汽车动力性及检测浅析

耿敏

【摘要】 本文主要简单介绍了汽车动力性检测标准及检测方法。

【关键字】 动力性检测底盘测功机

汽车动力性是汽车在行驶中所能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力，是汽车的基本使用性能。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。在评价汽车动力性时，由于汽车用途和使用条件的不同，要求也不一样。如经常在公路干线上行驶的汽车，起主要作用的是汽车最大速度，而加速度的要求居于次位。而市内行驶的汽车正好相反，由于城市内交通繁忙，汽车在行驶中需要经常制动、停车和起步，汽车加速性能便成为评价这类汽车的主要指标。在我国，这些指标是汽车制造厂根据国家规定的试验标准，通过样车测试得出来的。

一、汽车动力性评价标准

汽车检测部门一般常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、底盘输出最大驱动功率作为动力性评价指标。

1. 最高车速 （km/h）

最高车速是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，能够达到的最高稳定行驶速度。当车速低于最高车速uamax 时，驱动力大于常见行驶阻力，它们之差即剩余动力可以用于爬坡或加速。如果此时仍希望汽车等速行驶，则驾驶员必须减小加速踏板蹋下的行程，让发动机在部分负荷特性工况工作，这样使汽车驱动力和常见行驶阻力仍处于平衡状态。

2. 加速能力

汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。根据定义，加速能力可在汽车在良好平直路面产生的加速度来评价。但是加速度在整个加速过程是变化的，不好直接测量。一般用加速时间或加速距离来评价加速能力。加速时间是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由某一低速加速到高速所需的时间。

（1）原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低速起步，以最大加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档位后，加速到某一规定的车速所需的时间，如0～50km/h，对轿车常用0～80km/h，0～100km/h，或用规定的低档起步，以最大加速度逐步换到最高档后，达到一定距离所需的时间，其规定的距离一般为0～400m，0～800m，0～1000m，起步加速时间越短，动力性越好；

（2）超车加速时间亦称直接档加速时间，指用最高档或次高档，由某一预定车速开始，全力加速到某一高速所需的时间，超车加速时间越短，其高速档加速性能越好。

3.最大爬坡度

最大爬坡度是指汽车满载，在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，汽车以最低前进档能够爬上的最大坡度。由于受道路坡道条件限制，汽车综合性能检测站通常不做汽车爬坡测试。

4.发动机最大输出功率Pmax

发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下用来带动维持运转所必须的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的功率。在国外有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。常在额定功率后注有“净”字，以示区别。净功率是直在全负荷状态下，发动机带有全套附件时所输出的功率。

5.底盘输出最大驱动功率DPmax

底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用中行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率（相应的车速在发动机额定转速附近）。底盘输出最大驱动功率一般简称为输出功率，是实现克服行驶阻力的最大能力，是汽车动力性评价的一项重要指标。汽车在使用过程中，发动机本身、发动机附件及传动系统的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减小。

二、动力性的检测

1、汽车动力性检测项目与有关标准

汽车动力性检测项目主要有：加速性能、最高车速检测、滑行性能检测、发动机输出功率检测、汽车底盘输出功率检测。

动力性检测可依据的标准有：

JT/T198—95《汽车技术等级评定标准》

GB3798—83《汽车大修竣工出厂技术条件》

GB/T15746.2—1995《汽车修理质量检查评定准则与发动机大修》

JT/T201—95《汽车维护工艺规范》

2、汽车动力性检测方法

汽车动力性检测方法可以分为台试与路试两种

1. 汽车动力性台架检测

汽车动力性室内试验的方式，主要是用无功仪检测发动机功率，底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制。另外，由于底盘测功机的结构不同，对汽车在滚筒上模拟道路行驶时的滚动阻力也不同，在说明书中还应给出不同尺寸的车轮在不同转速下的滚动阻力系数值。

（1）汽车底盘输出功率的检测方法

通过底盘测功机检测车辆的最大底盘驱动功率，以评定车辆技术状况等级。 在动力性检测之前，必须按汽车底盘测功机说明书的规定进行试验前的准备。 汽车底盘测功机控制系统、道路模拟系统、引导系统、安全保障系统等必须工作正常。

在动力性检测过程中，控制方式处于恒速控制，当车速达到设顶车速（误差±2km/h）并稳定5s后（时间过短，检测结果重复性较差），计算机方可读取车速与驱动力数值，并计算汽车底盘输出功率。 输出检测结果。

