二手車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系達(dá)標(biāo)檢測(cè)方法探討

馮忠貴，吳明

(1.東莞市永發(fā)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)有限公司，廣東 東莞 523717；2.中山市道路運(yùn)輸車輛綜合性能小欖檢測(cè)站，廣東 中山 528415)

中國二手車市場(chǎng)發(fā)展迅速，成為汽車消費(fèi)新的增長點(diǎn)。當(dāng)前二手車交易中存在車況信息不透明、質(zhì)量難以保障等問題，主要原因是二手車檢測(cè)與現(xiàn)有汽車檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，沒有定量檢測(cè)二手車重要部件的核心性能。下面探討二手車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系的達(dá)標(biāo)檢測(cè)方法。

1 各重要部件的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩部分負(fù)荷的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

二手車大多是乘用車，發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速較高，實(shí)際使用中負(fù)荷和轉(zhuǎn)速并不高，由于二手車的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等技術(shù)狀況參差不齊，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷工況檢測(cè)，可能會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛。按GB 7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率不得小于標(biāo)牌(或產(chǎn)品使用說明書)標(biāo)明額定功率的75%，以此作為發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)的限值。為避免乘用車很高的發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，提高檢測(cè)的安全性，在底盤測(cè)功機(jī)上，在75%發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩部分負(fù)荷的恒力加載下，以發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)車速vm作為限值，檢測(cè)穩(wěn)定車速vw≥vm時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況達(dá)標(biāo)，最大油門位置vw

隨著自動(dòng)變速箱二手乘用車的增多，在發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩達(dá)標(biāo)檢測(cè)過程中，可以檢測(cè)自動(dòng)變速箱的換擋穩(wěn)定時(shí)間，在檢測(cè)完發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速箱后，以空擋滑行測(cè)量車輛傳動(dòng)系阻力Fh，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)自動(dòng)變速箱和傳動(dòng)系的技術(shù)狀況。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

1.2.1 手動(dòng)變速箱乘用車

根據(jù)GB 18565—2016《道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》第6.5.5條，對(duì)于汽油乘用車，可從OBD讀取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，無需在發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩轉(zhuǎn)速下測(cè)量車速，在掛上變速箱三擋后，為提高檢測(cè)安全性、準(zhǔn)確性和規(guī)范性，在較低速40 km/h左右穩(wěn)定后計(jì)算機(jī)自動(dòng)取樣同一時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪車速，代替發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩轉(zhuǎn)速nm和車速vm來計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)是可減小觀察發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的誤差，更重要的是可防止操作上弄虛作假。計(jì)算機(jī)按登錄的發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩轉(zhuǎn)速nm來計(jì)算，如果駕駛穩(wěn)定轉(zhuǎn)速ns大于nm則取樣對(duì)應(yīng)車速vs，vs>vm，計(jì)算機(jī)所計(jì)算的nm/vs

手動(dòng)變速箱乘用車的傳動(dòng)系效率為0.9～0.92，取傳動(dòng)系效率為0.9，車輛傳動(dòng)系允許阻力Ft=(1-0.9)(Fm-Ff)=0.1(Fm-Ff)，比0.18(Fm-Ff)更符合實(shí)際情況。

1.2.2 自動(dòng)變速箱乘用車

自動(dòng)變速箱乘用車會(huì)隨著負(fù)荷的變化而自動(dòng)變速，如果采用GB 18565—2016中的方法，在功率吸收裝置未加載的工況下計(jì)算nm/vm，在恒力加載時(shí)，變速箱已自動(dòng)降低了擋位，在相同的vm車速點(diǎn)，車輪驅(qū)動(dòng)力增大而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大，造成很大的檢測(cè)誤差。

