商用車起步能力的客觀測量方法研究

黃志春，王肇宇，韓永成，卜凡龍

(中國第一汽車股份有限公司技術中心,吉林長春 130011)

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商用車起步能力的客觀測量方法研究

黃志春，王肇宇，韓永成，卜凡龍

(中國第一汽車股份有限公司技術中心,吉林長春 130011)

摘要：通過在標準坡道上進行怠速和不同初始轉速汽車起步實驗，實現商用車起步能力評價。評價過程中，對駕駛員的操作要求不高，最大程度上減少起步過程中的人為因素影響。注重客觀測量數據，通過數據分析，將汽車起步能力用起步最短時間進行量化，分析影響汽車起步能力的主要因素；通過對不同轉速時坡道起步最低轉速的研究，可以評價汽車起步發動機特性，這對于分析汽車起步原因具有積極的意義，對汽車起步能力的改進提高具有指導作用。

關鍵詞：商用車；起步能力；坡道；怠速；客觀評價

0引言

在商用車開發過程中，汽車起步能力的評價是其中重要的一項。目前主要是通過主觀評價的方式來評判，主觀評價存在的缺點如下：

(1)駕駛員的人為影響因素較大。離合器踏板和加速踏板的相互協調配合程度、駕駛員駕駛水平和對車輛的熟悉程度，都影響評價結果；

(2)試驗條件無統一要求。起步時發動機轉速是多少、油門踏板如何操作無統一要求，起步不好的車輛通過提高初始轉速就可以起步成功；

(3)試驗結果不好量化，這是汽車起步能力評價過程中面臨的主要問題。

作者建立了汽車起步能力的客觀測量方法，克服了主觀評價缺點并實現如下效果：

(1)評價方法對駕駛員的駕駛水平要求不高，操作可行性及試驗結果的重復性好；

(2)試驗結果實現量化，客觀測量數據可以用于起步能力的分析和評價。

1汽車起步能力評價現狀分析

1.1國內評價標準分析

在國內，還沒有針對汽車起步評價的國家標準。僅有爬陡坡能力評價的國家推薦標準GB/T 12539-1990，在此標準的“5.2.2”中規定了車輛在陡坡上進行坡道起步的試驗要求。對于汽車起步能力的評價，多數主機廠主要是參照上述標準規定的方法，在坡道上進行坡道起步主觀評價。由于此標準未說明具體評價參數，未細化試驗方法和試驗條件，致使試驗結果與實際使用差距大。另外，為了保證起步操作的準確性，對駕駛員的駕駛水平要求極高。同時由于坡陡，操作過程中還具有一定的危險性。因此，試驗條件往往不好保證。

重爬坡輕起步。由于GB/T 12539-1990主要考核爬坡能力，廠家往往只關心整車的爬坡能力，而忽視了起步能力。其實，起步能力和爬坡能力有著很大的區別，汽車起步能力是基于發動機離合器接合扭矩來說的；而整車爬坡性能則是基于發動機的最大扭矩來說的，兩者有著考察點的不同。

1.2用戶車輛使用情況分析

通過走訪用戶，發現用戶在汽車起步過程中，駕駛操作非常小心，由于載質量較大，起步過程中極易出現由于起步失敗導致的車輛嚴重故障，起步能力較好的車輛，駕駛員的起步轉速往往很低，離合器慢慢結合配合小油門操作，起步轉速往往不會大于1 100 r/min；而起步能力稍弱或載質量大的車輛，起步前往往是先通過大油門加速方式使發動機起步轉速提高，車輛起步。在起步過程中，如果發動機轉速下降到熄火轉速時，車輛不能達到行駛車速，不及時斷開離合器，往往發動機會直接熄火。起步能力不好的車輛，用戶迫于無奈，只能提高起步轉速，配合大油門操作。這種起步方式，極易造成半軸折斷(見圖1)、離合器摩擦片燒壞(見圖2)。

2客觀測量方法研究

2.1客觀測量的項目確定

汽車起步過程中，隨著阻力逐漸增加，離合器摩擦片開始結合→部分結合→完全結合[1]，在發動機轉速a→b→c變化過程中，由a下降到達b時，驅動扭矩克服阻力扭矩使車輛正常運轉，但離合器摩擦片處于滑摩狀態，離合器摩擦片繼續結合直到完全結合，發動機轉速由b下降到達c，從此之后，轉速不再下降，如圖3所示。

2.1.1發動機怠速起步

在商用車起步過程中，受到發動機使用特性的影響，如圖4和圖5所示，起步能力優秀的車輛，怠速起步能力也依然出色。怠速起步操作被公認為是最苛刻的汽車起步條件。

在起步過程中，發動機轉速下降過快會導致起步失敗。如果不考慮路面環境因素，起步失敗主要表現為發動機熄火，這也是汽車起步的極限條件，如圖6和圖7所示。

因此，研究汽車發動機怠速起步中的轉速點，對評價汽車起步能力具有實際意義。

2.1.2起步過程中的最低轉速點

發動機在汽車起步過程中，轉速下降到最低就不再下降，且最低轉速隨著起步轉速的升高而升高，具有一定的規律性，如圖8—11所示。

將最低轉速點連成曲線，如圖12所示，最低轉速點逐漸升高。不同型號發動機在不同初始轉速起步時，最低轉速點也是不同的。

因此，研究起步過程中發動機最低轉速點，可以用來評價汽車發動機的起步性能。

2.1.3起步時間

在起步過程中，起步操作需要多長時間，不同配置車型往往不同。在離合器摩擦片部分結合至完全結合過程中，不同起步能力的車輛起步時間也不同。因此，研究最短起步時間Δt，對于評價汽車起步能力具有積極意義，如圖13所示。

