基于道路試驗(yàn)的轎車動(dòng)力性提升研究
——以兩款競(jìng)品車型為例

賈慧利（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院　　安徽蕪湖　241006）

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基于道路試驗(yàn)的轎車動(dòng)力性提升研究
——以兩款競(jìng)品車型為例

賈慧利
（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院安徽蕪湖241006）

摘要：一般竟品車型在動(dòng)力性能調(diào)教具有較大的相似度和可比性，在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等主要參數(shù)匹配上技術(shù)非常成熟且無(wú)大的改進(jìn)空間，要在動(dòng)力性方面有所提升，必須進(jìn)行細(xì)化具體研究?，F(xiàn)選定兩款競(jìng)品轎車為研究對(duì)象，這兩款車有著相似的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱配置與底盤型式。在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和變速箱傳動(dòng)比基本相同且不改變的情況下，對(duì)這兩款轎車進(jìn)行典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)，然后進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，研究主要不同參數(shù)對(duì)轎車動(dòng)力性的影響。然后針對(duì)競(jìng)品車型提出提升動(dòng)力性的具體參數(shù)和方案。

關(guān)鍵詞：竟品車；比較；動(dòng)力性；提升

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，轎車同級(jí)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，人們購(gòu)車時(shí)會(huì)對(duì)竟品車進(jìn)行比較，而轎車動(dòng)力性是汽車整車重要性能之一，也是竟品車比較的主要性能之一。轎車動(dòng)力性開(kāi)發(fā)研究一直是一項(xiàng)重要課題，竟品車型一般在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱傳動(dòng)比性能匹配方面技術(shù)研究非常成熟且無(wú)大的改進(jìn)空間，想要有效研究動(dòng)力性提升方案，必須細(xì)化竟品車型的其他具體參數(shù)，依托真實(shí)道路試驗(yàn)，進(jìn)行具體比較分析，進(jìn)而提出針對(duì)竟品車型的動(dòng)力性提升改進(jìn)方案。實(shí)施典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)，不同于其他一些道路試驗(yàn)，其研究成本較低，周期短，易操作，且數(shù)據(jù)真實(shí)有效偏差小，方便提出提升動(dòng)力性需要改進(jìn)轎車的具體參數(shù)和方案。

當(dāng)前汽車動(dòng)力性優(yōu)化研究的方向有：一種是重點(diǎn)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性，另一種是重優(yōu)化動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)[1]。而這兩種優(yōu)化方式對(duì)開(kāi)發(fā)新車型較為實(shí)用有利，對(duì)于竟品車動(dòng)力性提升研究并不實(shí)用。竟品車動(dòng)力性提升研究需要細(xì)化到汽車的主要參數(shù)如汽車重量、輪胎規(guī)格、車體結(jié)構(gòu)、重量分配等，且必須保證研究數(shù)據(jù)的細(xì)分化和精準(zhǔn)有效，而進(jìn)行典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)可以有效達(dá)成研究目的。

一、典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)設(shè)計(jì)

道路試驗(yàn)研究是比較傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力優(yōu)化研究方法之一。研究的過(guò)程一般包括：試驗(yàn)計(jì)劃—試驗(yàn)實(shí)施—試驗(yàn)結(jié)果分析—優(yōu)化方案提出。

（一）以轎車動(dòng)力提升為研究目的的典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)設(shè)計(jì)。選擇兩款竟品車型A和B，為了提升A車型的動(dòng)力性，對(duì)其竟品車型B進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)比A和B的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，最終提出具體優(yōu)化參數(shù)和方案。

（二）典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)項(xiàng)目選擇?？紤]到竟品車一般是客戶來(lái)感受比較動(dòng)力性，需要選擇影響直觀感受動(dòng)力性變化明顯的項(xiàng)目，故選擇的試驗(yàn)項(xiàng)目為：全油門起步加速時(shí)間和全油門超越加速時(shí)間；行駛阻力試驗(yàn)P-V和行駛阻力試驗(yàn)F-V。

