基于加載減速法檢驗測得輪邊功率分析

楊國亮 劉杰 蒼美岐

摘 要：柴油車進行加載加速法檢驗時進行輪邊功率的測試，在功率掃描階段，由于是轉(zhuǎn)鼓線速度不穩(wěn)定，存在加速度引起的加載力從而引起輪邊功率的變化，而在車速穩(wěn)定的兩點測試的VelMaxHP點階段不存在加速度（加速度為0），也就缺少此功率，所以功率掃描階段的輪邊功率要比兩點測試的VelMaxHP點階段的輪邊功率要大，且兩者的比例關(guān)系與底盤測功機基本慣量和轉(zhuǎn)鼓速度變化率有直接關(guān)系。

關(guān)鍵詞：功率掃描階段；VelMaxHP點階段；輪邊功率；比值

Analysis of measured wheel edge power based on Lug-Down method

YANG Guoliang 1，LIU Jie2，CANG Meiqi3

（1. Shijiazhuang Huayan Transportation Technology Co. ， Ltd. ， Shijiazhuang050000，China；2.Jiangsu Kailuo Automobile Testing Technology Co. ， Ltd. ， Wuxi 214000，China；3.Hebei Guosu Metrology Testing Co. ， Ltd. ， Shijiazhuang 050011，China）

Abstract： The wheel edge power is tested when carry out the test for diesel vehicle with lug-down method. In the power scanning stage， due to the instable linear speed of rollers， there is wheel edge power change caused by the load force which caused by acceleration， but there is no acceleration （acceleration is 0） in the VelMaxHP point stage of two point test in the stable speed state， and there is no wheel edge power accordingly， therefore the wheel edge power in the stage of power scanning is greater than the wheel power in the stage of VelMaxHP point of the two point test， and the proportion relation of these two is directly related to the variation rate between of the roller rotating speed and the basic inertia of the dynamometer.

Keywords： Power scanning stage；VelMaxHP point stage；wheel edge power；ratio

《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》（GB 3847-2018）于2019年5月1日實施，其中對壓燃式發(fā)動機的排放檢驗方法有加載減速法和自由加速法。加載減速法中有對輪邊功率檢驗限值的要求：經(jīng)修正的輪邊功率測量結(jié)果不得低于制造廠規(guī)定的發(fā)動機額定功率的40%，否則判定為檢驗結(jié)果不合格。那么就需要在加載減速法檢驗過程中測得輪邊功率，輪邊功率在整個檢測全程是有規(guī)律的變化，并且變化的規(guī)律是有據(jù)可依，且滿足特定的公式。

1 加載減速法概述

加載減速法（LugDown）是壓燃式發(fā)動機汽車在底盤測功機上進行滿負荷運行（油門開度達到最大）狀態(tài)下，通過底盤測功機加載掃描得到最大輸出功率時輪邊線速度（VelMaxHP），然后再由底盤測功機控制系統(tǒng)自動控制加載檢測得到速度在VelMaxHP點階段的輪邊輸出功率、VelMaxHP點階段和80%VelMaxHP點階段的排氣光吸收系數(shù)k及80%VelMaxHP點階段的氮氧化物，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行修正并判定數(shù)據(jù)合格與否。

傳統(tǒng)的自由加速法只是通過改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速來進行檢測，屬于無負載檢測，與車輛在實際行駛時的尾氣排放狀態(tài)相差甚遠。而加載減速法是利用底盤測功機加載，使車輛在有負載的情況下再檢測排氣煙度，這樣與車輛實際行駛時的狀態(tài)更接近，可以有效的說明車輛真實排放狀態(tài)。

2 加載減速法測試過程

駕駛?cè)瞬倏v車輛，使用前進擋驅(qū)動被檢車輛，選擇合適的擋位，使油門踏板處于全開位置時，測功機指示的車速最接近 70km/h，但不能超過100km/h。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，檢測員按下相應(yīng)的檢測開始鍵，控制程序?qū)⒋藭r的發(fā)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定為最大發(fā)動機轉(zhuǎn)速（MaxRPM），并根據(jù)輸入的發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速，計算最大功率下的轉(zhuǎn)鼓線速度。

在PAU加載之前，通過輸入的發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速和發(fā)動機額定功率確定轉(zhuǎn)鼓表面的最大力和PAU的吸收功率。在進行污染物檢測前確認轉(zhuǎn)鼓和PAU是否可以接受該力和功率，如果不能承受應(yīng)停止，如果可以承受檢測控制系統(tǒng)將自動控制 PAU開始加載減速過程。先從記錄的MaxRPM轉(zhuǎn)速開始進行功率掃描，以獲得實際峰值功率下的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。在速度控制模式下，當(dāng)轉(zhuǎn)鼓線速度大于計算的 VelMaxHP 時，速度變化率每秒不得超過±0.5km/h；如果轉(zhuǎn)鼓線速度低于計算的 VelMaxHP 時，速度變化率每秒不得超過±1.0km/h。在獲得真實的VelMaxHP之后，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)進行功率掃描，直到轉(zhuǎn)鼓線速度比實際的VelMaxHP 低 20%為止。在結(jié)束了功率掃描并確定了真實的 VelMaxHP 后，控制系統(tǒng)應(yīng)立即改變 PAU 負載，并控制轉(zhuǎn)鼓速度回到真實的VelMaxHP值，以進行加載減速檢測。

