鄔洋 劉嘉靖 劉海鵬 許鵬

（北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院）

四驅(qū)汽車底盤測功機(jī)計(jì)量檢測方法的研究1）

鄔洋 劉嘉靖 劉海鵬 許鵬

（北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院）

隨著不斷加嚴(yán)的排放法規(guī)的實(shí)施，汽車污染排放問題正在成為許多城市環(huán)境保護(hù)和管理部門關(guān)注的焦點(diǎn)。汽車底盤測功機(jī)可在室內(nèi)快速無損地檢測汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)，特別是對汽車排放的大氣污染物進(jìn)行檢測。本文通過開展四驅(qū)汽車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測方法研究，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測方法，并進(jìn)行了科學(xué)課題實(shí)踐。實(shí)踐證明，無論從研究思路、實(shí)際操作上，該計(jì)量檢測方法都具備較強(qiáng)的先進(jìn)性和可操作性。

汽車污染排放 四驅(qū)車底盤測功機(jī) 計(jì)量檢測方法

0 引言

汽車底盤測功機(jī)是一種在不解體整車狀態(tài)下檢測汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測設(shè)備，是主要用于汽車驅(qū)動(dòng)輪輸出功率、輸出扭力（扭矩）等性能檢測試驗(yàn)的裝置。汽車底盤測功機(jī)通過滾筒模擬路面，計(jì)算出道路模擬方程，并用加載裝置進(jìn)行加載模擬，以達(dá)到對汽車各種工況的準(zhǔn)確模擬的目的。汽車在道路上行駛時(shí)，汽車相對于靜止的路面做縱向運(yùn)動(dòng)，在底盤測功機(jī)上是以轉(zhuǎn)鼓的表面來取代路面，這時(shí)轉(zhuǎn)鼓的表面相對于靜止的汽車作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

底盤測功機(jī)分為兩類：單滾筒底盤測功機(jī)和雙滾筒底盤測功機(jī)。近年來，因電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展，為數(shù)據(jù)的采集、處理及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提供了有效的手段，同時(shí)為模擬道路狀態(tài)準(zhǔn)備了條件，加速了底盤測功機(jī)的發(fā)展，加之各類專用軟件的開發(fā)和應(yīng)用，使汽車底盤測功機(jī)得到了廣泛的推廣[1-4]。

由于底盤測功機(jī)的重要作用，長期以來，國內(nèi)外的學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)均對其展開了研究與探討。如：華中科技大學(xué)開發(fā)了一種基于PC486微機(jī)并結(jié)合模擬調(diào)節(jié)器的直流電力底盤測功機(jī)。武漢理工大學(xué)劉偉[5]借鑒和吸收了以往先進(jìn)的研究成果，開發(fā)和研究了針對電動(dòng)汽車的室內(nèi)測試設(shè)備汽車底盤測功機(jī)的相關(guān)技術(shù)。西安交通大學(xué)的交流底盤測功機(jī)的控制系統(tǒng)由一臺工控機(jī)和一臺ROCKWELL公司的PLC來協(xié)調(diào)整個(gè)控制功能。哈爾濱理工大學(xué)胡博[6]研究了基于CAN總線的汽車底盤測功機(jī)系統(tǒng)。

鑒于汽車底盤測功機(jī)的重要性和目前的四驅(qū)車數(shù)量急劇上升趨勢，本文重點(diǎn)開展了四驅(qū)汽車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測方法研究，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測方法，并進(jìn)行了科學(xué)課題實(shí)踐。實(shí)踐證明，無論從研究思路、實(shí)際操作和實(shí)踐上，該計(jì)量檢測方法都具備較強(qiáng)的先進(jìn)性和可操作性。

1 四驅(qū)車底盤測功機(jī)計(jì)量方法現(xiàn)狀

目前，市場上應(yīng)用最為廣泛也最為成熟的是兩驅(qū)車底盤測功機(jī)，國內(nèi)生產(chǎn)廠家為彌榮（北京）、成都成保、河北華燕、浙江江興等傳統(tǒng)制造底盤測功機(jī)的企業(yè)，國外為日本彌榮公司、德國馬哈等制造企業(yè)。然而，前幾年由于四驅(qū)車底盤測功機(jī)的技術(shù)不成熟和生產(chǎn)成本高等問題，一直采用雙怠速法測試四驅(qū)車。

