汽車動力性能統計分析

張寶元，劉 磊Zhang Baoyuan，Liu Lei

汽車動力性能統計分析

張寶元，劉 磊
Zhang Baoyuan，Liu Lei

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

動力性能是汽車各種性能中最基本、最重要的性能，其優劣直接影響用戶對車輛的評價，影響潛在客戶的購買意愿。在車輛研制完成進行地區適應性行駛中，采集動力系統運行參數和行駛路況信息，應用Excel軟件進行統計分析，探索建立對汽車動力性能進行客觀評價的方法。

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動力性能是汽車最基本、最重要的性能，其優劣直接影響用戶對車輛的評價，也影響著潛在客戶的購買意愿。每款車型投放市場前，車企都會開展不同程度的地區適應性試驗，為更好地檢驗汽車動力性能提供了條件。

1 汽車動力系統

汽車動力系統主要由動力源與傳動系組成。發動機是最重要的動力源，通過燃燒石化燃料產生熱量經過熱力做功轉化為機械動力；傳動系是將發動機產生的機械動力向驅動輪傳輸的各種裝置的總稱，由離合器、變速器、分動器、傳動軸、主減速器、差速器、驅動軸及車輪等構成。

發動機和變速器均已實現電子控制，通過數據采集設備能夠顯示和記錄動力系統運行的各類參數信息。

2 動力性能評價

汽車動力性能是指汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的、所能達到的平均行駛速度。通常汽車動力性評價指標包括最高車速、加速時間和最大爬坡度[1]。對應3個評價指標的試驗操作方法不僅專業性強，而且對測試場地、環境條件要求嚴苛。

可以在試車場地外通過正常用車工況評價汽車動力性能，采集車速、轉速、加速踏板開度、發動機扭矩、變速箱擋位等動力系統參數信息和海拔、經緯度等行駛路況信息，應用Excel軟件對上述參數進行統計分析，探索建立對汽車動力性能進行客觀評價的方法。

3 試驗方案

3.1 試驗路線

汽車試驗路線為川藏線（國道317雅江到巴塘路段）。川藏線為首選進藏路線，這條路線海拔落差大，對動力系統形成很大考驗，選擇這條路線進行動力性測試具有代表性。

試驗路段的整體海拔超過4 000 m，行駛里程為300 km，行駛路線的海拔走勢如圖1所示。

圖1 海拔走勢圖

3.2 試驗車輛

測試車輛的動力系統參數見表1。

表1 動力系統參數

3.3 試驗方式

所有試驗人員為專業駕駛員，且每輛車的試驗人員固定。所有試驗車組隊行駛，保持一定車距，并遵守當地道路管理要求（最高速度為 120 km/h）。

3.4 采集數據

采集試驗車輛動力系統參數，包括車速、發動機轉速、加速踏板開度、發動機輸出扭矩、變速箱擋位，數據采集頻率為1 Hz；此外采集試驗時的路況信息，包括環境溫度及天氣情況、路線經緯度及海拔高度等。

4 數據處理及動力性評價

應用Excel軟件對行車數據進行統計分析，各動力性評價指標及試驗結果如下。

（1）車速區間利用率。

以10 km/h為間隔，將車速從0 km/h至130 km/h進行劃分，各車速區間的利用率統計結果如圖2所示。

車速/(km/h)

由圖2可知，行車速度主要分布在40～90 km/h范圍內，根據實際行車表現，車速可以滿足駕駛需求。根據車輛等速百公里燃油消耗量曲線，車輛在接近低速的中等車速下燃油消耗量最低，高速時隨車速增加燃油消耗量迅速加大。因為高速行駛時，雖然發動機的負荷率較高，但汽車的行駛阻力較大，導致百公里油耗增加。由此可知，車輛在保持隊列行駛的同時其經濟性較好。

（2）轉速區間利用率。

以200 r/min為間隔，將轉速從750 r/min至4 000 r/min進行劃分，各轉速區間的利用率統計結果如圖3所示。

轉速/(r/min)

由圖3可知，車輛轉速主要分布在1 400～2 200 r/min范圍內，處于發動機最大扭矩轉速范圍，在這個范圍內車輛可以爆發出更大的驅動力，車輛加速性能好。

（3）加速踏板開度利用率。

以10%為間隔，將加速踏板開度從0至100%進行劃分，各加速踏板開度區間的利用率統計結果如圖4所示。

加速踏板開度

由圖4可知，加速踏板開度主要分布在0～ 40%范圍內，加速踏板為部分開啟狀態，隨著踏板開度變大，車輛爆發出更大的驅動力，車輛儲備加速能力強。圖4顯示加速踏板在0位置也就是未開啟位置占比較大，說明車輛為帶擋滑行，此時電控發動機不噴油，有利于節省燃油消耗。

（4）扭矩分布利用率。

以35 Nm為間隔，將扭矩q從0 Nm至350 Nm進行劃分，各扭矩區間的利用率統計結果如圖5所示。

扭矩/Nm

由圖5可知，發動機扭矩主要分布在0～175 Nm范圍內，發動機負荷率適中，車輛加速能力強，發動機經濟性好。

（5）擋位利用率。

各擋位行駛里程統計如圖6所示。

擋位

由圖6可知，變速箱擋位主要分布在3擋、4擋、5擋，在相同道路負載下，擋位越高，發動機的負荷率越高，經濟性較好。

通過對車速、發動機轉速、加速踏板開度、發動機扭矩分布和擋位使用情況等動力參數進行統計分析，并結合實際行車表現，試驗車輛可以跟隨車隊保持隊列行駛，超車能力強，說明試驗車輛在高原地區行駛的動力性好、加速能力強，能夠滿足高原地區行駛需要。

5 總 結

在地區環境適應性試驗中采集車輛動力系統參數和路況數據，應用Excel軟件進行動力性能分析，得到車輛在整個試驗里程內的動力性能表現?？梢允褂眠@種方法對車輛動力性能進行瞬態分析，通過對某一時刻的動力性能數據計算來評價車輛動力性能表現，多用于故障排查。

汽車動力性能評價分為客觀評價和主觀評價，采集數據進行分析屬于客觀評價，用戶更關注駕駛感受，將客觀數據與主觀感受結合可以更客觀、形象地評價車輛動力特性，這是今后工作的方向。

[1]余志生. 汽車理論.第5版[M]. 北京：機械工業出版社, 2009.

1002-4581（2021）05-0013-03

U462.3+1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2021.05.004