底盤測功機(jī)日常檢查策略研究

戴曉鋒

摘 要：GB 18285-2018《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》、GB 3847-2018《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）》兩個標(biāo)準(zhǔn)于2019年5月1日起實(shí)施。底盤測功機(jī)日常檢查對保證簡易工況法及加載減速法排放檢驗結(jié)果提供強(qiáng)有力的保證。本文研究底盤測功機(jī)日常檢查策略，旨在幫助機(jī)動車檢驗機(jī)構(gòu)提高排放檢驗的正確率。

關(guān)鍵詞：底盤測功機(jī)；日常檢查；簡易工況法；加載減速法

Study on daily inspection strategy of chassis dynamometer

DAI Xiaofeng

（Yangzhou Polytechnic Institute， Yangzhou 225127， China）

Abstract： GB 18285-2018 "Limits and measurement methods for emissions from gasoline vehicles under two-speed idle conditions and short driving mode conditions" and GB 3847-2018 "Limits and measurement methods for emissions from diesel vehicles under free acceleration and lugdown cycle"have been implemented since May 1， 2019. The daily inspection of the chassis dynamometer provides a strong guarantee for the emission test results of the simple driving mode conditions， andlugdown cycle.This article studies the daily inspection strategy of chassis dynamometers， which aims to help motor vehicle inspection agencies improve the accuracy of emissions inspections.

Keywords： Chassis dynamometer； daily inspection； simple driving mode conditions； lugdown cycle

底盤測功機(jī)是汽油車排氣污染物穩(wěn)態(tài)工況法、瞬態(tài)工況法、簡易瞬態(tài)工況法以及柴油車排氣污染物加載減速法檢測所需的必要儀器。本文以汽油車排氣污染物穩(wěn)態(tài)工況法和柴油車排氣污染物加載減速法檢測用底盤測功機(jī)為例，闡述底盤測功機(jī)日常檢測策略。

GB 18285-2018《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》規(guī)定，用于穩(wěn)態(tài)工況法的底盤測功機(jī)，每周應(yīng)進(jìn)行一次滑行測試檢查（GB 18285-2018與GB 3847-2018中多處對滑行測試檢查叫法不一致，比如：滑行檢測檢查、負(fù)荷精度測試、滑行檢查等等，本文統(tǒng)一為滑行測試檢查，請讀者閱讀時注意），實(shí)際滑行測試時間應(yīng)該在理論值的±7% 以內(nèi)，底盤測功機(jī)的所有轉(zhuǎn)動部件都應(yīng)包括在滑行測試中。當(dāng)?shù)妆P測功機(jī)不能通過滑行測試檢查時，則應(yīng)進(jìn)行附加損失測試。

GB 3847-2018《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）》規(guī)定，對檢測量低于4000車次/年的檢測線，底盤測功機(jī)應(yīng)該每72小時進(jìn)行一次滑行測試檢查；對檢測量在4000車次/年以上的檢測線，應(yīng)該每天進(jìn)行滑行測試檢查。當(dāng)測功機(jī)不能通過滑行測試檢查時，應(yīng)進(jìn)行附加功率損失檢測。

從以上兩個標(biāo)準(zhǔn)可以看出，底盤測功機(jī)的日常檢查包括滑行檢查和附加功率檢測兩個方面。機(jī)動車檢驗機(jī)構(gòu)一般對穩(wěn)態(tài)工況法和加載減速法共用底盤測功機(jī)，共用計算機(jī)軟件程序，在這種情況下，機(jī)動車檢驗機(jī)構(gòu)如何做好底盤測功機(jī)日常檢查呢？

本文主要研究底盤測功機(jī)日常檢查方法、技巧及規(guī)避風(fēng)險的策略。

1 滑行測試檢查策略

1.1 滑行測試檢查時機(jī)

根據(jù)GB 18285-2018中“BB.1.1 滑行測試（時間法）每天應(yīng)對底盤測功機(jī)進(jìn)行一次滑行測試檢查，實(shí)際滑行測試時間應(yīng)該在理論值的±7%以內(nèi)，底盤測功機(jī)的所有轉(zhuǎn)動部件都應(yīng)包括在滑行測試中。”的要求，應(yīng)每天在開始檢測前對底盤測功機(jī)進(jìn)行滑行測試檢查。GB 3847-2018的B.5.1也有類似的要求。

1.2 滑行測試檢查方法

GB 18285-2018的BB.1.1規(guī)定：滑行測試不能采用由車輛帶動底盤測功機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，應(yīng)由電機(jī)拖動底盤測功機(jī)進(jìn)行試驗。如果速度在50～30km/ h的滑行測試，或35～15km/h的滑行測試時間超過理論計算時間（CCDT）的±7%，底盤測功機(jī)必須鎖止，不能用于排放測試，直到滿足滑行檢查要求為止。

