或者当ΔFwfi较小时可简化ΔFwfi＝0。
具体实施方式
以检测整车质量M＝1530kg、整车当量质量M1＝1660kg的乘用车为例，来说明汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法的具体实施方式，测试仪安装在车内，二维X、Y分别对应汽车行驶方向和垂直方向，规定取样时间周期为Δt＝200ms，测量减速度Xai小于等于0.8m/s2时测试仪自动判断是滑行减速过程，以滑行过程中各车速点前后2个点的Yai平均值作为Y方向的对应车速减速度检测值Yai，OBD测量Vi＝72.6km/h，检测环境温度为32.3℃，大气压99.2kPa。
该乘用车的迎风面积A＝2.38m2，子午胎轮胎断面宽度＜8.25in，把油门踏板完全松开后测量72.6km/h的Xai＝0.5883m/s2，上坡道路的坡度角B＝1.1°，按基准环境状态的乘用车车轮路面滚动阻力系数公式，自动计算72.6km/h车速点的滚动阻力系数foi＝0.0083，空气阻力系数CDoi＝0.3626，滚动阻力Ffoi＝foi×M×g＝0.0083×1530×9.8＝124N，空气阻力Fwoi＝0.5×CDoi×A×ρ×V0 2＝0.5×0.3626×2.38×1.189×72.6×72.6/12.96＝209N，Fi＝M1×Xai±M1×g×sinB＝1660×0.5883-1660×9.8×sin1.1°＝977-312＝665N。
假设滚动阻力与行驶阻力之比、风阻力与行驶阻力之比，在基准环境状态下与检测环境状态下近似相等，行驶阻力(Fwoi+Ffoi)＝209+124＝333，ρt＝1.1321，计算72.6km/h的修正系数Ki＝[1+Kt×(t-to)]×Ffoi/(Fwoi+Ffoi)+(Fwoi×ρo)/[(Fwoi+Ffoi)×ρt]＝[1+0.00864×(32.3-20)]×124/333+(209×1.189)/(333×1.1321)＝1.0711，ΔFwfi＝(1-Ki)×(Fwoi+Ffoi)/Ki＝-0.0711×333/1.0711＝-22N，可得基准环境状态下的系统阻力Foi＝Fi-ΔFwfi＝665+22＝687，或者ΔFwfi所占系统阻力为22/687＝3.2％＜5％，可简化令ΔFwfi＝0。
汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，可全面检测汽车各车速点的系统阻力，通过对不同时期的系统阻力统计比较，可判断和评价汽车传动部件技术状况的下降程度。

Claims (1)

1.汽车行驶带挡滑行系统阻力检测方法，当不同整车质量汽车行驶在任意坡度路面、完全松开油门踏板减速时，通过测量行驶方向的减速度Xai、路面坡度角Bi，检测汽车系统阻力的一种检测方法，其特征在于：汽车行驶带挡滑行系统阻力等于汽车风阻力、车轮路面滚动阻力、汽车传动空载阻力、发动机附件阻力、发动机自身阻力、路面坡度阻力六者之和，汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的加速度值Xai、Yai，同时从OBD接口或者手机接口读取同一时刻的瞬时车速Vi，确定检测环境的大气温度和气压，计算Xai小于等于规定减速度或者从OBD读取油门开度为0或者读取瞬时油耗为0时，测试仪自动判断是带挡滑行减速过程，计算滑行过程中每一个车速点的滑行阻力Fhi＝M1×Xai，以滑行过程中各车速点前后若干个点的Yai平均值作为Y方向的对应车速减速度检测值Yai，把Yai换算的标定角度即为对应过程路面坡度角Bi，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M1×g×sinBi迭加到滑行阻力上，得到检测环境状态Vi各车速的系统阻力Fi，Fi＝M1×Xai±M1×g×sinBi，M1为整车当量质量，等于车辆的平移质量与转动件当量惯量之和，单位kg，g为重力加速度，当Bi是上坡时取减号减小阻力，当Bi是下坡时取加号增大阻力，测试仪自动按整车质量M计算基准环境状态下Vi各车速的车轮路面滚动阻力系数foi和滚动阻力Ffoi，计算Vi各车速的空气阻力系数CDoi和空气阻力Fwoi，假设滚动阻力与行驶阻力之比、风阻力与行驶阻力之比，在基准环境状态下与检测环境状态下近似相等，计算Vi各车速的修正系数Ki，可得检测环境状态行驶阻力与基准环境状态行驶阻力之差ΔFwfi，得到基准环境状态下系统阻力Foi＝Fi-ΔFwfi，或者当ΔFwfi较小时可简化ΔFwfi＝0。
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