浅析在机动车检测设备汽车底盘测功机的校准

浅析在机动车 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 设备汽车底盘测功机的校准 [摘 要]在GB21861-2008《机动车安全技术检测项目和方法》中， 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 在实验室室内环境下使用汽车底盘测功机来模拟汽车在道路上行驶的工况(如模拟ABS制动情况及噪声路面等)，再现汽车在道路行驶时的运动惯性和所受到的行驶阻力。本文作者参考国外相关法规的一些规定并对汽车专用测功机的校准进行研究，补充了以下必要的校准项目，保证其计量性能满足相应试验的要求。 [关键词] 汽车底盘测功机 校准 行驶阻力 滚筒直径 测试准确度 中图分类号 :U467.5 随着我国经济的持续快速发张和机动车步伐的不断加快，广大人民群众对安全出行的期待越来越高，机动车运行安全管理不断遇到新情况、新问题。在GB21861-2008《机动车安全技术检测项目和方法》中，要求在实验室室内环境下使用汽车底盘测功机来模拟汽车在道路上行驶的工况(如模拟ABS制动情况及噪声路面等)，再现汽车在道路行驶时的运动惯性和所受到的行驶阻力。本文所述汽车底盘测功机均特指在汽车产品研发、试验和法规检测等场合所使用的汽车底盘测功机。它具有测试准确度高、滚筒半径大、成本高等特点，一般采用的是单滚筒的电力测功机，均为进口产品。 由于汽车底盘测功机容易复现试验过程.可严格按法规规定的工况进行指定的试验循环，便于进行试验结果的分析和比较。并且测功机安装在室内.一般配套有排气扇、空调等附属设施，不容易受天气、环境等影响，在汽车排放、NVH、电磁兼容、燃油经济性、里程耐久等汽车产品的研发、试验过程和法规测试中得到了广泛应用. 一、计量特性 汽车在平直道路上行驶时，其道路行驶阻力 与车速 的关系用式(1)表示。某一汽车的系数 、 曰可用道路滑行能量变化法、等速扭矩法等方法得出. (1) 当汽车置于测功机上时，由于汽车保持静止而测功机滚筒在转动，驱动轴、驱动轮也在实际转动.且制动力等也已产生，这几部分阻力无需再行模拟。因此.测功机上实际设置的道路阻力 与式(1)有所不同: (2) 汽车底盘测功机的主要用途是提供重复性能良好、动态性能佳的试验条件，来模拟汽车道路行驶的实际工况，并在此基础上进行汽车整车及零部件的排放、NVH、EMC、耐久等方面的产品研发及法规试验。这些实际情况导致它与普通的接触式测功装置(包括进行汽车动力性检测的汽车底盘测功机)相比，有一些重要而又较为特殊的计量特性:惯量模拟、道路行驶阻力、重复性。 现在一般采用电惯量模拟的方法来模拟汽车道路运行时的惯性质量。测功机带有滚筒等机械装置.有些还带有飞轮，具有一个基本惯量值。测功机所模拟出的总惯量为基本惯量与电惯量之和。由于需要模拟小于测功机基本惯量值的微型轿车或摩托车，电惯量既可为正值也可为负值. 道路行驶阻力模拟的准确性和重复性是汽车底盘测功机最重要的计量持性.阻力的模拟是通过滚筒表面施加的力来实现的，采用功率吸收加载装置、使用电的阻力模拟汽车在运行过程中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等。测功机道路阻力设定方法现在一般采用多点设定法或系数设定法。 重复性既是测功机的重要技术指标，也是许多情况下必须使用测功机而非实验场地进行 试验和检测的最主要原因。 二、相关计量检定规程 过去曾有专门的JJG865―1994《汽车底盘测功机》检定规程对汽车底盘测功机进行检定，但目前已被并入2004年3月起实施JJG653―2003《测功装置》检定规程。