文献综述-车辆在底盘测功机上驱动功率的数据分析

第212期 重庆工学院学报(自然科学) 2007年12月l 2 007_【车辆工程】车辆在底盘测功机上驱动功率的数据分析金庭鑫，王志伟，王、坤，李伟，胡 新(中国汽车工程研究院车辆排放与节能重庆市重点实验室，重庆400039)摘要：介绍了底盘测功机测试原理，运用假设检验对底盘测功机上车辆的驱动功率和发动机台架实验净功率的实验数据进行了显著性分析，得出了发动机台架实验的功率测量值和底盘测功机上驱动功率值是显著不等的运用正交设计、多因素方差分析的方法分析出底盘测功机上不同档位进行功率测量的差异是不显著的；运用相关性分析，得出了档位和驱动功率的相关系数，以及档位和驱动功率存在弱的负相关关系关键词：发动机台架；净功率；底盘测功机；驱动功率；数据分析中图分类号：献标识码章编号：1671一0924(202一0028一05hiI U ；蝴ey 00039，of a a on of of on of an t is of enis it is of on is r of il of aIey 拟车辆在道路上实际行驶工况，进行不解体检验车辆性能的室内台架检测设备，可以进行车辆动力性、经济性、制动性等实验，但不包括操纵稳0071023作者简介：金庭鑫1980一)，男，重庆人，重庆大学硕士研究生，主要从事排放与发动机试验研究万方数据金庭鑫，等：车辆在底盘测功机上驱动功率的数据分析 29定性、平顺性、通过性实验本文中介绍了底盘测功机的实验原理，运用假设检验对发动机台架净功率实验和整车在底盘测功机上的功率实验结果进行了对比分析；运用数理原理对底盘测功机上的功率实验数据进行了统计学研究，并对统计结论进行了专业理论上的探讨1底盘测功机实验系统原理车辆在道路和底盘测功机上的运行状况有如下差异：二方面，车辆在底盘测功机上只有2个驱动轮在转鼓上运行，而非驱动轮是固定在台架上的，差异就在了非驱动轮的滚动阻力和旋转惯量未加考虑；另一方面，转鼓自身较重，存在一定的寄生阻力，转鼓本身的旋转质量也会额外产生惯性力为了补偿车辆在底盘测功机上运行和道路实验的差异，底盘测功机一般采用机械惯量和电机加载的电惯量进行模拟道路真实情况底盘测功上模拟道路实验的数学模型【1】如下：，D 底盘测功机上，车辆驱动功率的模型1为：个是转鼓表面的切向线速度，另一个是利用拉压传感器测量转鼓表面的扭矩，经计算得到车辆的驱动功率底盘测功机实验系统集成如图1底盘测功机实验系统集成图2发动机台架实验净功率和底盘测功机上汽车驱动功率的对比分析发动机台架净功率实验中发动机带有消声器、催化器、变速器、空气滤清器等部件车辆在底盘测功机上运行则是完整的整车状态，除上述零部件外还包含车辆传动系统、轮胎等因素这些因素对功率测量的影响是否显著?是否可以被忽略?下面将在显著水平取01时，进行单样本假设动机台架实验净功率实验值和车辆在底盘测功机上的驱动功率值相等，即该工况下的台架实验值落在车辆驱动功率的90置信区间内备选假设凰是：发动机台架实验净功率和车辆在底盘测功机上的驱动功率显著不等，即该工况下的发动机台架实验值落在车辆驱动功率的90置信区间以外车型 型2为搭载16 别对2个车型的发动机进行发动机台架净功率实验，其2(DO r00 r1发动机台架净功率实验数据车型1和车型2用不同档位在底盘测功上测量出发动机在2 000 r00 r后底盘测功机采用恒车速控制，恒定不同档位与发动机转速对应的车速，再将油门缓慢加到最大，测量出车辆稳定的驱动功率值分别如表2和表3所示表2 2(DO r庆工学院学报表3 2 500 r动机转速恒在2 500 r型2在发动机台架上的净功率为3250 型2在2 500 r底盘测功机上驱动功率的统计分析如表4和表5所示表4车辆驱动功率的单样本统计量驱动功率一24033 3 O000 380004172 13427 9表4中：样本均值为287，标准差为032，均值标准差为016表5中第2列15，第3列自由度为3，第4列是5列是样本均值和检验值的差，第6列和第7列是总体均值与检验值(325)之差的90的置信区间，为(一41721，一3429 7)，由此可以计算出车型2在该工况( 500 r，车辆驱动功率总体均值的90的置信区间为(28327 9，29070 3)即在该工况下，车辆在底盘测功机上的驱动功率有90的概率是在28327 929070 3 于发动机台架上的净功率为325 有落在驱动功率的置信区间内，所以拒绝原假设在2 500 r定的显著水平为0。