汽車滑行距離是反映汽車傳動系和行駛系裝配調整質量和潤滑狀況的參數,也是影響汽車傳動效率和耗油量的參數。《汽車維護、檢測、診斷技術規(guī)范》(GBfr 18344-2001)將車輛滑行性能作為車輛維護竣工檢驗的重要項目,《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法》(GB 18565-2001)及《營運車輛技術等級劃分和評定要求》(JT/T 198-2004)也把滑行性能作為評價車輛技術狀況好壞的指標之一。
1.車輛滑行性能檢驗的方法
按GB 18565-2001規(guī)定,可采用以下方法對車輛滑行性能進行檢驗。
(1)測量滑行阻力。即用拉力計測量空載車輛從靜止到移動時的滑行阻力,當滑行阻力不大于被測車輛空載重量的1.5%時為合格。該方法費時費力,準確性還難以控制,因此很少使用。
(2)路試測量滑行距離。當車輛空載、輪胎氣壓符合規(guī)定、風速不大于3 m/s時,在平坦、干燥、清潔、硬質路面上,將車速升至30 km/h時脫擋滑行,用五輪儀和速度計測量車輛從30 km/h至停止時的滑行距離。往返各測量1次,取往返滑行距離平均值作為測量結果,若滑行距離平均值大于或等于GB 18565表11與被測車輛整備質量相對應的規(guī)定距離時,測量結果為合格。路試測量滑行距離很直觀,但存在不少缺點,如試車道路長度要300 m以上(一般檢測站都不具備這種條件),五輪儀的拆裝很麻煩,受環(huán)境條件和操作因素的影響較大,因此這種方法也很少使用。
(3)臺試測量滑行距離。即用底盤測功機模擬車輛路試時的慣性動能,測量汽車滑行距離的方法。底盤測功機在室內測試不受氣候因素影響,且底盤測功機具有自動測控功能測試簡單方便,有較高的準確性和檢測效率,因此這種方法已普遍被檢測站所采用。
2.路試與臺試時的車輛慣性動能
2.1路試時的車輛慣性動能
路試時車輛慣性動能由車輛行駛的平移動能和車輪等轉動部件的轉動動能組成,計算公式為E1=mv2+(JR+Jr)ω2+E0(公式1),其中E,為路試時車輛慣性動能,m為車輛質量,:為車速,ω為車輪角速度,JR和Jr分別為前、后車輪轉動慣量,E0為傳動系轉動部件的轉動動能。
路試時車輛行駛的平移動能由車輛質量和車速決定,質量越大或車速越高,車輛的平移動能就越大,滑行距離也會越長。路試時車輛前后車輪及傳動軸、差速器等轉動部件都要產生轉動動能,轉動動能的大小由部件轉動慣量和車輪角速度決定。由于轉動慣量較小,所以轉動動能一般也較小,所以平移動能是路試時車輛慣性動能的主要來源。
2.2臺試時的車輛慣性動能
臺試時,由于車輛不發(fā)生移動,因此車輛慣性動能全部 由車輪和底盤測功機轉動部件的轉動動能組成,計算公式 為E2=Jfωf 2+J0ωj02+Jhωh2+Jrωr2+E0(公式2),其中E2為臺試時 車輛慣性動能,JfJ0"JRJ,分別為飛輪轉動慣量、滾筒轉動慣 量、渦流機轉子轉動慣量及后輪(驅動輪)轉動慣量,(ωf、ω0、 ωhωr分別為飛輪角速度、滾筒角速度、渦流機轉子角速度 及驅動輪角速度,E0為傳動系轉動部件的轉動動能。
3 路試與臺試時的滑行阻力
車輛路試或臺試時,除慣性動能組成及大小不同外,影響滑行距離長短的滑行阻力也不相同。
路試時的滑行阻力主要包括輪胎與地面滾動阻力,車輛滑行時的空氣阻力,傳動系裝配潤滑的摩擦阻力和輪轂軸承摩擦阻力等。臺試時的滑行阻力,除了車輛傳動系和驅動輪運轉的摩擦阻力以外,還包括底盤測功機運轉軸承阻力和驅動輪在滾筒上滾動的阻力,因此車輛和底盤測功機在測試前都要預熱,讓車輛傳動系和底盤測功機軸承得到充分潤滑,以降低軸承阻力。另外,底盤測功機滾筒的直徑都比較小,輪胎在滾筒上滾動的比壓會增大,這比路試時的滾動阻力會增加很多,因此臺試時應將輪胎氣壓增加30%~50%,以降低臺試時車輪滾動阻力對滑行距離的影響。
4.臺試滑行距離時底盤測功機當量慣量的選配
路試與臺試測量滑行距離時,車輛慣性動能和滑行阻力存在很大區(qū)別,那么如何實現車輛臺試能模擬路試時的測試狀況呢?