3 加載減速法測試過程分析

在整個加載減速測試過程，涉及到了功率掃描階段得到的最大輪邊功率MaxP和兩點測試的VelMaxHP點階段采樣期間9s測試得到的平均輪邊輸出功率Pa。

在功率掃描階段和兩點測試階段，當(dāng)被檢車輛在測功機轉(zhuǎn)鼓上運轉(zhuǎn)，主要受到底盤測功機內(nèi)部的轉(zhuǎn)鼓摩擦阻力和工況法排放測試系統(tǒng)控制PAU所產(chǎn)生的驅(qū)動力，還有功率掃描過程中由于轉(zhuǎn)鼓速度變化率所產(chǎn)生的力。

式中：MaxP——功率掃描階段測試得到的最大輪邊功率，單位為kW；

Pc——測功機內(nèi)部摩擦損失功率，為通過滑行法測試得到，內(nèi)部損失功率的大小取決于轉(zhuǎn)鼓線速度變化的快慢（一般來說底盤測功機轉(zhuǎn)鼓線速度越高內(nèi)部摩擦損失功率越大，轉(zhuǎn)鼓線速度越低內(nèi)部摩擦損失功率越小），單位為kW；

Fi——PAU加載之后對傳感器產(chǎn)生的力，單位為N；

m——測試使用的底盤測功機基準慣量，單位為kg；

a——功率掃描過程中的加速度，由于功率掃描時是速度由高到低，所以加速度為負值，單位為m/s2；

V——轉(zhuǎn)鼓線速度，單位為km/h。

當(dāng)車輛在兩點測試中的VelMaxHP點階段進行排氣污染物檢測時，轉(zhuǎn)鼓線速度將處于穩(wěn)定狀態(tài)持續(xù)12s（穩(wěn)定3s后采樣9s）。當(dāng)被檢車輛處于勻速運行時，其輪邊所受外力處于動態(tài)平衡狀態(tài)，此時加速度a為0，轉(zhuǎn)鼓線速度和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持不變，輪邊功率數(shù)據(jù)取決于功率吸收單元的吸收功率（Fi與當(dāng)前轉(zhuǎn)鼓線速度的乘積）與內(nèi)部摩擦損失功率之和，且輪邊功率保持不變。

當(dāng)車輛處于功率掃描階段時，F(xiàn)i處于變化狀態(tài)從而引起轉(zhuǎn)鼓線速度的變化，輪邊所受外力也發(fā)生變化，動態(tài)的平衡被破壞，發(fā)動機轉(zhuǎn)速也改變，那么此時的a不為0。當(dāng)Fi不再變化，加速度a的數(shù)值趨近于0，轉(zhuǎn)鼓線速度、Fi和輪邊功率重新達到平衡狀態(tài)，數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。加載減速法的功率掃描階段就是依據(jù)“穩(wěn)定、變化、穩(wěn)定、變化……”的循環(huán)規(guī)律，進行最大輪邊功率對應(yīng)轉(zhuǎn)鼓線速度VelMaxHP的尋找。

4 車輛加載減速法測試過程實例

通過使用輕型車用底盤測功機和重型車用底盤測功機進行加載減速法檢測得到的輪邊功率進行分析。

4.1 輕型車加載減速法測試過程數(shù)據(jù)功率計算

某輕型貨車總質(zhì)量為2795kg，在輕型車用底盤測功機（底盤測功機基準慣量為907kg）上進行加載減速法測試，加載減速法功率掃描階段和兩點測試階段中VelMaxHP點階段的測試數(shù)據(jù)見表1。

4.3 功率數(shù)據(jù)分析

輕型車測得的功率掃描過程中的實測最大輪邊功率為71.3kW，比兩點測試中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的64.3kW大，兩者的比例關(guān)系約為110.9%。

重型車測得的功率掃描過程中的實測最大輪邊功率為210.1kW，比兩點測試中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的198.2kW大，兩者的比例關(guān)系約為106.0%。

5 總結(jié)

如兩點測試階段的VelMaxHP階段采樣期間 9s的數(shù)據(jù)都一致，那么功率掃描過程中的實測最大輪邊功率與兩點測試中VelMaxHP點階段的平均輪邊功率的比例關(guān)系可以總結(jié)公式為：

式中：i——實測最大輪邊功率與兩點測試工況中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的比值。

加載減速法所使用工況法排放測試系統(tǒng)中的底盤測功機基準慣量和加速度（轉(zhuǎn)鼓速度變化率）直接參與到了實測最大輪邊功率與兩點測試工況中VelMaxHP階段的平均輪邊功率的比值計算，因此i應(yīng)大于100%。

參考文獻

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