汽车滑行距离是反映汽车传动系和行驶系装配调整质量和润滑状况的参数,也是影响汽车传动效率和耗油量的参数。《汽车维护、检测、诊断技术规范》(GBfr 18344-2001)将车辆滑行性能作为车辆维护竣工检验的重要项目,《营运车辆综合性能要求和检验方法》(GB 18565-2001)及《营运车辆技术等级划分和评定要求》(JT/T 198-2004)也把滑行性能作为评价车辆技术状况好坏的指标之一。
1.车辆滑行性能检验的方法
按GB 18565-2001规定,可采用以下方法对车辆滑行性能进行检验。
(1)测量滑行阻力。即用拉力计测量空载车辆从静止到移动时的滑行阻力,当滑行阻力不大于被测车辆空载重量的1.5%时为合格。该方法费时费力,准确性还难以控制,因此很少使用。
(2)路试测量滑行距离。当车辆空载、轮胎气压符合规定、风速不大于3 m/s时,在平坦、干燥、清洁、硬质路面上,将车速升至30 km/h时脱挡滑行,用五轮仪和速度计测量车辆从30 km/h至停止时的滑行距离。往返各测量1次,取往返滑行距离平均值作为测量结果,若滑行距离平均值大于或等于GB 18565表11与被测车辆整备质量相对应的规定距离时,测量结果为合格。路试测量滑行距离很直观,但存在不少缺点,如试车道路长度要300 m以上(一般检测站都不具备这种条件),五轮仪的拆装很麻烦,受环境条件和操作因素的影响较大,因此这种方法也很少使用。
(3)台试测量滑行距离。即用底盘测功机模拟车辆路试时的惯性动能,测量汽车滑行距离的方法。底盘测功机在室内测试不受气候因素影响,且底盘测功机具有自动测控功能测试简单方便,有较高的准确性和检测效率,因此这种方法已普遍被检测站所采用。
2.路试与台试时的车辆惯性动能
2.1路试时的车辆惯性动能
路试时车辆惯性动能由车辆行驶的平移动能和车轮等转动部件的转动动能组成,计算公式为E1=mv2+(JR+Jr)ω2+E0(公式1),其中E,为路试时车辆惯性动能,m为车辆质量,:为车速,ω为车轮角速度,JR和Jr分别为前、后车轮转动惯量,E0为传动系转动部件的转动动能。
路试时车辆行驶的平移动能由车辆质量和车速决定,质量越大或车速越高,车辆的平移动能就越大,滑行距离也会越长。路试时车辆前后车轮及传动轴、差速器等转动部件都要产生转动动能,转动动能的大小由部件转动惯量和车轮角速度决定。由于转动惯量较小,所以转动动能一般也较小,所以平移动能是路试时车辆惯性动能的主要来源。
2.2台试时的车辆惯性动能
台试时,由于车辆不发生移动,因此车辆惯性动能全部 由车轮和底盘测功机转动部件的转动动能组成,计算公式 为E2=Jfωf 2+J0ωj02+Jhωh2+Jrωr2+E0(公式2),其中E2为台试时 车辆惯性动能,JfJ0"JRJ,分别为飞轮转动惯量、滚筒转动惯 量、涡流机转子转动惯量及后轮(驱动轮)转动惯量,(ωf、ω0、 ωhωr分别为飞轮角速度、滚筒角速度、涡流机转子角速度 及驱动轮角速度,E0为传动系转动部件的转动动能。
3 路试与台试时的滑行阻力
车辆路试或台试时,除惯性动能组成及大小不同外,影响滑行距离长短的滑行阻力也不相同。
路试时的滑行阻力主要包括轮胎与地面滚动阻力,车辆滑行时的空气阻力,传动系装配润滑的摩擦阻力和轮毂轴承摩擦阻力等。台试时的滑行阻力,除了车辆传动系和驱动轮运转的摩擦阻力以外,还包括底盘测功机运转轴承阻力和驱动轮在滚筒上滚动的阻力,因此车辆和底盘测功机在测试前都要预热,让车辆传动系和底盘测功机轴承得到充分润滑,以降低轴承阻力。另外,底盘测功机滚筒的直径都比较小,轮胎在滚筒上滚动的比压会增大,这比路试时的滚动阻力会增加很多,因此台试时应将轮胎气压增加30%~50%,以降低台试时车轮滚动阻力对滑行距离的影响。
4.台试滑行距离时底盘测功机当量惯量的选配
路试与台试测量滑行距离时,车辆惯性动能和滑行阻力存在很大区别,那么如何实现车辆台试能模拟路试时的测试状况呢?
对于同一车辆,公式2和公式1中的传动系转动部件的转动动能(E0)和后轮转动动能(Jrωr 2)数值相等,由于滚筒和涡流机转子的转动动能都较小,所以同一车辆台试时的惯性动能要比路试时的惯性动能小很多。为了让台试能模拟路试时的车辆惯性动能,底盘测功机要按被测车辆基准质量配接相应的飞轮,以增加车辆的转动动能,使台试时车辆惯性动能(E2)与路试时的车辆惯性动能(E1)相等,从而实现车辆台试能模拟路试时的测试状况。
GB 18565-2001规定台试滑行距离要按车辆基准质量选定底盘测功机相应的当量惯量,标准虽未细说如何按车辆基准质量选配转动惯量,但由((轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB 18352.3-2005)附录C.5.1可知,根据表C.1可直接查得与车辆基准质量等效的底盘测功机当量惯量,且如果底盘测功机没有相应的当量惯量,则采用与车辆基准质量接近的较大一级的当量惯量。如车辆的基准质量为1780 kg,从表C.1中可直接查得等效的底盘测功机当量惯量为1 810 kg。
表C. 1中的底盘测功机当量惯量(总惯量)包括底盘测功机基本惯量和要配接飞轮惯量两部分。底盘测功机基本惯量可从说明书中查得,底盘测功机当量惯量减去底盘测功机基本惯量,便是台试滑行距离测试时应配接的飞轮惯量。
底盘测功机基本惯量是底盘测功机(不含飞轮)所有转动件旋转时的惯量,就是底盘测功机运转时包括滚筒涡流机转子、连轴器等转动部件总的转动惯量。底盘测功机基本惯量是固定的,它不随转速变化而变化,底盘测功机基本惯量越大产生的惯性动能越大,不同底盘测功机由于结构、尺寸及材质不同,基本惯量会有差别。
底盘测功机通常会配置2个~4个飞轮,由于没有相关标准,因此不同的底盘测功机所配置的飞轮数和飞轮惯量大小不同。2个不同惯量的飞轮可组成4组惯量组合,4个不同惯量的飞轮可组成16种惯量组合,如DCG10D型底盘测功机和DCG10E型底盘测功机,其轴载质量和最大吸收功率一样,基本惯量都是500 kg,但DCG-l0E型底盘测功机配置的4个飞轮的惯量分别为500 kg、1 000 kg、2 000 kg和3 000 kg,它可配置惯量为0.5 t~7 t车辆的测试,而DCG10D型底盘测功机配置的4个飞轮的惯量为2个300 kg的、1个150 kg的和1个250 kg的,它只能配置惯量为500 kg~1 500 kg车辆的测试。飞轮配置惯量范围小,适用的车型就少,会严重限制底盘测功机的测试范围。
车辆基准质量为车辆整备质量加100 kg。整备质量有出厂整备质量和实车整备质量之分,有时这2种整备质量会有几百千克甚至更大的误差,一些检测站采用行驶证的整备质量进行计算,笔者认为营运车辆台式滑行距离时,应按实车整备质量进行测试。