2.2客觀測量的試驗條件確定

用戶使用中，起步條件差的環境往往是重載、坡道、淤泥或礦區坑洼環境條件，為模擬用戶實際使用，應首先增加車輛負荷，進行車輛起步能力評價的載荷應為最大裝載質量。

為考核車輛的極限起步能力和增加車輛負荷，應選擇在標準坡道(見圖14)上進行試驗，考慮到試驗方法的可行性和試驗過程的安全性，應盡量選擇小坡道并提高起步擋位的方式進行試驗，選擇試驗場8%～20%標準坡道。

為最大可能地減少人為操作影響、保證試驗結果的客觀性，對駕駛員的駕駛水平要求不能過高，具有一定駕駛經驗和熟悉試驗車輛的人員都可以進行試驗。這樣，主觀因素的影響才能降到最低。

2.3客觀測量的試驗方法確定

起步試驗時，駕駛員只需要注意緩慢結合離合器摩擦片的操作過程。通過限定油門踏板開度方式，將油門踏板和離合器踏板配合操作分解成怠速坡道起步性能測試和不同加速踏板開度的發動機初始轉速點坡道起步性能測試兩部分試驗內容。在8%～20%標準坡道上，依次增加起步擋位，每個成功起步的擋位再逐步加快抬離合器踏板的操作。多次測量記錄汽車起步成功的最短時間、擋位和最高的拐點轉速。

3客觀測量方法的試驗驗證

3.1試驗樣車

選取用戶對于起步問題較敏感的車型進行試驗研究。如圖15和圖16所示，為兩輛6×4驅動形式自卸車，他們在用戶中的使用方式均是相同的。對樣車起步能力進行評價分析，試驗條件見表1。

3.2坡道怠速起步最短時間測量

坡道怠速起步最短時間測量結果見表2。

注：“×”代表無法起步。

3.3起步過程中最低轉速測量

不同初始發動機轉速下，坡道起步的過程中發動機最低轉速及下降幅度對比結果見表3和圖17。

3.4客觀測量結果分析

由坡道怠速起步時間數據可見，1號車各擋位起步時間明顯較2號車短，這說明1號車起步能力優于2號車，這是兩車發動機馬力、后橋速比相同，而變速器低擋位速比差異性較大所致。如表4所示，每一個擋位1號車均較2號車占優勢。

另由圖17可見：初始轉速越大，2號車較1號車發動機轉速下降幅度越大，這說明2號車發動機在起步能力方面不如1號車發動機。這主要是發動機特性不同所致，影響發動機特性因素較復雜，如燃燒室結構、增壓器口徑、電控數據、加速煙度限值等[2-3]。

綜合客觀測量的結果來看：1號樣車的起步能力整體優于2號樣車，這與駕駛員對樣車主觀評價的感覺是一致的。

4結論

(1)客觀測量方法與駕駛員主觀評價結果一致，這說明該研究可以用于汽車起步能力的評價。

(2)文中研究成果彌補了汽車起步能力主觀評價方法的不足：進行測量時對駕駛人員的操作要求不高;試驗結果具有可記錄性和可研究性；將車輛起步能力進行客觀數據量化，對于數據分析起到積極的作用。

(3)文中研究成果能有效地對比出不同動力總成配置的車輛起步能力的差別，且能為進一步分析起步能力的優劣提供數據支撐，從而更好地進行車輛開發。

參考文獻:

【1】張泰，葛安林，宋傳學，等.越野汽車AMT起步與換擋過程試驗研究[J].汽車技術，2006(4):27-30.

【2】余志生.汽車理論[M].5版.北京：機械工業出版社，2009.

【3】喻凡，林逸.汽車系統動力學[M].北京：人民教育出版社，2005.

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Research on Objective Measurement Method for Commercial Vehicle Starting Ability

HUANG Zhichun，WANG Zhaoyu, HAN Yongcheng, BU Fanlong

(Research & Development Center，China FAW Co.,Ltd., Changchun Jilin 130011,China)

Keywords:Commercial vehicle; Starting ability; Ramp; Idle speed; Objective evaluation

Abstract:Through vehicle starting experiment in standard ramp under idle engine speed and different initial engine speeds, the vehicle starting ability evaluation was realized.In the evaluation process, operational requirements to drivers were not high,so human factors influence in the process of starting was reduced to maximum extent.The objective measurement data were payed attention, through data analysis, the shortest starting time was used to quantify the vehicle starting ability, the influencing factors to vehicle initial capacity were analyzed. Through researching the lowest engine speed on ramp under different engine speeds, the characteristics of the vehicle starting engine were evaluated, which had positive significance for the analysis of the causes of vehicle starting and guidance function for starting ability improvement of vehicle.

收稿日期：2015-11-27

作者簡介：黃志春(1982—)，男，工程碩士，工程師，從事汽車技術研究。E-mail：huangzhichun@rdc.faw.com.cn。

中圖分類號:U461.2

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1986(2016)03-064-05