測功機在大型車輛動力性能檢測中的應用

林 勍

（汕頭市韓堤車輛檢測有限公司，廣東 汕頭 515031）

前言

汽車驅(qū)動功率是汽車動力性能的重要指標和體現(xiàn)。為準確檢測發(fā)動機的輸出功率，國內(nèi)很多專家和學者做了大量的研究，取得很多有益的研究[1-5]。如王建強等構(gòu)建了汽車動力性檢測模型，通過對驅(qū)動和反拖兩種狀態(tài)的力學分析，建立了汽車動力性檢測模型[1]。采用反拖法計算驅(qū)動輪輸出扭矩和發(fā)動機輸出功率，作為汽車動力性評價指標。龔姚騰等研究汽車動力性能檢測方法，設計了一種改進的汽車動力性能檢測方法[2]。廣東省汽車綜合性能檢測站根據(jù)GB18565—2016《道路運輸車輛綜合性能要求和檢測方法》、JT/T198—2016《營運車輛技術(shù)等級劃分和評定要求》、GBT18276-2017《汽車動力性臺架試驗方法和評價指標》等標準的要求和規(guī)范[6-8]，對許多機動車檢測機構(gòu)都進行了技術(shù)升級改造。本文通過對大型車輛檢測線的技術(shù)改造，結(jié)合三軸六滾筒測功機的應用，分析額定轉(zhuǎn)速、各種驅(qū)動力對大型車輛的驅(qū)動功率等動力性能的影響，并進行現(xiàn)場檢測，得到檢測結(jié)論。

1 汽車動力性能檢測方法

汽車動力性評價指標是指：1）汽車在發(fā)動機最大扭矩工況或額定功率工況時的驅(qū)動輪輸出功率；2）汽車在發(fā)動機額定功率工況或最大扭矩工況時的驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速。雙驅(qū)動軸汽車檢測應采用三軸六滾筒式測功機作為檢測設備[8]。

1.1 驅(qū)動輪輸出功率檢測

（1）最大扭矩工況檢測

根據(jù)車輛參數(shù)信息，設最大扭矩工況車速為vM，驅(qū)動輪輪胎半徑為r，最大扭矩轉(zhuǎn)速為nm，變速器傳動比為i，主減震器傳動比為i0，由有最大扭矩車速為：

檢測時，將汽車平穩(wěn)駛上測功機滾筒，起動逐步加速，使汽車以直接檔的最低車速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，然后按上式確定的最大扭矩車速設定速度，測功機進行定速測功；測功機加載，將加速踏板踩到底，等汽車在穩(wěn)定速度下穩(wěn)定5s，讀取不少于3s 內(nèi)測功機測得功率的平均值。

（2）額定功率工況檢測

額定功率工況檢測與最大扭矩工況檢測不同在于：檢測時，起動汽車，將加速踏板踩到底，測功機加載掃描最大功率點速度vp，測功機設置按vp進行定速測功，等汽車在設定速度下穩(wěn)定5s，讀取不少于3s 內(nèi)測功機測得功率的平均值。

（3）驅(qū)動輪輸出功率檢測

設測功機測得功率為Pg，測功機內(nèi)部損耗功率為Pe，輪胎滾動阻力消耗功率為Pf，則驅(qū)動輪輸出功率P 可按公式進行計算：

其中：

1.2 驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速檢測

（1）額定功率工況檢測

首先固定好車輛，待檢測時，在測功機不加載條件下，起動被檢測車輛，逐步加速，選擇直接檔，測取全油門的最高穩(wěn)定車速，若最高車速超過95km/h，應降低一個檔位，重新測取最高穩(wěn)定車速va，并按額定車速計算。

然后將檔位掛回確定的檔位，逐步踩下加速板至最大位置，同時測功機恒力加至范圍內(nèi)穩(wěn)定3s 測取車速，即為驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速vw。

接著計算加載力，設檢測環(huán)境下功率吸收裝置加載力為FE、ve車速點達標功率換算在驅(qū)動輪上的驅(qū)動力為Fe、底盤測功機內(nèi)阻為Fte、輪胎滾動阻力為Fc、ve車速點附件消耗功率換算在驅(qū)動輪上的阻力為Ff、車輛傳動系允許阻力為Ft，則有：

（2）最大扭矩工況檢測

首先固定好車輛，待檢測時，在測功機不加載條件下，起動被檢測車輛，逐步加速，選擇變速箱第3 檔位，測取最大扭矩車速vm。當最大扭矩轉(zhuǎn)速為一定范圍時，nm取其平均值，當nm大于4000r/min 時，按nm=4000r/min 測取vm。

然后將檔位掛回確定檔位，逐步踩下加速板，使車速超過vm，測功機恒力加至范圍內(nèi)穩(wěn)定3s 測取車速，即為驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速vm。

