商用车起步能力的客观测量方法研究

黄志春，王肇宇，韩永成，卜凡龙

(中国第一汽车股份有限公司技术中心,吉林长春 130011)



商用车起步能力的客观测量方法研究

黄志春，王肇宇，韩永成，卜凡龙

(中国第一汽车股份有限公司技术中心,吉林长春 130011)

摘要：通过在标准坡道上进行怠速和不同初始转速汽车起步实验，实现商用车起步能力评价。评价过程中，对驾驶员的操作要求不高，最大程度上减少起步过程中的人为因素影响。注重客观测量数据，通过数据分析，将汽车起步能力用起步最短时间进行量化，分析影响汽车起步能力的主要因素；通过对不同转速时坡道起步最低转速的研究，可以评价汽车起步发动机特性，这对于分析汽车起步原因具有积极的意义，对汽车起步能力的改进提高具有指导作用。

关键词：商用车；起步能力；坡道；怠速；客观评价

0引言

在商用车开发过程中，汽车起步能力的评价是其中重要的一项。目前主要是通过主观评价的方式来评判，主观评价存在的缺点如下：

(1)驾驶员的人为影响因素较大。离合器踏板和加速踏板的相互协调配合程度、驾驶员驾驶水平和对车辆的熟悉程度，都影响评价结果；

(2)试验条件无统一要求。起步时发动机转速是多少、油门踏板如何操作无统一要求，起步不好的车辆通过提高初始转速就可以起步成功；

(3)试验结果不好量化，这是汽车起步能力评价过程中面临的主要问题。

作者建立了汽车起步能力的客观测量方法，克服了主观评价缺点并实现如下效果：

(1)评价方法对驾驶员的驾驶水平要求不高，操作可行性及试验结果的重复性好；

(2)试验结果实现量化，客观测量数据可以用于起步能力的分析和评价。

1汽车起步能力评价现状分析

1.1国内评价标准分析

在国内，还没有针对汽车起步评价的国家标准。仅有爬陡坡能力评价的国家推荐标准GB/T 12539-1990，在此标准的“5.2.2”中规定了车辆在陡坡上进行坡道起步的试验要求。对于汽车起步能力的评价，多数主机厂主要是参照上述标准规定的方法，在坡道上进行坡道起步主观评价。由于此标准未说明具体评价参数，未细化试验方法和试验条件，致使试验结果与实际使用差距大。另外，为了保证起步操作的准确性，对驾驶员的驾驶水平要求极高。同时由于坡陡，操作过程中还具有一定的危险性。因此，试验条件往往不好保证。

重爬坡轻起步。由于GB/T 12539-1990主要考核爬坡能力，厂家往往只关心整车的爬坡能力，而忽视了起步能力。其实，起步能力和爬坡能力有着很大的区别，汽车起步能力是基于发动机离合器接合扭矩来说的；而整车爬坡性能则是基于发动机的最大扭矩来说的，两者有着考察点的不同。

1.2用户车辆使用情况分析

通过走访用户，发现用户在汽车起步过程中，驾驶操作非常小心，由于载质量较大，起步过程中极易出现由于起步失败导致的车辆严重故障，起步能力较好的车辆，驾驶员的起步转速往往很低，离合器慢慢结合配合小油门操作，起步转速往往不会大于1 100 r/min；而起步能力稍弱或载质量大的车辆，起步前往往是先通过大油门加速方式使发动机起步转速提高，车辆起步。在起步过程中，如果发动机转速下降到熄火转速时，车辆不能达到行驶车速，不及时断开离合器，往往发动机会直接熄火。起步能力不好的车辆，用户迫于无奈，只能提高起步转速，配合大油门操作。这种起步方式，极易造成半轴折断(见图1)、离合器摩擦片烧坏(见图2)。

2客观测量方法研究

2.1客观测量的项目确定

汽车起步过程中，随着阻力逐渐增加，离合器摩擦片开始结合→部分结合→完全结合[1]，在发动机转速a→b→c变化过程中，由a下降到达b时，驱动扭矩克服阻力扭矩使车辆正常运转，但离合器摩擦片处于滑摩状态，离合器摩擦片继续结合直到完全结合，发动机转速由b下降到达c，从此之后，转速不再下降，如图3所示。

2.1.1发动机怠速起步

在商用车起步过程中，受到发动机使用特性的影响，如图4和图5所示，起步能力优秀的车辆，怠速起步能力也依然出色。怠速起步操作被公认为是最苛刻的汽车起步条件。

在起步过程中，发动机转速下降过快会导致起步失败。如果不考虑路面环境因素，起步失败主要表现为发动机熄火，这也是汽车起步的极限条件，如图6和图7所示。

因此，研究汽车发动机怠速起步中的转速点，对评价汽车起步能力具有实际意义。

2.1.2起步过程中的最低转速点

发动机在汽车起步过程中，转速下降到最低就不再下降，且最低转速随着起步转速的升高而升高，具有一定的规律性，如图8—11所示。

将最低转速点连成曲线，如图12所示，最低转速点逐渐升高。不同型号发动机在不同初始转速起步时，最低转速点也是不同的。

因此，研究起步过程中发动机最低转速点，可以用来评价汽车发动机的起步性能。

2.1.3起步时间

在起步过程中，起步操作需要多长时间，不同配置车型往往不同。在离合器摩擦片部分结合至完全结合过程中，不同起步能力的车辆起步时间也不同。因此，研究最短起步时间Δt，对于评价汽车起步能力具有积极意义，如图13所示。

