汽車整車起步測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

王晶晶、謝立夏、李文禮、李亞娟

（1.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 402260；2.重慶理工大學(xué)汽車零部件先進(jìn)制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 400054；3.重慶青山工業(yè)責(zé)任有限公司 402761）

0 引言

隨著中國(guó)汽車保有量的增多，城市的道路也越來(lái)越擁擠，伴隨而來(lái)的就是汽車需要頻繁起步，駕駛員對(duì)于車輛起步特性的要求變得也越來(lái)越高。所以，對(duì)汽車的整車起步特性進(jìn)行研究就顯得尤為必要。比如，當(dāng)汽車起步時(shí)，節(jié)氣門開(kāi)度保持在一定角度，離合器以不同的速率接合，對(duì)汽車起步特性的影響[1]。通過(guò)研究這些改變車輛起步特性，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可以改變車輛起步的舒適性，汽車起步品質(zhì)的好壞直接影響著乘車人的舒適程度，汽車除了在常規(guī)條件下進(jìn)行平穩(wěn)起步之外，也應(yīng)能夠在一些極限條件下起步。汽車起步也有一定的最佳規(guī)律和自我評(píng)價(jià)參數(shù)，只有實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器之間的協(xié)調(diào)配合，才能得到最佳的起步特性。

1 整車起步測(cè)試系統(tǒng)組成

汽車整車起步測(cè)試系統(tǒng)主要由地基、踏板執(zhí)行機(jī)器人、被測(cè)車輛、拉力傳感器、張緊繩、立柱及離合器踏板力以及行程傳感器等組成（圖1）?？蛇M(jìn)行整車起步與熄火能力打分、起步發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩測(cè)試、離合器踏板操縱性評(píng)價(jià)以及其他相關(guān)性能測(cè)試，同時(shí)進(jìn)行主觀和客觀的評(píng)價(jià)。

2 離合器踏板力特性曲線

離合器踏板力特性曲線如圖2所示，分析的行程時(shí)刻包括空行程點(diǎn)F、最大踏板力點(diǎn)M、分離點(diǎn)D、結(jié)合點(diǎn)E 和熄火點(diǎn)S。

離合器分離系統(tǒng)的優(yōu)化目的主要有以下幾點(diǎn)。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)示意圖

圖2 踏板力特性曲線

（1）離合器分離系統(tǒng)要有合理的預(yù)緊力。若是預(yù)緊力太小，當(dāng)離合器踏板踩下去后，離合器踏板將不再能夠回到踏板行程最高點(diǎn)或原來(lái)的位置。并且適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力也可以使駕駛員能夠更好操作離合器，預(yù)緊力一般在15 ～20 N。

（2）離合器分離系統(tǒng)要有合理的最大踏板力。就一個(gè)離合器而言，在嶄新的狀態(tài)下與在用過(guò)一段時(shí)間有磨損的狀態(tài)下，其最大踏板力是不同的，磨損狀態(tài)下的離合器踏板力要變大。對(duì)于一輛新車而言，離合器的最大踏板力通常為100 N。

（3）需要一個(gè)適當(dāng)?shù)淖畲笮谐獭?/p>

（4）當(dāng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器分離系統(tǒng)的最小踏板力要在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。離合器的最小踏板力在最大轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)比靜止時(shí)小得多，如果此時(shí)最小踏板力過(guò)小就會(huì)造成離合器踏板不能很好地回到原來(lái)位置。所以，最大轉(zhuǎn)速下的最小踏板力不要太小，通常要比40 N 大一些。

（5）能夠確定F、D、E 和S 點(diǎn)。F 點(diǎn)之前的一段行程表示的是一定大小的空行程，目的是在離合器接合以后制動(dòng)液能夠回到油壺；D 點(diǎn)表示分離點(diǎn)，就是俗稱的離合器達(dá)到半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)的點(diǎn)；E 點(diǎn)表示接合點(diǎn)，就是在緩抬離合器踏板時(shí)，汽車到達(dá)似動(dòng)未動(dòng)的狀態(tài)時(shí)；S 點(diǎn)表示汽車的熄火點(diǎn)，就是車輛換入1擋，踩住制動(dòng)踏板或拉緊駐車制動(dòng)，緩抬離合器時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)恰好熄火的那一點(diǎn)[2-3]。

2.1 離合器踏板力與踏板行程

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，分別測(cè)試離合器踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)在進(jìn)給速度v=10 mm/s、v=15 mm/s、v=20 mm/s 以及v=25 mm/s 下，隨著時(shí)間的推移，離合器踏板力與離合器踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)各自的變化，如圖3、4 所示。其中紅色線條代表的是離合器踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)，藍(lán)色代表的是離合器踏板力。

從圖3和圖4中可以看出，踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)正向（正向?yàn)樘ぐ鍒?zhí)行機(jī)構(gòu)控制離合器踏板使離合器分離，反向?yàn)樘ぐ鍒?zhí)行機(jī)構(gòu)控制離合器踏板使離合器接合）進(jìn)程時(shí)的踏板力，都比踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)反向進(jìn)程時(shí)的踏板力高。當(dāng)踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)在進(jìn)行一段時(shí)間以后，踏板力才會(huì)發(fā)生變化，那是因?yàn)樵诎惭b離合器踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，要與離合器踏板之間留有一段空隙[4]。

圖3 不同踏板速度下的踏板力行程變化曲線

圖4 不同踏板速度下的踏板力行程變化曲線

2.2 極限起步速率測(cè)試

極限起步速率測(cè)試就是測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)離合器的接合速率。當(dāng)踩下離合器踏板，換入1擋，通過(guò)離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制離合器以不同的接合速度進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試離合器的接合速率在18 mm/s、25 mm/s 和28 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速[5]，所得數(shù)據(jù)如圖5～7 所示。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離合器的接合速率為28 mm/s 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有一個(gè)明顯的波動(dòng)，最終發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)?，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩測(cè)試

在汽車起步過(guò)程中，使其節(jié)氣門開(kāi)度為0，然后離合器以不同速率接合，測(cè)試車輛起步過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給離合器的轉(zhuǎn)矩。如圖8～10 所示，分別為離合器踏板速度為v=15 mm/s、v=19 mm/s 和v=26 mm/s 時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化曲線。圖中橙色線代表發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，藍(lán)色線代表離合器踏板執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

從圖中發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一開(kāi)始一直在22 N 左右，主要是此時(shí)離合器的主、被動(dòng)摩擦片還沒(méi)有接觸，此時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)一樣。當(dāng)離合器的主、被動(dòng)摩擦片開(kāi)始接觸后產(chǎn)生滑磨，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩開(kāi)始急劇上升直到離合器完全接合，此時(shí)汽車開(kāi)始起步，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降[6-8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了汽車起步測(cè)試系統(tǒng)，分析了離合器踏板力與踏板行程的關(guān)系、汽車極限起步離合器的接合速率和在汽車起步過(guò)程中離合器以不同速率接合時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。為汽車起步特性分析提供了參考依據(jù)。

圖5 離合器接合速率為18 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

圖6 離合器接合速率為25 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

圖7 離合器接合速率為28 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

圖8 離合器踏板速度為15 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化曲線

圖9 離合器踏板速度為19 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化曲線

圖10 離合器踏板速度為26 mm/s 時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化曲線