測(cè)量檢測(cè)環(huán)境的溫度、氣壓、濕度，計(jì)算功率校正系數(shù)Φ，輸入驅(qū)動(dòng)輪半徑R，從OBD讀取發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速ni，輸入發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩為Mm，額定扭矩轉(zhuǎn)速為nm，測(cè)取汽車的驅(qū)動(dòng)軸空載質(zhì)量GR，確定初始規(guī)定車速v0=50 km/h，計(jì)算50 km/h車速點(diǎn)的車輪與滾筒的滾動(dòng)阻力Fc=fcGRg和滾動(dòng)阻力矩Mc=FcR(fc為滾動(dòng)阻力系數(shù)，子午線輪胎的fc=0.009；g為重力加速度)。通過試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)確定以下參數(shù)：輕型底盤測(cè)功機(jī)臺(tái)架內(nèi)阻Ftc=110 N，臺(tái)架阻力矩Mtc=FtcR，發(fā)動(dòng)機(jī)附件消耗扭矩Mf=fmMm(fm為發(fā)動(dòng)機(jī)附件消耗扭矩系數(shù)，fm=0.06)；自動(dòng)變速箱的傳動(dòng)系效率略低一點(diǎn)，傳動(dòng)系阻力系數(shù)Ψ=0.12，傳動(dòng)系阻力矩Mai=Ψ(Msi-Mf)=0.12(Msi-Mf)。

驅(qū)動(dòng)車輪駛?cè)氲妆P測(cè)功機(jī)，自動(dòng)變速箱掛D擋，計(jì)算機(jī)記錄同一時(shí)刻的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ni、驅(qū)動(dòng)輪車速vi和驅(qū)動(dòng)輪加載扭矩Mi，計(jì)算同一時(shí)刻車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比Ki=vi/ni，把車輛各種阻力矩都換算在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上，計(jì)算同一時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩Msi=Mf+Ψ(Msi-Mf)+Ki(Mi+Mc+Mtc)/(0.377R)，得Msi=Mf+[Ki(Mi+Mc+Mtc)/(0.377R)]/(1-Ψ)。標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩Mbi=ΦMsi。設(shè)Mbi=δMm，得功率吸收裝置對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪加載扭矩Mb=[δMm(1-Ψ)/Φ-Mf+ΨMf]×0.377R/Ki-Mc-Mtc。

功率吸收裝置逐步加載，調(diào)整油門踏板，穩(wěn)定車速在50 km/h或從50 km/h急加速至65 km/h，當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷自動(dòng)變速箱自動(dòng)降擋Ki明顯下降時(shí)，按降擋后的Ki計(jì)算，可得Mbi=δMm對(duì)應(yīng)的Mb，功率吸收裝置以恒扭矩控制或恒力控制對(duì)驅(qū)動(dòng)輪加載Mb。按額定扭矩轉(zhuǎn)速nm和降擋后的Ki計(jì)算對(duì)應(yīng)車速vm=Kinm，顯示屏提示車速vm，當(dāng)恒扭矩控制加載Mb或恒力控制加載穩(wěn)定后，調(diào)整并穩(wěn)定油門，檢測(cè)穩(wěn)定車速vw≥vm。vw≥vm時(shí)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況達(dá)標(biāo)；若vw

1.3 自動(dòng)變速箱的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

通過Ki的變化可判斷變速箱的技術(shù)狀況，若在恒力和車速穩(wěn)定工況下Ki波動(dòng)較大，則自動(dòng)變速箱的技術(shù)狀況不正常。當(dāng)變速箱在各穩(wěn)定擋位下Ki波動(dòng)不超過±6%時(shí)可判定達(dá)標(biāo)，Ki波動(dòng)超過±6%時(shí)可判定不達(dá)標(biāo)。在降擋過程中，Ki變化過渡到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間不大于1.5 s，可判定變速箱達(dá)標(biāo)，超1.5 s則判定變速箱不達(dá)標(biāo)。對(duì)于無極變速自動(dòng)變速箱，在逐步加載變速的過程中，Ki應(yīng)表現(xiàn)出有規(guī)律的減小變化，否則技術(shù)狀況不正常。

1.4 傳動(dòng)系的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性達(dá)標(biāo)檢測(cè)結(jié)束、功率吸收裝置卸載后，顯示屏提示松油門掛空擋。掛空擋滑行，測(cè)量50 km/h車速點(diǎn)的減速度，以底盤測(cè)功機(jī)基本慣量與乘用車空擋轉(zhuǎn)動(dòng)件當(dāng)量慣量之和計(jì)算車輛臺(tái)架系統(tǒng)的滑行阻力f1，減去底盤測(cè)功機(jī)臺(tái)架內(nèi)阻Ftc=110 N，得到空擋滑行車輛傳動(dòng)系阻力Fh=f1-110 N。