2.2客观测量的试验条件确定

用户使用中，起步条件差的环境往往是重载、坡道、淤泥或矿区坑洼环境条件，为模拟用户实际使用，应首先增加车辆负荷，进行车辆起步能力评价的载荷应为最大装载质量。

为考核车辆的极限起步能力和增加车辆负荷，应选择在标准坡道(见图14)上进行试验，考虑到试验方法的可行性和试验过程的安全性，应尽量选择小坡道并提高起步挡位的方式进行试验，选择试验场8%～20%标准坡道。

为最大可能地减少人为操作影响、保证试验结果的客观性，对驾驶员的驾驶水平要求不能过高，具有一定驾驶经验和熟悉试验车辆的人员都可以进行试验。这样，主观因素的影响才能降到最低。

2.3客观测量的试验方法确定

起步试验时，驾驶员只需要注意缓慢结合离合器摩擦片的操作过程。通过限定油门踏板开度方式，将油门踏板和离合器踏板配合操作分解成怠速坡道起步性能测试和不同加速踏板开度的发动机初始转速点坡道起步性能测试两部分试验内容。在8%～20%标准坡道上，依次增加起步挡位，每个成功起步的挡位再逐步加快抬离合器踏板的操作。多次测量记录汽车起步成功的最短时间、挡位和最高的拐点转速。

3客观测量方法的试验验证

3.1试验样车

选取用户对于起步问题较敏感的车型进行试验研究。如图15和图16所示，为两辆6×4驱动形式自卸车，他们在用户中的使用方式均是相同的。对样车起步能力进行评价分析，试验条件见表1。

3.2坡道怠速起步最短时间测量

坡道怠速起步最短时间测量结果见表2。

注：“×”代表无法起步。

3.3起步过程中最低转速测量

不同初始发动机转速下，坡道起步的过程中发动机最低转速及下降幅度对比结果见表3和图17。

3.4客观测量结果分析

由坡道怠速起步时间数据可见，1号车各挡位起步时间明显较2号车短，这说明1号车起步能力优于2号车，这是两车发动机马力、后桥速比相同，而变速器低挡位速比差异性较大所致。如表4所示，每一个挡位1号车均较2号车占优势。

另由图17可见：初始转速越大，2号车较1号车发动机转速下降幅度越大，这说明2号车发动机在起步能力方面不如1号车发动机。这主要是发动机特性不同所致，影响发动机特性因素较复杂，如燃烧室结构、增压器口径、电控数据、加速烟度限值等[2-3]。

综合客观测量的结果来看：1号样车的起步能力整体优于2号样车，这与驾驶员对样车主观评价的感觉是一致的。

4结论

(1)客观测量方法与驾驶员主观评价结果一致，这说明该研究可以用于汽车起步能力的评价。

(2)文中研究成果弥补了汽车起步能力主观评价方法的不足：进行测量时对驾驶人员的操作要求不高;试验结果具有可记录性和可研究性；将车辆起步能力进行客观数据量化，对于数据分析起到积极的作用。

(3)文中研究成果能有效地对比出不同动力总成配置的车辆起步能力的差别，且能为进一步分析起步能力的优劣提供数据支撑，从而更好地进行车辆开发。

参考文献:

【1】张泰，葛安林，宋传学，等.越野汽车AMT起步与换挡过程试验研究[J].汽车技术，2006(4):27-30.

【2】余志生.汽车理论[M].5版.北京：机械工业出版社，2009.

【3】喻凡，林逸.汽车系统动力学[M].北京：人民教育出版社，2005.

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Research on Objective Measurement Method for Commercial Vehicle Starting Ability

HUANG Zhichun，WANG Zhaoyu, HAN Yongcheng, BU Fanlong

(Research & Development Center，China FAW Co.,Ltd., Changchun Jilin 130011,China)

Keywords:Commercial vehicle; Starting ability; Ramp; Idle speed; Objective evaluation

Abstract:Through vehicle starting experiment in standard ramp under idle engine speed and different initial engine speeds, the vehicle starting ability evaluation was realized.In the evaluation process, operational requirements to drivers were not high,so human factors influence in the process of starting was reduced to maximum extent.The objective measurement data were payed attention, through data analysis, the shortest starting time was used to quantify the vehicle starting ability, the influencing factors to vehicle initial capacity were analyzed. Through researching the lowest engine speed on ramp under different engine speeds, the characteristics of the vehicle starting engine were evaluated, which had positive significance for the analysis of the causes of vehicle starting and guidance function for starting ability improvement of vehicle.

收稿日期：2015-11-27

作者简介：黄志春(1982—)，男，工程硕士，工程师，从事汽车技术研究。E-mail：huangzhichun@rdc.faw.com.cn。

中图分类号:U461.2

文献标志码：B

文章编号：1674-1986(2016)03-064-05