竟品車型的分析目的是要提出具體提升措施，故試驗(yàn)項(xiàng)目條件要選擇和細(xì)化：全油門起步加速時(shí)間和全油門超越加速時(shí)間兩個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，要細(xì)分到汽車空調(diào)開(kāi)和關(guān)，選擇半載試驗(yàn)。行駛阻力試驗(yàn)P-V和行駛阻力試驗(yàn)F-V兩個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)條件要選滿載、指定載荷[2]。

二、基于典型道路試驗(yàn)的B車型動(dòng)力性研究

（一）B車型主要總成結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)。B車型的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、整車等主要影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的參數(shù)，具體詳見(jiàn)表1。

表1 B車型主要總成結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

（二）典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)條件。試驗(yàn)條件是保證試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)的有效約束，針對(duì)典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)，B車型的試驗(yàn)條件包括：試驗(yàn)載荷條件見(jiàn)表2和試驗(yàn)環(huán)境條件見(jiàn)表3。

表2試驗(yàn)載荷條件

表3　　試驗(yàn)環(huán)境條件

（三）基于典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)的B車型動(dòng)力測(cè)試。

1.基于典型道路試驗(yàn)的B車型動(dòng)力性研究。典型動(dòng)力性試驗(yàn)選?。簩?duì)全油門起步加速時(shí)間和全油門超越加速時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，車輛常用載荷條件多為半載，故選半載為條件，細(xì)分到空調(diào)開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)的動(dòng)力測(cè)試[3]。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，0～100km/h全油門起步加速性能試驗(yàn)V-T曲線見(jiàn)圖1，60～100km/h全油門超越加速性能試驗(yàn)V-S曲線見(jiàn)圖2；60～100km/h全油門超越加速性能試驗(yàn)V-T曲線見(jiàn)圖3，60～100km/h全油門超越加速性能試驗(yàn)V-S曲線見(jiàn)圖4。

表4 B車型典型動(dòng)力性試驗(yàn)結(jié)果

圖1 0～100km/h全油門起步加速V- T曲線

圖2 0～400m全油門起步加速V- T曲線

圖3 60～100km/h全油門超越加速V- T曲線

圖4　 60～100km/h全油門超越加速V- S曲線

2.行駛阻力測(cè)試。行駛阻力試驗(yàn)測(cè)試行駛阻力試驗(yàn)P-V和行駛阻力試驗(yàn)F-V兩個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)條件要選滿載、指定載荷1，有表2可知載荷1為整車整備質(zhì)量+100kg配載，前排（試驗(yàn)人員1人+試驗(yàn)儀器+配載），即1274kg，具體見(jiàn)表5。行駛阻力試驗(yàn)P-V的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5，行駛阻力試驗(yàn)F-V的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

表5行駛阻力試驗(yàn)

圖5 120～20km/h行駛阻力P- V曲線

圖6 120～20km/h行駛阻力F- V曲線圖

三、基于典型動(dòng)力性道路試驗(yàn)的兩款竟品車型動(dòng)力性比較分析及改進(jìn)措施

竟品車在比較動(dòng)力性時(shí)，首先要對(duì)兩款車的主要轎車總成結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較，利于找到影響動(dòng)力性的具體參數(shù)；其次對(duì)兩款車以相同的約束條件進(jìn)行道路試驗(yàn)，比較基于道路試驗(yàn)的動(dòng)力性測(cè)試結(jié)果；然后依據(jù)數(shù)據(jù)分析影響轎車動(dòng)力性的具體因素。

（一）A車型和B車型主要總成結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)比較，具體見(jiàn)表6。

表6 A車型和B車型主要總成結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

（二）A車型和B車型道路試驗(yàn)結(jié)果，具體見(jiàn)表7（注：A車型試驗(yàn)方法和條件與B車型相同）。

表7 A車型和B車型道路試驗(yàn)結(jié)果

（三）依據(jù)車型結(jié)構(gòu)參數(shù)和道路試驗(yàn)結(jié)果的比較，分析影響轎車動(dòng)力性的因素。比較A、B車型動(dòng)力性試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，B除了四擋加速性能比A略差，其他試驗(yàn)結(jié)果都優(yōu)于A，分析如下：