GB 3847-2018的BB.1.6規(guī)定：設(shè)定負(fù)荷分別10 kW、20 kW、30 kW，作為 IHPv 值對底盤測功機(jī)進(jìn)行設(shè)定，使底盤測功機(jī)執(zhí)行100 km/h～10 km/h（至少80 km/h～10 km/h）的滑行測試，對30 kW 的滑行，實(shí)際滑行時間必須在理論計算時間（CCDT）的±4%之內(nèi)；對10 kW和20 kW 的滑行，實(shí)際滑行時間必須在理論計算時間（CCDT）的±2%之內(nèi)。

1.3滑行時間的理論計算公式

GB 18285-2018中滑行測試檢查只有兩個速度點(diǎn)，分別為40 km/h和25 km/h，對于每個速度點(diǎn)，在 6.0 kW～13.0 kW 之間隨機(jī)選擇一個值，作為 IHPV 值對測功機(jī)進(jìn)行設(shè)定，滑行測試檢查的工作量相對較少。

GB 3847-2018中滑行測試檢查設(shè)定負(fù)荷分別10 kW、20 kW、30 kW，作為 IHPV值對測功機(jī)進(jìn)行設(shè)定，且要求底盤測功機(jī)執(zhí)行100 km/h～10 km/h（至少80 km/h～10 km/h）的滑行測試，與GB 18285-2018中對滑行測試的IHPV值及速度點(diǎn)要求迥然不同，務(wù)必引起注意，但計算公式的含義是一致的，本文將這兩個標(biāo)準(zhǔn)中的三個公式合為一個公式加以介紹。

CCDTV—理論計算滑行時間，s；

DIW—底盤測功機(jī)所有轉(zhuǎn)動部件的慣性質(zhì)量，kg；

VV+10—車速 V+10，m/s；對于GB 18285-2018，V為40 km/h和25 km/h；

VV-10—車速 V-10，m/s；對于GB 18285-2018，V為40 km/h和25 km/h；

IHPV—車速 V時的指示功率，kW；對于GB 18285-2018，在 6.0 kW～13.0 kW之間隨機(jī)選擇一個值；對于GB 3847-2018，分別為10 kW、20 kW、30 kW；

PLHPV—測功機(jī)在 V時的附加損失功率，kW。

GB 18285-2018規(guī)定，滑行測試檢查只有兩個速度點(diǎn)，分別為40 km/h和25 km/h，實(shí)際滑行測試時間應(yīng)該在理論計算滑行時間的±7%以內(nèi)。

GB 3847-2018規(guī)定，底盤測功機(jī)執(zhí)行100 km/h～10 km/h（至少80 km/h～10 km/h）的滑行測試，對 30kW的滑行，實(shí)際滑行時間必須在理論計算滑行時間（CCDTV）的±4%之內(nèi)；對 10 kW和 20 kW 的滑行，實(shí)際滑行時間必須在理論計算滑行時間（CCDTV）的±2%之內(nèi)。

1.4 滑行測試時間不合格的原因

底盤測功機(jī)滑行測試時間不合格，一般有以下幾個原因：

1.4.1 底盤測功機(jī)加載準(zhǔn)確度差

如果底盤測功機(jī)加載準(zhǔn)確度不好，也即加載誤差較大，導(dǎo)致IHPV 實(shí)際值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)定值或大于設(shè)定值，導(dǎo)致實(shí)際滑行時間超過規(guī)定值。

GB 18285-2018附錄B.5.1.1.2規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度在 0℃～45℃之間時，經(jīng)預(yù)熱后的底盤測功機(jī)吸收功率（PAU 吸收功率+內(nèi)部摩擦損失功率）的準(zhǔn)確度應(yīng)達(dá)到±0.2 kW，或設(shè)定功率的±2% 以內(nèi)（取兩者中的較大值）。GB 3847-2018附錄B.3.1.4.2規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度在 0～45℃ 之間時，經(jīng)預(yù)熱后底盤測功機(jī)的功率設(shè)定誤差不應(yīng)超過±0.4 kW。在環(huán)境溫度不變時，底盤測功機(jī)的準(zhǔn)確度應(yīng)在試驗開始后的15 s內(nèi)達(dá)到±0.4 kW，30 s內(nèi)達(dá)到±0.2 kW。從上述兩個標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定可以看出，對底盤測功機(jī)的準(zhǔn)確度要求很高。