（2）发动机功率的检测方法

用发动机无外载检测仪检测发动机功率，使用方便，检测快捷，在规范操作前提下，可对发动机动力性检测与管理有效数据。还可以用于同一发动机调试前后、维修前后的功率对比，因此也得到广泛使用。

起动发动机并预热至正常状态，与此同时接通无外载测功仪电源，连接传感器；按仪器使用说明书进行操作；从测功仪上读取（或算出）发动机的功率值。

（3）数据处理

1）检测的数据处理

目前底盘测功机显示的数值，有的是功率吸收装置的吸收功率的数值，有的是驱动轮输出的最大底盘输出功率的数值。对于显示功率吸收装置所吸收功率数值的，在检测结果的数据处理时，必须增加汽车在滚筒上滚动阻力消耗的功率、台架机械阻力消耗的功率及风冷式功率吸收装置的风扇所消耗的功率，其计算式应为：

汽车底盘最大输出功率 = 功率吸收装置所消耗的功率+滚动阻力所消耗的功率 + 台架机械阻力所消耗的功率 + 风冷式功率吸收装置冷却风扇所消耗的功率。

2）检测发动机最大输出功率的数据处理

依据JT/T198—95《汽车技术等级评定标准》的规定，所测定发动机最大输出功率应与发动机的额定功率相比较。为此，发动机最大输出功率的计算式应为：

发动机最大输出功率Pmax = 附件消耗功率P1 + 传动系统消耗功率P2 + 底盘最大输出功率DPmax。

所以，在测得底盘最大输出功率之后，应增加传动系统消耗功率P2及附件消耗功率P1，才可确定发动机最大输出功率Pmax。若该汽车发动机额定功率为净功率，不包括发动机附件消耗功率P1，则处理后发动机最大输出功率Pmax的数值为Pmax ＝P2 + DPmax。

用发动机无外载测功仪测得的发动机功率P，若该汽车发动机的额定功率为总功率，而不是净功率，则所测得的功率P应加发动机附件消耗功率P1后才可与额定功率相比较。

2. 汽车动力性道路检测

通过道路试验分析汽车动力性能，其结果接近实际情况，汽车动力性在道路试验中的检测项目一般有高速档加速时间、起步加速时间、最高车速、陡坡爬坡车速、长坡爬坡车速，有时为了评价汽车的拖挂能力，进行汽车牵引力检测。另外，有时为了分析汽车动力平衡问题，采用高速滑行试验测定滚动阻力系数f及空气阻力系数Cd，但由于倒道路试验受到道路条件、风向、风速、驾驶技术等因素的影响，而且这些因素可控性性差。

道路试验标准如下：

汽车动力性路试基本规范可按照GB/T12534 —90《汽车道路试验方法通则》进行；汽车最高车速试验按照GB/T12544—90《汽车最高车速试验方法》的有关规定进行；汽车加速性能试验按照GB/T12543—90《汽车加速性能试验方法》的有关规定进行；汽车爬陡坡试验按照GB/T12539—90《汽车爬陡坡试验方法》的有关规定进行；汽车牵引力性能试验按照GB/T12537 —90《汽车牵引力性能试验方法》的有关规定进行。

汽车的动力性是由汽车纵向受力条件所决定的。在汽车行驶纵向作用有各种外力，包括驱动力和其它行驶阻力。建立汽车行驶平衡方程式，就可利用受力关系，确定汽车的加速度、最高车速和最大爬坡度。

汽车在水平道路上等速行驶时，需要克服地面滚动阻力和空气阻力。当汽车上坡行驶时，需要克服重力沿着坡道的分力，即坡道阻力。汽车加速行驶时，需要克服加速惯性阻力，即加速阻力。

只要汽车运动，滚动阻力和空氣阻力就存在；而坡道阻力和加速阻力仅在一定的行驶条件下才存在。等速行驶时，就没有加速阻力；在平直道路上行驶时，坡道阻力就不存在。减速行驶时，与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力；下坡行驶时，也与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力之一。

三、道路实验

道路试验通常在水泥或沥青路面的干燥、清洁和平直路段上进行，要求路面坡度，气温为-10℃~30℃，风速不大于3m/s。

1.最高车速Ua max

汽车达到最高车速后，测定其通过1km路段的时间，即可求得Ua max。

最高车速检测方法，包括： (1)检测电源噪声频率换算引擎转速的步骤，利用车速检测装置的汽车电源噪声检测单元检测电源噪声频率，并换算为引擎转速； (2)检测加速值的步骤，利用加速仪所检测的加速值，演算车速； (3)转速/车速比对的步骤，利用引擎转速与GPS的数值计算出车速的比对，建立车速查照表，并配合一档位计算的修正，计算出车速； (4)选择最终车速的步骤，根据卫星信号的接收状况及该转速/车速比对结果，计算出最终最高车速。