接著計算加載力，設FM為檢測環(huán)境下功率吸收裝置加載力，則按計算。

1.3 判定方法

①采用最大扭矩工況或額定功率工況下的驅(qū)動輪輸出功率評價時，當校正驅(qū)動輪輸出功率大于或等于限值，判定該車動力性為合格。

②采用額定功率工況下的驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速評價時，當驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速vm大于或等于ve時，判定該車動力性合格。

③采用最大扭矩工況下的驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速評價時，當驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速vw大于或等于vm時，判定該車動力性合格。

2 大型車輛動力性能檢測與分析

2.1 測功機原理介紹

國內(nèi)大多數(shù)的底盤測功機均采用的是電渦流測功器，應用電磁效應原理，定子周圍的勵磁線圈通電產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生電渦流，轉(zhuǎn)子盤產(chǎn)生吸收功率，通過調(diào)節(jié)輸入電流以控制制動阻力矩大小。圖1 給出了風冷式電渦流式BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機示意圖，能進行整備質(zhì)量3500kg～20000kg 車輛以最大加速度1.475 m/s 進行加速的瞬態(tài)慣量模擬。

圖1 BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機示意圖

BY-CG-1000 底盤測功機采用光電編碼器，控制系統(tǒng)要求響應在0.025Sec 之內(nèi)。滾筒轉(zhuǎn)動時，帶動編碼器同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的脈沖信號傳送至上位機，處理顯示出汽車的瞬時車速，通過渦流機反鎖電流值測量出汽車的速度。

滾筒轉(zhuǎn)速達到測功速度設定點時，計算機自動向渦流機提供勵磁電流。電渦流繞組產(chǎn)生的磁通量經(jīng)定子、空氣隙、渦流磁環(huán)、轉(zhuǎn)子形成閉合磁路而產(chǎn)生制動力矩。通過與外殼相連的測力杠桿臂，將力矩值傳給測力傳感器，經(jīng)上位機處理后，顯示車輪與滾筒切向瞬時驅(qū)動力值。

MQL-8201 碳平衡油耗儀負責采集燃油消耗量上傳至上位機，處理顯示汽車的瞬時油耗。

為保證恒速測功，計算機在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速反饋過程中，通過控制電渦流機輸入與反饋電流，基于恒速恒扭矩及恒功率控制要求，可計算出汽車驅(qū)動輪輸出功率。

2.2 大型車輛動力性能檢測與分析

利用BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機動力性能測試裝置，對大型載貨柴油車進行模擬實際道路上的滿載勻速行駛，并測試該柴油車動力性能。本例采用Q1 大型載貨柴油車作為檢測對象，驅(qū)動軸空載質(zhì)量為9203kg，采用BY-CG-1000三軸六筒底盤測功機進行實測，圖2 為檢測現(xiàn)場和油耗實時檢測結(jié)果，圖3 給出了大型車輛動力性能檢測實時測功曲線圖。

圖3 大型車輛動力性能檢測實時測功曲線

由實時檢測曲線可以看出：該大型車輛發(fā)動機額定功率Pe為248kW，額定車速ve為57.9km/h，輪邊穩(wěn)定車速60.8 km/h，驅(qū)動輪驅(qū)動力Fe為12669N，加載阻力FE為8152N，臺架阻力Fte為160N，滾動阻力Fc為813N，傳動系阻力Ff為2003N，發(fā)動機阻力Ft為1542N，取功率比系數(shù)0.82，功率校正系數(shù)0.998，則根據(jù)GBT18276-2017《汽車動力性臺架試驗方法和評價指標》，采用驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速檢測，由，可算出：驅(qū)動輪驅(qū)動力和額定車速ve下該車輛發(fā)動機額定功率分別為：

綜合以上所述：該大型車輛輪邊穩(wěn)定車速60.8 km/h，大于額定車速57.9km/h；且在額定車速下發(fā)動機功率為203.4kW，小于該車型發(fā)動機額定功率248kW，根據(jù)動力性能判定方法可知，檢測結(jié)果符合車輛動力性能檢測標準。

3 結(jié)論

本文通過對大型車輛動力性能的功率檢測，分析了驅(qū)動功率與驅(qū)動力的關系曲線，主要包括幾個創(chuàng)新點：

①底盤測功機采用電渦流傳感器，通過電磁效應原理獲得準確的瞬時測試數(shù)據(jù)，具有高可靠性、高準確度的優(yōu)點。

②汽車動力性能檢測有很多檢測方法，評價指標應根據(jù)實際情況進行確定，本文采用驅(qū)動輪輪邊穩(wěn)定車速檢測，具有較小的測量誤差。

③采用三軸六筒底盤測功機，檢測時間短，自動化程度高，非常適合大型車輛檢測線的技術(shù)改造。