1.輪胎。有B車輪胎型號(hào)185/65 R15 88T和A車型輪胎型號(hào)205/55 R16比較可知，B車輪胎半徑較小、胎寬較窄、氣壓較高，有利于降低滾動(dòng)阻力、明顯利于提高動(dòng)力性[4]。

2.整車整備質(zhì)量。B車身輕量化，整車整備質(zhì)量控制較好，B車總質(zhì)量為1174kg，A車總質(zhì)量為1350kg，B車比A車輕176kg，有利于提高動(dòng)力性。整車整備質(zhì)量對(duì)動(dòng)力性的影響，通過(guò)CAE計(jì)算其靈敏度，計(jì)算結(jié)果為，整車整備質(zhì)量減少100kg，0～100km/h加速時(shí)間可降低0.68s左右[5]。

3.空氣阻力。B車的風(fēng)阻系數(shù)比A車大1.6%，迎風(fēng)面積比A小0.4%，車速在120km/h時(shí)的空氣阻力比A車大5. 5N，顯然迎風(fēng)面積基本一樣的情況下，風(fēng)阻系數(shù)越小越好，這需要優(yōu)化車型的外觀結(jié)構(gòu)。空氣阻力對(duì)比，見(jiàn)表8。

表8 A車型和B車型空氣阻力比較

4.整車行駛阻力。有表7的試驗(yàn)結(jié)果比較可知，B在120～20km/h的平均行駛阻力比A車型小43.4N·m，B車在空氣阻力高于A車5.5N的情況下，整車行駛阻力卻明顯優(yōu)于A車，說(shuō)明B車滾動(dòng)阻力較小，說(shuō)明輪胎選擇明顯具有優(yōu)勢(shì)，有利于提高動(dòng)力性。故A車型輪胎是拉低其動(dòng)力性的主要因素之一，有很大優(yōu)化空間。

綜上所述，A車和B車在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力相當(dāng)，B車空氣阻力、變速箱傳動(dòng)比處于劣勢(shì)的情況下，動(dòng)力性仍優(yōu)于A車，得益于較低的整車整備質(zhì)量和良好的輪胎配備，故A車主要需改進(jìn)的具體參數(shù)為：減輕整車整備質(zhì)量、匹配合適的輪胎。

四、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)竟品車B車動(dòng)力性優(yōu)于A車的問(wèn)題，采用典型道路試驗(yàn)的方法，比較A車和B車的典型動(dòng)力性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合具體車型總成和參數(shù)，分析拉低A車型動(dòng)力性的具體原因，找出主要的影響參數(shù)，并作為對(duì)A車型動(dòng)力性提升的具體方案。竟品車型一般在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱匹配方面技術(shù)已成熟，以此提升動(dòng)力性的空間很小，而可提升動(dòng)力性的其他參數(shù)一般要通過(guò)道路試驗(yàn)才比較容易準(zhǔn)確找出。這種基于道路試驗(yàn)的轎車動(dòng)力性提升研究方法，非常適合于提升竟品車型動(dòng)力的研究，能比較直觀有效的分析出具體影響動(dòng)力性的參數(shù)和措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]余志生．汽車?yán)碚揫M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

[2]Manfred Mischke．汽車動(dòng)力學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009．

[3]Van Wagner Michelle，Van Houten Ron，Betts Brian．he effects of a rectangular rapid-flashing beacon on vehicle speed[J]．ournalof Applied Behavior Analysis，2011,44(3)．

[4] M. Silva，R. H. Cunha，A. C. Neto. A simplified model for evaluating tire wear during conceptual design [J]．International Journalof Automotive Technology，2012,13(6)．

[5]陳?。I車副車架輕量化設(shè)計(jì)與研究[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2013．

[責(zé)任編輯鄭麗娟]

中圖分類號(hào)：U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095- 0438（2016）05- 0142- 04

收稿日期：2015-11-18

作者簡(jiǎn)介：賈慧利（1981-），女，河南新鄉(xiāng)人，蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：車輛狀態(tài)監(jiān)控與診斷。

基金項(xiàng)目：安徽省2014年高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程(2014jyxm476)；安徽省2013年高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程（2013zjjh046）。