汽车的整车动力性,可以通过底盘测功机在发动机处于某一工况下(额定扭矩或额定功率),对驱动轮输出的有效功率值进行比较性评价。这是对汽车技术状况进行综合评价不可或缺的重要环节。然而,似乎十分简单的一组操作有时产生的现象却使许多使用者迷惑不解。主要表现在测功状态下,受检车变速器置于直接挡(或高速挡),发动机满负荷运转,电涡流机产生的反向作用力通过滚筒将驱动轮的线速度降至预先设定的值,但此时往往会产生车速不稳,计算机控制系统不能取值,且受检车在底盘测功机上沿纵向轴线窜动的现象。造成的直接后果是测试时间长,测试数据重复性差,情况严重的甚至使测试无法进行下去。于是一些使用者便武断地将问题的根源归结于底盘测功机性能不好,因此很少使用或根本不用。就此,我认为要想解释这种现象,切实发挥底盘测功机的作用,应从两个方面入手:一是了解和掌握底盘测功机的测功原理二是了解和掌握受检车在测功时的工作状况。
测功时首先对受检车的测试状态提出了严格要求,即变速比尽可能地接近1,发动机水温、油温应达到工况要求并满负荷运转(节气门全开),目的是使发动机外特性(额定功率、额定扭矩)尽可能地传递到驱动轮上去。而底盘测功机的功能则是电涡流机通过滚筒施加给驱动轮反向制动力,一是强制受检车发动机因驱动轮加大负载而降速增扭二是将反向制动力值以电量变化的方式给出,随着涡流机的电流不断加大,滚筒施加给驱动轮的反向制动力就越大。从另一个角度讲,驱动轮产生的力足以克服滚筒施加的反向制动力而稳定旋转。对受检车而言,此力被称为任一车速工况下的驱动力(牵引力)。驱动轮任一车速工况下的驱动功率与驱动力之间的关系式为:
Pv=FiVik式中,Pv一驱动轮输出功率(kw)
Fi一驱动力(N)
Vi一驱动轮线速度(km/h)
K一功率换算系数(常数)
从上式可以看出对功率Pv有影响的一个是驱动力Fi,另一个就是速度Vi,其中任一个量的不稳定都会造成Pv难以取值。这是因为根据相关标准的规定,计算机控制系统在规定的测试车速点设置了自动取值允许范围(±0.5km/h),扭矩变动幅度不超过±4%。从实际操作的角度而言,这个范围越窄,测试的重复性就越好。但考虑测试时可变因素的影响,又不能将测试点的取值允许范围设置得过窄,而无法在标准规定的稳定时间内(15s)完成取值。但即使这样,在实际操作中都很难控制。最常见的就是出现在本文开头描述的现象,特别是在做额定扭矩工况时,受检车在测试状态中车速降至标准规定的值,发动机处于低转速大负荷工况而发出沉闷的声音,受检车开始沿纵向轴向窜动,计算机界面上的车速显示量值和扭矩量值均出现大范围的波动,自动取值程序无法进行,至使测试无果。纠其原因,我认为问题主要来源于受检车发动机的技术状况。从理论上讲发动机产生的功率作用在驱动轮外缘上的力表达式为:
Fi=9549×Pe×ig×io×ηn/ne×r式中,
Fi一产生在驱动轮外缘上的力(N)
Pe一发动机功率(kW)
ig一变速比
io一主减速比
ηn一传动机械效率
r一驱动轮半径(m)
ne一发动机转速(r/min)
就一辆车而言,一旦测试工况被确定,式中唯有发动转速ne是变量,且对驱动力Fi的量值稳定有着直接的影响。在负载加大的情况下,ne出现不稳定状况是因为发动机存在点火、供油、配气等系统或机构的故障所致。另外,从力的平衡原理上讲,因受检车的纵向窜动,使滚简与驱动轮之间始终存在一个加速度a,且a是个变量。因此根据Fi=ma,其中m(驱动轴质量)是常量,那么Fi与a的函数关系,力Fi也就随着a而变动着,这就是反映在计算机界面扭矩量值超范围变动的原因所在。
总而言之,保证准确测试应满足两个基本条件一是滚筒与驱动轮的线速度应保持一致二是驱动轮上的驱动力与涡流机作用在滚简上的反向制动力必须大小相等、方向相反。
根据以上分析不难得出结论:测功时底盘测功机计算机控制系统不能自动取值的主要原因来自于受检车辆运行速度的不稳定性。因此,在使用底盘测功机对汽车整车动力性能进行测试时,我建议除依据相关标准和技术规范对受检车的载荷、轮胎、燃油、润滑及热状态等提出要求外,还应对发动机工作状况提出相应要求。反过来说,如果在测试过程中出现不稳定的现象,则应停止测试,而对发动机性能的优劣做出定性的评判。