鄔洋 劉嘉靖 劉海鵬 許鵬

（北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院）

四驅(qū)汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)計(jì)量檢測(cè)方法的研究1）

鄔洋 劉嘉靖 劉海鵬 許鵬

（北京市計(jì)量檢測(cè)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(wèn)題正在成為許多城市環(huán)境保護(hù)和管理部門(mén)關(guān)注的焦點(diǎn)。汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)可在室內(nèi)快速無(wú)損地檢測(cè)汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)，特別是對(duì)汽車排放的大氣污染物進(jìn)行檢測(cè)。本文通過(guò)開(kāi)展四驅(qū)汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)方法研究，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測(cè)方法，并進(jìn)行了科學(xué)課題實(shí)踐。實(shí)踐證明，無(wú)論從研究思路、實(shí)際操作上，該計(jì)量檢測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī) 計(jì)量檢測(cè)方法

0 引言

汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)是一種在不解體整車狀態(tài)下檢測(cè)汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測(cè)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(cè)試驗(yàn)的裝置。汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)通過(guò)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(duì)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(duì)于靜止的路面做縱向運(yùn)動(dòng)，在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上是以轉(zhuǎn)鼓的表面來(lái)取代路面，這時(shí)轉(zhuǎn)鼓的表面相對(duì)于靜止的汽車作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

底盤(pán)測(cè)功機(jī)分為兩類：?jiǎn)螡L筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)和雙滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)。近年來(lái)，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(pán)測(cè)功機(jī)的發(fā)展，加之各類專用軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)得到了廣泛的推廣[1-4]。

由于底盤(pán)測(cè)功機(jī)的重要作用，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)均對(duì)其展開(kāi)了研究與探討。如：華中科技大學(xué)開(kāi)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(pán)測(cè)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(kāi)發(fā)和研究了針對(duì)電動(dòng)汽車的室內(nèi)測(cè)試設(shè)備汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的相關(guān)技術(shù)。西安交通大學(xué)的交流底盤(pán)測(cè)功機(jī)的控制系統(tǒng)由一臺(tái)工控機(jī)和一臺(tái)ROCKWELL公司的PLC來(lái)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(pán)測(cè)功機(jī)系統(tǒng)。

鑒于汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的重要性和目前的四驅(qū)車數(shù)量急劇上升趨勢(shì)，本文重點(diǎn)開(kāi)展了四驅(qū)汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)方法研究，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測(cè)方法，并進(jìn)行了科學(xué)課題實(shí)踐。實(shí)踐證明，無(wú)論從研究思路、實(shí)際操作和實(shí)踐上，該計(jì)量檢測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī)計(jì)量方法現(xiàn)狀

目前，市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛也最為成熟的是兩驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)，國(guó)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(pán)測(cè)功機(jī)的企業(yè)，國(guó)外為日本彌榮公司、德國(guó)馬哈等制造企業(yè)。然而，前幾年由于四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的技術(shù)不成熟和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，一直采用雙怠速法測(cè)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(wàn)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(lái)了空前的壓力。因此，“在用車尾氣排放性能檢測(cè)”已成為政府監(jiān)管的重要手段之一。目前，在全國(guó)所有在用車尾氣排放檢測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)所采用的檢測(cè)方式中，尾氣檢測(cè)主要分為兩驅(qū)車工況法檢測(cè)（其中北京為穩(wěn)態(tài)工況法）和四驅(qū)車雙怠速檢測(cè)方法。經(jīng)過(guò)深入北京市二手車交易市場(chǎng)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(cè)設(shè)備和方法。

縱觀全國(guó)檢測(cè)市場(chǎng)，均為雙怠速法檢測(cè)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(cè)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(cè)需求的擴(kuò)大，已有國(guó)內(nèi)彌榮（北京）、成都成保、國(guó)外馬哈等公司生產(chǎn)出了適用于四驅(qū)車的底盤(pán)測(cè)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(cè)要求。

目前，四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)檢測(cè)尾氣尚無(wú)計(jì)量法規(guī)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，更無(wú)從談起四驅(qū)車檢測(cè)數(shù)據(jù)積累。因此，本文重點(diǎn)研究四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)方法。

2 四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的類型

四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)按照機(jī)構(gòu)類型分為單滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)和雙滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)（見(jiàn)圖1）。

單滾筒測(cè)功機(jī)的特點(diǎn)是滾筒的直徑大，故車輛檢測(cè)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(cè)試更加精確。常用單滾筒底盤(pán)測(cè)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(cè)試過(guò)程中，車輪與滾筒的對(duì)中比較困難，對(duì)車輛在測(cè)功機(jī)上的停放位置要求嚴(yán)格，需借助專用的對(duì)中裝置；相對(duì)于雙滾筒測(cè)功機(jī)，其測(cè)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(cè)功機(jī)滾筒的直徑則比單滾筒測(cè)功機(jī)要小得多，在測(cè)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(cè)試精度相對(duì)較低；但是這種測(cè)功機(jī)制造成本相對(duì)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(cè)站、機(jī)動(dòng)車環(huán)保檢測(cè)機(jī)構(gòu)和汽車修理廠的故障診斷與汽車工況檢測(cè)。

因此，本文針對(duì)四驅(qū)車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)研究，包含單滾筒和雙滾筒的底盤(pán)測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī)》

JJG（交通）063—2005《汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)檢定規(guī)程》

圖1 單滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)和雙滾筒底盤(pán)測(cè)功機(jī)

JJF 1221—2009《汽車排氣污染物監(jiān)測(cè)用底盤(pán)測(cè)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(cè)系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》

4 計(jì)量檢測(cè)設(shè)備性能參數(shù)及指標(biāo)

底盤(pán)測(cè)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(cè)力裝置、測(cè)速裝置、舉升裝置、側(cè)向限位裝置和顯示裝置等。

針對(duì)底盤(pán)測(cè)功機(jī)的組成部分，參考相關(guān)國(guó)家和行業(yè)的規(guī)程、規(guī)范，本文提出了四驅(qū)汽車底盤(pán)測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量指標(biāo)

5 同步系統(tǒng)的計(jì)量檢測(cè)

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

北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院研制的高精度雙通道同步測(cè)量檢測(cè)線綜合計(jì)量?jī)x，可同時(shí)對(duì)兩個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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(cè)方法驗(yàn)證

2016年—2017年，北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院承擔(dān)的北京市科技計(jì)劃課題（課題編號(hào)：Z161100003016002）“國(guó)產(chǎn)質(zhì)監(jiān)計(jì)量科學(xué)儀器驗(yàn)證與綜合評(píng)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(cè)方法，并利用此方法開(kāi)展了驗(yàn)評(píng)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(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)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(kāi)展了四驅(qū)汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)方法研究和實(shí)踐，制定了科學(xué)合理的計(jì)量檢測(cè)方法，并進(jìn)行了科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)踐證明，無(wú)論從研究思路、實(shí)際操作和實(shí)踐上，該計(jì)量檢測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī)的計(jì)量檢測(cè)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(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，1992（2）：37-43.

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

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

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

[5]劉偉. 電動(dòng)汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)的開(kāi)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(pán)測(cè)功機(jī)測(cè)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(hào)：Z161100003016002）：國(guó)產(chǎn)質(zhì)監(jiān)計(jì)量科學(xué)儀器驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)能力研發(fā)培育。