1，检验统计量的概率近似为0，即底盘测功机上测得的驱动功率在统计意义上是不等于检测值325显然，发动机台架实验净功率值325 样，由假设检验可得：全油门时，车型00 r 500 r00 r从统计的角度认为：发动机台架实验净功率和底盘测功机实验得出的驱动功率存在显著不同，整车传动阻力以及轮胎阻力等影响因素在功率测量中是不能忽略的3全油门时不同档位对汽车驱动功率的影响31档位对功率的影响程度功率测量中，发动机台架实验和底盘测功机测量的数据显著不等进一步分析，全油门时，选择不同档位测量是否会对测量产生统计意义上的差异根据发动机台架实验的经验，当发动机全油门的时候，发动机功率和转速是近似线型相关的不同的发动机，特别是不同排量的发动机，其在相同转速下全油门的输出功率也显然不同所以，全油门时，通过实验从统计的角度分析驱动功率受发动机转速、车型以及档位3个因素的影响每个因素的不同水平如表6表6实验因素和水平选取表对于多因素多水平的统计问题，根据正交设计的原理，选择1 X 24)正交设计表，见表7第4列、第5列运用差分析的结果是见表8表7 b(4124)正交设计表1锄沁F oq4970(a)5 16994 3843 0219蛔45 1 459245 1035443 0001档位 17645 3 5882 1330 O456转速 41405 l 41405 9362 O092车型 25920 l 25920 5861 0137845 2 4423673060 83815 7一_-_一表8的第2列表示离差平方和，第3列表示自由度，第4列表示均方，第5列表示6列表示显著水平如果显著水平取01，那么就有90的把握推断发动机转速对驱动功率的影响是显著的，档位对驱动功率的影响是不显著的车型对驱动功率的影响程度介于发动机转速和档位之间，定性地认为是比较显著的32档位和功率的相关性分析 事物之间量的关系有两大类：一类是函数关系，一类是统计关系相关分析是分析客观事物之间在统计意义上的数量关系当自变量取一定值时，因变量不能取确定的唯一值，但是自变量的确会影响因变量的变化趋势如果自变量变大，从统计意义上因变量也变大，则是正相关；反之，是负相关相关分析的原理是：相关系数r0，则2变量是正相关；反之，是负相关1 r l081，则表不2变量之间有较强的相关性；l r I03，则表示2变量的相关性较弱下面是根据表3、表4的数据进行相关分析得出的散点图(图2)和相关系数表(表9)从图2拟合的曲线，可以看出档位对车速是负相关的从表9可以知道相关系数r=一0140，即表明档位对功率存在弱的负相关性。所以，从统计的角度可以推断：档位高，车辆驱动功率的变化趋势是变小；档位低，车辆驱动功率变化趋势是变大相关系数表明档位对功率只存在弱相关性，也佐证了本文31中多因素方差分析得出的结论，档位对驱动功率影响不明显辞240奄220圈2散点图33档位对功率影响的理论分析由前面分可析知：当车辆在底盘测功机上进z-。率。0位和驱动功率成弱的负相关；即从统计的角度分析认为，档位对驱动功率的测量有负相关的影响，但是影响程度不大但如果从变速器传动效率这单个因素考虑就会认为：档位较高，变速器的传动效率更高，那么档位和驱动功率应该是正相关对于这个看似的矛盾，分析主要有以下几点：1)全油门、发动机转速一定，档位越高，车速也就越高；2)传动系统阻力模型2加+跏，其中：为与速度无关的机械摩擦阻力，本模型可以知道：车速越高，传动系统的阻力越大3)车轮的滚动阻力汽车在道路行驶的滚动阻力模型33为：只=P(口+b+2)，其中：为作用在轮胎上的正压力；为负值系数；口为正值系数；a、b、该阻力模型可以知道：轮胎滚动阻力与车速正相关车速越高，滚动阻力越大万方数据32 重庆工学院学报4)车速提高的同时，整车状态下的轮胎滚动阻力和传动系统阻力增加的影响超过了变速器传动效率提高的影响，因此档位和功率是负相关。就如同车辆全油门负重恒速爬坡时，通常使用低档，整个车辆动力传递的效率更高4结束语发动机台架实验所测的净功率和底盘测功机上汽车的驱动功率是显著不等的当汽车在底盘测功机上全油门运行时，发动机转速对驱动功率的影响是显著的，车型对驱动功率的影响比较显著，档位对驱动功率的影响是不显著的档位和底盘测功机上驱动功率存在负的弱相关性利用交设计、多因素方差分析、相关分析等统计学分析，为今后进一步把握车辆以及发动机实验数据规律性提供了很好的工具参考文献：1 J 9982张学利，何勇在用汽车传动系阻力的研究J公路交通科技，2001(3)：91933J 24521996ir 融眦4扬虎，钟波，刘琼荪应用数理统计M北京：清华大学出版社，2006。5 j 12631996t y。6余志生汽车理论M北京：清华大学出版社，20047郁增德，谢军，王传鼎底盘测功机模拟道路滑行实验J汽车技术，1991(6)：24278 1253490汽车道路实验方法通则s，92005轻型汽车污染物排放限值及测量方法S10薛薇基于北京：中国人民大学出版社，2006(责任编辑陈松)(上接第27页)参考文献：1姚淑梅沙滩摩托车车架的有限元分析及减振方法研究D】哈尔滨：哈尔滨工业大学，20052顾乾坤摩托车振动噪声问题研究J南京航空航天大学，1999(6)：33353夏龙军，王大承摩托车车架动态特性研究现状及展望J新技术斯工艺，2004(11)：31334王良，王健沙滩摩托车车架的有限元模态分析J山东理工大学学报，2003(3)：46505黄泽好，徐中明，张志飞，等摩托车车架振动特性分析J农业机械学报，2006(9)：2082106吴正权浅谈摩托车车架J摩托车技术，2004(10)：37417蔡菲菲，张卿客车车身的模态分析J上海电机学院学报，2006(1Z)：23268隋允康。杜家政，彭细荣北京：科学出版社，20049曹树谦，张文德，萧龙翔振动结构模态分析M天津：天津大学出版社，2001(责任编辑刘舸)万方数据车辆在底盘测