JJG653―2003将 测功装置分为非接触式测功装置和接触式测功装置两大类，两大类的检定项目、计量性能等有较大差别，汽车底盘测功机应按接触式测功装置进行校准。 JJG653―2003是适用于多种测功装置的一种通用性的检定规程:针对汽车底盘测功机，需要结合其计量性能――惯量模拟、道路行驶阻力及其重复性等增加校准项目。 又如在GBl8352.3―2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中，关于排放用汽车底盘测功机校准的规定是以道路阻力为固定载荷曲线的测功机为基础进行的校准，而事实上目前所用的汽车底盘测功机均为采用多点设定法或系数设定法的可调载荷曲线的测功机，已不符合当前的实际情况，校准方法也有相当大的差别。 为此，参考国外相关法规的一些规定并对汽车专用测功机的校准进行研究，补充了以下必要的校准项目.保证其计量性能满足相应试验的要求。 三、汽车底盘测功机的校准 1.汽车底盘测功机的常规项目检定 测功机的外观和性能、回零误差、力(或转矩)示值相对分辨力、滚筒机构、力(或转矩)以及速度的检定可依据 JJG653―2003按照接触式测功装置进行。对力(转矩)的检定过程应包含正、反两个方向。其力的示值误差、示值进回程差均应小于 .力的示值重复性应小于 ，速度示值误差应小于 。 由于汽车底盘测功机为单滚筒，JJG653―2003之7.3.2.4条滚筒内侧母线平行度的项目不做。除此之外，测功机电控系统的计时误差对后续校准项目的校准过程有较大影响，至少在首次校准时必须进行时间的校准，在 内其误差不得大于 。时间和力(转矩)的检定将为以下的摩擦损失、惯量模拟和道路行驶阻力的校准奠定基础。 测功机的控制模式通常有力(转矩)控制、速度控制、加速度控制、道路阻力控制等。在完成三、2,6的校准项目之前.电机中置式(MIM)测功机不需要暖机，而侧置式(Inline)测功机通常还需要通过暖机以使转毂轴承的摩擦损失保持稳定 2.摩擦损失 测功机运行过程中，包含轴承摩擦效应吸收的力和其他功率吸收装置吸收的力。这些力属于寄生损失，实际使用中需对这些损失进行补偿。为补偿这些摩擦损失，令测功机实际设置的道路阻力系数 ，将测功机空载(上面不带汽车)，用其电机拖动使测功机运转至 以上，此时测功机由速度控制模式切换至道路阻力控制模式，然后脱开电机使其自由滑行。这样，转毂的动能被摩擦效应及功率吸收装置吸收。对测功机分别指定不同的总惯量值 .测出在 、 、……、 、 等各速度点附近给定时间间隔 (如 )内的速度下降值 ，如表1所示，由式(3)和式(4)分别计算摩擦损失: (3) (4) 式中: 指定的总惯量值， ; 初始速度， ;。 -末速度， ; 一测试时间， ; -摩擦损失力， ; -摩擦损失功率， 。 在各惯量、各速度点下 均应小于10 ，或者 小于73.5 。否则，应按实测的摩擦损失值重新修正该测功机的摩擦损失补偿曲线。 3.惯量模拟 基本惯量是测功机从力(矩)传感器到汽车驱动轮胎之间的测功机所有旋转部分的机械 惯量之和。测功机厂家出厂时通过实测会提供该惯量值。 表1摩擦损失测试 惯量值 测试点 1429.0 120.00 120.01 119.99 30.00 0.3 8.8 100.00 100.06 100.01 30.00 1.3 36.8 75.00 75.09 75.02 30.00 1.1 22.1 50.00 50.08 50.01 30.00 0.9 12.9 30.00 30.08 30.01 30.00 0.9 7.7 对惯量模拟进行校准时，除对测功机的基本惯量进行校准外.还需要对测功机用包括电惯量在内所模拟出的总惯量值进行校准，如表2所示。 表2基本惯量检查 加载力 加速度 10次测量平均时间 平均惯量 理论 惯量 误差 715.5 0.499 20.00 80.00 3.328 1430.8 1429.0 0.06 -715.5 -0.501 80.00 20.00 校准过程中.