转场格尔木,车厂为什么要做高原测试?

2016-06-20 12:02:17车辙余建良


还没几天我又要来嘚瑟了。上篇讲到我们在新疆吐鲁番(请戳:《在43℃的吐鲁番做道路试验是一种怎样的体验?》)进行了为期一周的夏季试验,现在,我们终于可以逃离这酷暑,去一个气温合适,气候却不宜人的地方进行高原试验了。

  格尔木市位于青海省西部,海拔2800m,是青藏铁路的起点,也是进藏最繁忙的公路——青藏公路的重要节点,我们今年就选在这里进行高原试验。

  为了减少公司的差旅费用和试验车辆的运输费用,夏季和高原试验一般是连续进行的。而从吐鲁番到格尔木这1300多km的路程,我们只好自己开车完成了。

  

  车队从吐鲁番到格尔木转场途中

  路上一般耗时3天,分别停靠新疆哈密和甘肃敦煌,当然,一天从吐鲁番干到敦煌,全程共耗时2天也是可以的。但是匹配工程师这么辛苦,路上轻松一点,慢慢跑个3天也挺好的。这样,每天到达目的地后还能有些空余时间,去造访当地有名的目的地。

  

  比如:鸣沙山月牙泉。

  

  OK,转场过程是试验中难得的轻松时光,当然,一路上的行驶数据也是需要记录并分析的,来到格尔木之后我们马上又投入紧张严肃的匹配实验中了。

  为什么要做高原试验?

  随着海拔提高,空气渐渐稀薄。对于自然吸气发动机而言,在平原上,节气门全开本来可以进这么多空气;等到上了高原,节气门全开后可能只能进一半的空气,那么发动机的功率扭矩就会下降,除此以外,还有很多功能模块也需要高原的调整修正。

  对于涡轮增压发动机而言,可能有人认为上了高原,由于涡轮的存在,会提供同样的进气压力,从而动力性没有损失。

  但实际上并非如此,如下图所示是一张涡轮增压器工作特性图,横坐标是流量,纵坐标是增压比,可见增压器的工作区间受到绿线——喘振、蓝线——阻塞、红线——最高转速的限制,在平原上,增压器工作在蓝色粗线,最大功率点是蓝点;在高原上,为保证同样的发动机功率,增压器需要工作在红色粗线,最大功率点是红点,可见在高原上的时候体积流量、增压比、转速都会上升。还可以发现,红线比蓝线更接近喘震的极限,并且红线已经超出了增压器最高转速的限制。因此,工程师们就需要通过标定避开这个区域,比如标定到图中黄线(通过增压器放气阀的开启时机的调整),但这样一来,功率就不如平原了。

  

  是不是觉得这样说来晦涩难懂,难以在朋友面前装逼?不要紧,如果有人问你为什么高原上增压发动机功率会下降,你可以这样说:高原上空气密度小,为了维持同样的进气歧管压力,涡轮需要转得更快,而为了防止涡轮转速过高导致损坏,标定工程师对最高转速进行了限制,从而平原上的最大功率就达不到了。

  高原试验要干些啥?

  1海拔高度值计算

  这是高原试验的基础。我们在高原上会感觉呼吸困难,发动机也会,但根据呼吸困难的程度判断海拔有点不太靠谱。我们想知道海拔,就需要借助气压表或是某些手机软件,发动机没有手机软件可以用,因此它自己需要一个环境压力传感器来进行海拔高度计算,从而调整自己的进气、喷油策略。

  2启动,又是起动

  不管怎么说,对于发动机,启动肯定是最重要的,毕竟如果连发动机都发动不起来,其他的什么控制都变成了空谈。而对于高原而言,由于其空气稀薄,而且一年常常处于严寒之中,因此高原冷启动必须是重点照顾的内容。

  格尔木海拔为2800米,而沿青藏公路一路向南130km,就可以到达海拔4700m的昆仑山口,这一路上有几个可以停车过夜的海拔高度点,适合做不同海拔下的冷启动试验。

  

  去年当我刚从学校毕业时,就从兰州租车进行了一次进藏自驾之旅,租的什么车就不说了,反正是销量前十的某合资品牌车,当时在海拔4700米的安多县过夜时,第二天早上冷启动就十分困难,必须踩着油门发动个7、8秒,转速才吭哧吭哧地爬起来,发动之后怠速很低,又特别不稳定,熄火了好几次,后来不得不空挡全油门加热发动机,几分钟才恢复正常。

  

  这次夏季试验虽然是6月,但是在4700m的昆仑山口还是大雪纷飞,气温也是零下,我们的试验车在山上停了一夜之后启动却是干净利落,起动时间只有0.5秒(必须如此,否则就得加班修改数据了)。为了避免软文嫌疑,车标我就给截掉了。

  3怠速时刹车助力情况检查

  上文已经说到,对自然吸气发动机,同样节气门全开的情况下,高原上进气要比平原上少。也就是说,要达到同样的功率,高原上的节气门要开启得大一些才行。

  

  别急别急,这跟刹车助力的关系可大了,我们先来看下刹车系统真空助力器的原理:

  动图

  

  不好意思,gif图只能找到英文的。画面右边的棒棒就是刹车踏板,真空助力器的红色的左半部分与进气歧管相连接,而绿色的右半部分与大气相连接。

  在平原上,由于节气门体的节流损失(可以理解为节气门关着,但活塞在不断地抽取进气管里的空气),进气歧管中气压很低,于是真空助力器左侧气压也很低,而右侧是大气压,于是就依靠压力差帮助司机踩下刹车,起到助力的作用。(熄火后,进气歧管气压恢复为大气压,所以刹车会失去助力,所以千万不要熄火滑行)

  在高原上怠速时,一方面节气门体开大,特别是打开空调、风扇、大灯等负载时,从而进气歧管压力较高,另一方面右侧连通的大气压力降低。这样一来,真空助力器的力气就小了,刹车也就会变硬。

  因此,高原上需要检查空挡怠速时的制动性能,如果发现制动力不足、制动性能不满足要求,则需要加装电动真空泵,来对真空助力器左侧主动抽真空,提高助力,虽然这是一笔不小的成本,但为了安全考虑,却又是不得不花的成本。

  

  蓝天、白云、雪山是高原试验最美的景色,但首先你必须有心情去享受这一切。在4700m的昆仑山口,能在狂风中顺畅呼吸已是实属不易,如果你还能在:呕吐、耳鸣、头痛、呼吸急迫、食欲不振、发烧、睡意朦胧的身体状况下去欣赏雪山美景,那么……还挺适合做匹配工程师的!

  

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(文章来源:车辙余建良)
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