按試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，技術(shù)狀況良好的乘用車子午線輪胎的臺(tái)試綜合阻力系數(shù)為0.012，該系數(shù)包含車輪滾筒摩擦系數(shù)和車輛傳動(dòng)系摩擦系數(shù)。如允許車輛傳動(dòng)系阻力增大50%，按驅(qū)動(dòng)軸空載質(zhì)量GR計(jì)算車輛傳動(dòng)系阻力限值為1.5×0.012GR×9.81≈0.18GR。當(dāng)檢測(cè)傳動(dòng)系阻力Fh小于等于限值時(shí)達(dá)標(biāo)，大于限值時(shí)則不達(dá)標(biāo)。為減小溫度影響，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性，可把檢測(cè)傳動(dòng)系阻力Fh換算成基準(zhǔn)溫度的阻力后，再與限值比較。

1.5 全時(shí)四驅(qū)乘用車的達(dá)標(biāo)檢測(cè)

進(jìn)行全時(shí)四驅(qū)乘用車達(dá)標(biāo)檢測(cè)時(shí)，可把前后軸車輪都放在底盤測(cè)功機(jī)組合臺(tái)架上進(jìn)行檢測(cè)，如沒有組合臺(tái)架，則可以發(fā)動(dòng)機(jī)慣量作為負(fù)荷來動(dòng)態(tài)快速檢測(cè)。

動(dòng)態(tài)快速檢測(cè)首先要通過試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并得到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與排量的函數(shù)關(guān)系，登錄所檢發(fā)動(dòng)機(jī)排量即可得到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ie。從OBD讀取瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ni，換算成角速度后計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)角加速度ε，急踩油門到底穩(wěn)定1 s后松油門，計(jì)算各時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有增壓和非增壓的不同扭矩特性，無外載負(fù)荷時(shí)有限速和非限速的不同，油門踩板加速時(shí)有附加供油和非附加供油的不同，檢測(cè)計(jì)算機(jī)程序較復(fù)雜，先根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)有T則為增壓，然后根據(jù)檢測(cè)記錄數(shù)據(jù)判斷是否限速或是否加速附加供油，根據(jù)不同情況采用不同程序計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)最大檢測(cè)扭矩。

全時(shí)四驅(qū)乘用車傳動(dòng)系的達(dá)標(biāo)檢測(cè)可采用人工法。已知乘用車的整車質(zhì)量M，通過人工手推力傳感器使乘用車滾動(dòng)，檢測(cè)第一過程，乘用車空擋，用人工作用力水平推動(dòng)或拉動(dòng)力傳感器，使乘用車沿縱向?qū)ΨQ中心線向前直線滾動(dòng)，記錄同一時(shí)刻乘用車瞬時(shí)車速vi和力傳感器的作用力Fi，計(jì)算各時(shí)間區(qū)間Δt的乘用車空擋傳動(dòng)系阻力并取均值fp1；檢測(cè)第二過程，使乘用車在原滾動(dòng)地面上反向，重復(fù)第一過程檢測(cè)，取檢測(cè)第一過程均值fp1和第二過程均值fp2的平均值作為空擋傳動(dòng)系阻力檢測(cè)值f。通過試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，按技術(shù)狀況良好乘用車路面空擋滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.007來計(jì)算，如允許車輛傳動(dòng)系阻力增大50%，按整車質(zhì)量Gz計(jì)算，車輛傳動(dòng)系阻力限值為1.5×0.007Gz×9.81≈0.103Gz，同理判斷是否達(dá)標(biāo)。