应首先校准基本惯量值.然后校准至少两个包含电惯量模拟的总惯量值。指定一固定的加载力 从 加速至 以上，再以加载力 从 减速至 .分别测量加速、减速所用的时间 。加速和减速过程分别以 、 、 及测功机的最大加速度进行。然后由式(5)分别计算出各惯量 的误差。基本惯量的误差应小于0.5%，模拟惯量的误差应小于2%。 (5) 式中: ――总惯量值， ; 一初始速度， ; ――末速度， ; ――加/减速时问，s; -加载力。 此过程中，测功机的控制模式选定为定驱动力方式。 4.道路行驶阻力模拟 对测功机的基本惯量和至少两个所模拟的电惯量，用其电机拖动使测功机运转至 以上，并经过数秒的稳定时间.然后测功机由速度控制模式切换至道路阻力控制模式，使其按道路行驶阻力曲线运行，由于道路阻力的作用，转毂会逐渐减速直至停转。分别测量每一速度点 ( 、 、……、 )处由( +10) 到 的时间间隔 ，其实际惯性力 由式(6)计算，再与设定值 (由式(2)得出)进行比较，分别计算出各惯量、各速度点时道路行驶阻力模拟的误差。不应大于 或 ，如表3所示。 (6) 式中: ――总惯量值， ; ――测试时间， : ――实测道路阻力值， 。 5.重复性 在三、1,4的校准过程中，都应进行多次重复性测量和校准，以对测功机的重复性指标进行考核。 6.其他项目的校准 表3道路行驶阻力校准 惯量值 时间 平均 误差 (%) 2721.6 110.00 100.00 6.731 1123.1 1119.9 0.29 100.00 90.00 8.192 922.8 922.0 0.09 90.00 80.00 10.085 749.6 748.2 0.19 80.00 70.00 12.605 599.8 598.6 0.20 70.00 60.00 15.941 474.4 473.3 0.19 60.00 50.00 20.243 373.5 371.6 0.51 50.00 40.00 25.450 297.1 294.8 0.78 40.00 30.00 30.866 244.9 242.1 1.16 30.00 20.00 34.847 216.9 213.7 1.50 除上述项目外，还可进行测功机动态响应时间、测功机加减速性能、独立驱动转毂测功机(如4×4、2×2)的各转毂的速度同步性的检查等项目的校准。在此不再赘述。 此外，对于各种类型的专用测功机，还应有其专有项目的校准:如NVH用测功机的本底噪声和毂面速度为 时转毂外侧及上方各1 处噪声声级、电磁兼容测功机.在特定频段的辐射发射测试和测功机抗扰度测试、里程耐久性测功机的安全防护及故障报警等指标进行测试. 四、结论 上述项目的校准应按上述顺序依次进行。在对汽车底盘测功机校准的过程中，一般使用滑行法( ):与测定每种汽车的道路行驶阻力曲线时的情况不同，校准时均不需要将汽车安放在测功机上。 根据上述的方法，笔者先后对包括本单位在内的国内汽车检测行业使用的若干台各种形式、各种用途的汽车底盘测功机进行了校准比较，取得了较为满意的效果。 参考文献: 1. 付百学.汽车试验技术[M].北京:北京理工大学出版社，2007:92-94 2. 《汽车工程手册》编委会.汽车工程手册,试验篇[M].北京:人民交通出版社，2000:169-171 3. 巢凯年;提升汽车底盘测功机试验精度的方法及分析[J];黑龙江工程学院学报;2001年04期 4. 《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》GB 3847-2005 ICS 13.040.50 北京:国家质量监督检验检疫总局 2005