對于同一車輛,公式2和公式1中的傳動系轉動部件的轉動動能(E0)和后輪轉動動能(Jrωr 2)數值相等,由于滾筒和渦流機轉子的轉動動能都較小,所以同一車輛臺試時的慣性動能要比路試時的慣性動能小很多。為了讓臺試能模擬路試時的車輛慣性動能,底盤測功機要按被測車輛基準質量配接相應的飛輪,以增加車輛的轉動動能,使臺試時車輛慣性動能(E2)與路試時的車輛慣性動能(E1)相等,從而實現車輛臺試能模擬路試時的測試狀況。
GB 18565-2001規(guī)定臺試滑行距離要按車輛基準質量選定底盤測功機相應的當量慣量,標準雖未細說如何按車輛基準質量選配轉動慣量,但由((輕型汽車污染物排放限值及測量方法》(GB 18352.3-2005)附錄C.5.1可知,根據表C.1可直接查得與車輛基準質量等效的底盤測功機當量慣量,且如果底盤測功機沒有相應的當量慣量,則采用與車輛基準質量接近的較大一級的當量慣量。如車輛的基準質量為1780 kg,從表C.1中可直接查得等效的底盤測功機當量慣量為1 810 kg。
表C. 1中的底盤測功機當量慣量(總慣量)包括底盤測功機基本慣量和要配接飛輪慣量兩部分。底盤測功機基本慣量可從說明書中查得,底盤測功機當量慣量減去底盤測功機基本慣量,便是臺試滑行距離測試時應配接的飛輪慣量。
底盤測功機基本慣量是底盤測功機(不含飛輪)所有轉動件旋轉時的慣量,就是底盤測功機運轉時包括滾筒渦流機轉子、連軸器等轉動部件總的轉動慣量。底盤測功機基本慣量是固定的,它不隨轉速變化而變化,底盤測功機基本慣量越大產生的慣性動能越大,不同底盤測功機由于結構、尺寸及材質不同,基本慣量會有差別。
底盤測功機通常會配置2個~4個飛輪,由于沒有相關標準,因此不同的底盤測功機所配置的飛輪數和飛輪慣量大小不同。2個不同慣量的飛輪可組成4組慣量組合,4個不同慣量的飛輪可組成16種慣量組合,如DCG10D型底盤測功機和DCG10E型底盤測功機,其軸載質量和最大吸收功率一樣,基本慣量都是500 kg,但DCG-l0E型底盤測功機配置的4個飛輪的慣量分別為500 kg、1 000 kg、2 000 kg和3 000 kg,它可配置慣量為0.5 t~7 t車輛的測試,而DCG10D型底盤測功機配置的4個飛輪的慣量為2個300 kg的、1個150 kg的和1個250 kg的,它只能配置慣量為500 kg~1 500 kg車輛的測試。飛輪配置慣量范圍小,適用的車型就少,會嚴重限制底盤測功機的測試范圍。
車輛基準質量為車輛整備質量加100 kg。整備質量有出廠整備質量和實車整備質量之分,有時這2種整備質量會有幾百千克甚至更大的誤差,一些檢測站采用行駛證的整備質量進行計算,筆者認為營運車輛臺式滑行距離時,應按實車整備質量進行測試。