2016年，北京市機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)到560多萬輛，在造成城市交通擁堵的同時(shí)，也給政府環(huán)境污染治理帶來了空前的壓力。因此，“在用車尾氣排放性能檢測”已成為政府監(jiān)管的重要手段之一。目前，在全國所有在用車尾氣排放檢測的檢測機(jī)構(gòu)所采用的檢測方式中，尾氣檢測主要分為兩驅(qū)車工況法檢測（其中北京為穩(wěn)態(tài)工況法）和四驅(qū)車雙怠速檢測方法。經(jīng)過深入北京市二手車交易市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，每年二手四驅(qū)車約占總二手車交易量的5%，占中高端車的25%，而這么多車輛均不具備相應(yīng)的四驅(qū)尾氣檢測設(shè)備和方法。

縱觀全國檢測市場，均為雙怠速法檢測四驅(qū)車，此方法為在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低怠速和高怠速兩種狀態(tài)下測試尾氣排放情況，與車輛實(shí)際在路上行駛時(shí)排放的性能差異巨大。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和四驅(qū)汽車檢測需求的擴(kuò)大，已有國內(nèi)彌榮（北京）、成都成保、國外馬哈等公司生產(chǎn)出了適用于四驅(qū)車的底盤測功機(jī)，其能完全滿足全時(shí)四驅(qū)或智能四驅(qū)車輛的檢測要求。

目前，四驅(qū)車底盤測功機(jī)檢測尾氣尚無計(jì)量法規(guī)、檢測標(biāo)準(zhǔn)，更無從談起四驅(qū)車檢測數(shù)據(jù)積累。因此，本文重點(diǎn)研究四驅(qū)車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測方法。

2 四驅(qū)車底盤測功機(jī)的類型

四驅(qū)車底盤測功機(jī)按照機(jī)構(gòu)類型分為單滾筒底盤測功機(jī)和雙滾筒底盤測功機(jī)（見圖1）。

單滾筒測功機(jī)的特點(diǎn)是滾筒的直徑大，故車輛檢測時(shí)，車輪在滾筒上滾動(dòng)就更加接近于在真實(shí)路面滾動(dòng)，這樣就會(huì)使得測試更加精確。常用單滾筒底盤測功機(jī)的滾筒直徑一般在1500mm～2500mm的范圍，滾筒尺寸越大，它的制造難度與安裝時(shí)的費(fèi)用也會(huì)隨之增加；在測試過程中，車輪與滾筒的對中比較困難，對車輛在測功機(jī)上的停放位置要求嚴(yán)格，需借助專用的對中裝置；相對于雙滾筒測功機(jī)，其測試精度較高，現(xiàn)在主要應(yīng)用于科研機(jī)關(guān)單位與汽車制造單位，應(yīng)用范圍較窄。

雙滾筒測功機(jī)滾筒的直徑則比單滾筒測功機(jī)要小得多，在測試時(shí)車輪卡在兩個(gè)滾筒之間，一般直徑范圍處于180mm～500mm的范圍。由于滾筒直徑小且在試驗(yàn)時(shí)，輪胎與滾筒的接觸方式與真實(shí)路面存在一定差異，故其測試精度相對較低；但是這種測功機(jī)制造成本相對低廉，其安裝要求也較低，使用方便，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于汽車檢測站、機(jī)動(dòng)車環(huán)保檢測機(jī)構(gòu)和汽車修理廠的故障診斷與汽車工況檢測。

因此，本文針對四驅(qū)車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測研究，包含單滾筒和雙滾筒的底盤測功機(jī)。

3 參照的計(jì)量技術(shù)法規(guī)

本文計(jì)量方法所涉及的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量技術(shù)規(guī)程和規(guī)范如下：

JT/T 445—2008《汽車底盤測功機(jī)》

JJG（交通）063—2005《汽車底盤測功機(jī)檢定規(guī)程》

圖1 單滾筒底盤測功機(jī)和雙滾筒底盤測功機(jī)

JJF 1221—2009《汽車排氣污染物監(jiān)測用底盤測功機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》

JJF 1227—2009《汽油車穩(wěn)態(tài)加載污染物排放檢測系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》