2.测定加速能力

原地赴的加速性能，指低档起步，按最佳换档时刻逐次换档到高档，节气门全开，全力加速到0.8Ua max的时间和距离。或原地起步加速到某一车速（如100km/h）或驶过某一距离(400m)所需的时间。

超车和加速能力，指用直接档由40km/h全力加速到0.8Ua max的时间或距离。

3.上坡能力

在一组坡度不同的坡道上试验，坡道长度应大于车长2～3倍。显然给定的坡度不一定符合被测车辆的最大爬坡度，可用改变载荷或档位的方法试验，再进行折算。

4.滚动阻力测定

用滑行试验法测定低速滚动阻力。试验时车辆先稳定在某一车辆，换入空档滑行到停车，由记录数据求得。

由于滑行时车速较低，Fw≈0，因此可求得低速滚动阻力。

受光器光学系统设计的特点是焦点深度较大，所以物镜和地面之间距离即使变化±10cm，对测量精度的影响也不到±0.1%。但是，非接触式车速仪在车速很低时误差较大，特别式车速低于5km/h。

道路试验通常使用五轮仪来记录行程、车速和时间，汽车每行驶1cm，电感式传感器发出一个脉冲信号，时间信号间隔为36ms。

五轮仪是接触地面进行测量的，因此，高速时第五轮的滑动、跳动和轮胎气压的变化都会产生误差。

非接触式车速测量仪的距离传感部件是一个空间滤波器，用吸盘吸附在车身上。投光器中的光源射出的光束在路面上形成反向斑纹。通过受光器的物镜在受光敏元件上成像。受光敏元件的设计和排置使得只有一定间隔（几毫米）的反射斑纹可以产生电信号，进入数字电子装置。

四、室内实验

汽车转鼓试验台是一项基本试验设备。

转鼓轴端装在液力或电力测功器，测功器能产生一定阻力矩，以调节转鼓转速，控制汽车驱动轮的转速。汽车驱动轮施加于转鼓的力矩由测力装置求出。

此外，由固定汽车的钢丝绳上拉力表测得拉力Fd。则可求出驱动力。

为了进行油耗和排气污染的测试，在转鼓试验台上还可增加惯性模拟系统。

传动系统效率试验台。两个被试变速器和齿轮箱，传动轴构成封闭驱动系统。由液力缸向系统加载，在转矩传感器上测出变速器输入轴转矩T。由电力测功器提供的转矩为T1。作为对比，把变速器拆下，换上一根传动轴，这时电力测功器提供的转矩为T1。(T1—T2)即为两个变速器克服转动损失所需转矩，由此可求得效率。

车轮由电力测功器驱动，转矩为Tt，转鼓测功器的转矩为Td，则可求出滚动阻力。

试验风洞是测量空气阻力系数的必要设施，分为模型风洞和整车风洞。

模型风洞试验时必须与汽车实际行驶几何相似和空气动力学相似，后者就要求两者的雷诺数Re相等。

模型尺寸又受到风洞尺寸的限制，一般模型横截面积与风洞试验段横截面积的比值不超过5%。所以模型风洞测出的空气阻力系数往往比整车风洞要小。模型风洞多用于汽车造型阶段的多方案比较和重型货车、大客车的空气动力学试验。轿车试验已多用整车风洞。

汽车风洞试验的一个重要问题是地面效应。实际行驶时，空气相对于路面是不动的，在路上不会形成附面层。风洞试验时，模型式车辆下面采用一块固定地板，在气流作用下形成附面层，而且越是向后附面层厚度越大，对试验精度影响越严重。为减少试验误差，除了使模型离开地板一定距离外，还需采取一些减薄附面层的措施。

以上系统的介绍了汽车的动力性在行驶时的状况，针对汽车行驶时的动力特性进行了细致的分析，并且在汽车动力性的检测当中系统的详细的介绍了怎样检测汽车动力性和怎样用实验来验证。

随着我国高等级公路里程的增长，公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求，这样不仅降低了汽车应有的运输效率及公路应有的通行能力，而且成为交通事故、交通阻滞的潜在因素。因此，在交通部1990年发布的13号令中，特别要求对汽车动力性进行定期检测。动力性检测合格是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。1995年交通部为了提高在用汽车的技术性能，发布了JT/T198-95《汽车技术等级评定标准》，将动力性作为第一项主要性能进行评定。这说明了国家对在用汽车动力性的重视。