2 達(dá)標(biāo)檢測(cè)舉例

以自動(dòng)變速箱乘用車檢測(cè)為例，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩Mm=185 N·m，額定扭矩轉(zhuǎn)速nm=4 000 r/min，子午線輪胎驅(qū)動(dòng)輪計(jì)算半徑R=0.315 m，驅(qū)動(dòng)空載軸重GR=866 kg，輕型底盤測(cè)功機(jī)基本慣量為896 kg，乘用車空擋傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)件當(dāng)量慣量為50 kg；以安全運(yùn)行條件確定系數(shù)δ=0.75，測(cè)量檢測(cè)環(huán)境的溫度、氣壓、濕度，計(jì)算功率校正系數(shù)Φ=0.962；設(shè)定初始規(guī)定車速v0=50 km/h，傳動(dòng)系阻力系數(shù)Ψ=0.12；設(shè)Ki波動(dòng)限值為不超過±6%，在降擋過程中Ki變化過渡到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間限值為不大于2 s，從OBD讀取發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速ni。

通過試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定如下參數(shù)：滾動(dòng)阻力矩Mc=fcGRgR=0.009×866×9.81×0.315=24.08N·m；臺(tái)架阻力矩Mtc=FtcR=110×0.315=34.65 N·m；發(fā)動(dòng)機(jī)附件消耗扭矩Mf=fmMm=0.06×185=11.1 N·m。

汽車掛上變速箱規(guī)定D擋位，功率吸收裝置逐步加載，調(diào)整油門踏板位置使車速穩(wěn)定在初始規(guī)定車速50 km/h，快速踩下油門踏板加速至65 km/h，變速箱自動(dòng)降擋，加速前Ki=vi/ni=0.024 693，加速后Ki=0.013 768。把車輛各種阻力矩都換算在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上，以加速后降擋Ki=0.013 768計(jì)算對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪加載扭矩Mb=[δMm(1-Ψ)/Φ-Mf+ΨMf]×0.377R/Ki-Mc-Mtc=[0.75×185×(1-0.12)/0.962-11.1+0.12×11.1]×0.377×0.315/0.013 768-24.08-34.65≈951.8 N·m。

功率吸收裝置恒扭矩控制對(duì)驅(qū)動(dòng)輪以951.8N·m加載穩(wěn)定或以恒力=Mb/R=951.8/0.315=3 022 N控制加載穩(wěn)定后，計(jì)算額定扭矩轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)車速vd=4 000×0.013 768≈55.1 km/h。在不小于55.1 km/h調(diào)整并穩(wěn)定油門測(cè)量穩(wěn)定車速vw=56.8 km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的技術(shù)狀況達(dá)標(biāo)。自動(dòng)變速箱在各穩(wěn)定擋位時(shí)的Ki波動(dòng)為±3.7%<±6%，在降擋時(shí)Ki變化過渡到穩(wěn)定的時(shí)間為0.896 s<1.5 s，變速箱傳遞動(dòng)力的技術(shù)狀況達(dá)標(biāo)。

檢測(cè)穩(wěn)定車速vw=56.8 km/h后，功率裝置卸載，顯示器提示松油門掛空擋。車輛空擋滑行，測(cè)量50 km/h車速時(shí)車輛臺(tái)架系統(tǒng)平均減速度為0.245 6 m/s2，系統(tǒng)滑行阻力F1=0.245 6×(896+50)=232.3 N，傳動(dòng)系阻力Fh=232.3-110=122.3 N，小于該車傳動(dòng)系阻力限值=0.18GR=0.18×866=155.9 N，傳動(dòng)系阻力技術(shù)狀況達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)語

通過幾十年的檢測(cè)技術(shù)引進(jìn)、消化、創(chuàng)新，國內(nèi)已形成了建全的檢測(cè)技術(shù)開發(fā)、設(shè)備制造、檢測(cè)站、人員操作等完整的產(chǎn)業(yè)鏈。采用達(dá)標(biāo)法檢測(cè)二手車的重要部件核心性能，可同步定量測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、傳動(dòng)系的技術(shù)狀況，具有安全、快捷、準(zhǔn)確、無過加載不傷車等優(yōu)點(diǎn)，可利用現(xiàn)有安檢站作為第三方檢測(cè)來實(shí)現(xiàn)，從而解決當(dāng)前二手車車況信息不透明、質(zhì)量難以保障的問題。