4 計(jì)量檢測設(shè)備性能參數(shù)及指標(biāo)

底盤測功機(jī)主要由以下部分組成：功率吸收裝置及其控制器、滾筒裝置、機(jī)械慣量裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、同步裝置、測力裝置、測速裝置、舉升裝置、側(cè)向限位裝置和顯示裝置等。

針對底盤測功機(jī)的組成部分，參考相關(guān)國家和行業(yè)的規(guī)程、規(guī)范，本文提出了四驅(qū)汽車底盤測功機(jī)的具體技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 四驅(qū)車底盤測功機(jī)的計(jì)量指標(biāo)

5 同步系統(tǒng)的計(jì)量檢測

利用北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院研制的四驅(qū)車底盤測功機(jī)滑行時(shí)間測試儀，測試四驅(qū)車底盤測功機(jī)前后滾筒速度的同步性。

北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院研制的高精度雙通道同步測量檢測線綜合計(jì)量儀，可同時(shí)對兩個(gè)通道的信號進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容包括：車速及同步性、扭力、制動(dòng)力、輪重/軸重、響應(yīng)時(shí)間、滑行時(shí)間、慣量、恒載荷、變載荷、寄生功率等受檢項(xiàng)目。

6 計(jì)量檢測方法驗(yàn)證

2016年—2017年，北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院承擔(dān)的北京市科技計(jì)劃課題（課題編號：Z161100003016002）“國產(chǎn)質(zhì)監(jiān)計(jì)量科學(xué)儀器驗(yàn)證與綜合評價(jià)能力研發(fā)培育”，研究和制定了本文所述的計(jì)量檢測方法，并利用此方法開展了驗(yàn)評實(shí)驗(yàn)，得到了良好的實(shí)踐效果。該實(shí)踐驗(yàn)證了本文所述的四驅(qū)車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測方法是科學(xué)合理的，具備較強(qiáng)的先進(jìn)性和可操作性。

7 結(jié)論

本文重點(diǎn)開展了四驅(qū)汽車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測方法研究和實(shí)踐，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測方法，并進(jìn)行了科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)踐證明，無論從研究思路、實(shí)際操作和實(shí)踐上，該計(jì)量檢測方法都具備較強(qiáng)的先進(jìn)性和可操作性，這為四驅(qū)車底盤測功機(jī)的計(jì)量檢測奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1]高明. 從儀器設(shè)計(jì)者的觀點(diǎn)看VXI總線[J]. 國外電子測量技術(shù)，1992（2）：37-43.

[2]鄭玉航, 高智杰, 王仕成. 基于測控總線自動(dòng)化測試系統(tǒng)組建[J]. 電子測量技術(shù)，2002（4）：9-10.

[3]肖文龍. 單滾筒底盤測功機(jī)加載阻力測試方法研究[D]. 南昌：華東交通大學(xué)，2015.

[4]王曉東. 底盤測功機(jī)模擬車輛道路行駛阻力加載力研究[D]. 西安：長安大學(xué)，2010.

[5]劉偉. 電動(dòng)汽車底盤測功機(jī)的開發(fā)與研究[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2005.

[6]胡博. 基于CAN總線的汽車底盤測功機(jī)測控系統(tǒng)研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2008.

Investigation of Metrology Method of 4WD Vehicle Chassis Dynamometer

Wu Yang, Liu Jiajing, Liu Haipeng, Xu Peng
( Beijing Institute of Metrology )

With the tightening of emission regulations, the vehicle pollution problemis becoming the focus of many urban environmental protection and management departments. The vehicle chassis dynamometer can detect the performance of the vehicle quickly indoors, especially the air pollutants emitted by the vehicle. In this paper, a scientific and reasonable metrology method is developed by four wheel drive (4WD) vehicle chassis dynamometer calibration.At the same time, a scientifi c project has been carried out using this metrology method. It has been found that this metrology method has a strong advancement and operability both in theory and the implementation of the program.

vehicle pollution problem , 4WD vehicle chassis dynamometer, metrology method

1）北京市科技計(jì)劃課題（課題編號：Z161100003016002）：國產(chǎn)質(zhì)監(jiān)計(jì)量科學(xué)儀器驗(yàn)證與綜合評價(jià)能力研發(fā)培育。