導(dǎo)致底盤測功機(jī)準(zhǔn)確度不高的原因一般包括：加載電流精度差（電渦流器質(zhì)量差、控制電路設(shè)計不合理或者所使用的元器件質(zhì)量差）、加載力波動大（滾筒與電渦流器安裝精度差、軸承質(zhì)量差，會導(dǎo)致附加損失功率增大）、內(nèi)部摩擦損失大（潤滑脂型號選錯、預(yù)熱不充分，會導(dǎo)致附加損失功率增大）、速度傳感器、測力傳感器精度低等等。

1.4.2 加載時機(jī)錯誤

IHPV選定后，何時加載？怎樣加載？對滑行時間測定有很大影響。有部分底盤測功機(jī)在底盤測功機(jī)未啟動時，事先加載好，導(dǎo)致底盤測功機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力大，運(yùn)行時間長，電渦流器過熱，影響PAU 吸收功率，導(dǎo)致底盤測功機(jī)準(zhǔn)確度降低。有的底盤測功機(jī)是在進(jìn)入速度區(qū)間后再進(jìn)行加載，這樣有兩個問題：一是有可能加載過猛，瞬間制動作用明顯，導(dǎo)致滑行時間縮短；二是有可能加載過慢，導(dǎo)致滑行阻力小，滑行時間延長。

底盤測功機(jī)正確的加載方法是，當(dāng)?shù)妆P測功機(jī)的速度已經(jīng)超過規(guī)定的速度區(qū)間一定值后，切斷電機(jī)電源，漸進(jìn)加載至規(guī)定值，在滑進(jìn)速度區(qū)間前達(dá)到規(guī)定的加載功率，確保在滑行區(qū)間內(nèi)的加載功率符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 附加功率損失測試策略

2.1 附加功率損失測試時機(jī)

GB 18285-2018附錄BB.1.2規(guī)定：當(dāng)?shù)妆P測功機(jī)不能通過滑行測試檢查時，則應(yīng)進(jìn)行附加損失測試。附加損失測試用于檢查底盤測功機(jī)內(nèi)部摩擦損失功率（包括軸承摩擦損失等）。應(yīng)在速度為 8km/h～60 km/h 的范圍內(nèi)，并且是在系統(tǒng)的功率吸收單元完成校正之后進(jìn)行該項測試。該測試通過求出速度與摩擦損失曲線，來修正底盤測功機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。當(dāng)速度低于8 km/h 時，測試臺架的摩擦損失較小，可以不進(jìn)行檢查。當(dāng)速度為40 km/h 和25 km/h 時，附加損失測試結(jié)果必須小于設(shè)備首次附加損失測試結(jié)果的 200%，并且最大值不能超過 2.5 kW，否則底盤測功機(jī)必須鎖止。

GB3847-2018未明確附加損失測試時機(jī)，但也應(yīng)在滑行時間檢查之前完成該項工作。HJ/T 292-2006《柴油車加載減速工況法排氣煙度測量設(shè)備技術(shù)要求》規(guī)定了底盤測功機(jī)寄生功率 PLHP滑行測試的速度間隔區(qū)間和相應(yīng)的名義速度。需要注意的是：GB 3847-2018與HJ/T 292-2006規(guī)定的速度間隔區(qū)間不一致，GB 3847-2018規(guī)定在時速10 km/h～100 km/h（至少為10 km/h～80 km/h）的范圍內(nèi)進(jìn)行，每10 km/h 一個測量速度段；HJ/T 292-2006規(guī)定的是8 km/h一個測量速度段。

2.2 附加損失測試方法

GB 18285-2018規(guī)定：附加損失測試時底盤測功機(jī)的指示功率 IHP 應(yīng)設(shè)為零，在 40 km/h和 25 km/h 運(yùn)轉(zhuǎn)速度下測試附加損失功率 PLHP（kW），只測兩個速度點(diǎn)。

GB 3847-2018規(guī)定：附加損失測試時底盤測功機(jī)的指示功率 IHP 應(yīng)設(shè)為零。在時速10 km/ h～100 km/h（至少為 10 km/h～80 km/h）的范圍內(nèi)進(jìn)行，每10 km/h一個測量速度段。通過該測試求出速度與磨擦損失功率之間的關(guān)系曲線，用來修正底盤測功機(jī)的功率測量結(jié)果。

可見，GB 18285-2018與GB 3847-2018附加損失測試方法不同，這是因為穩(wěn)態(tài)工況法只有兩個速度點(diǎn)，而加載減速法速度點(diǎn)因車型而異，沒有要求統(tǒng)一，所以要求求出速度與磨擦損失功率之間的關(guān)系曲線。

2.3 附加損失功率理論計算公式

GB 18285-2018規(guī)定測量在 40 km/h、25 km/h 速度下的測功機(jī)附加損失功率；GB 3847-2018規(guī)定在時速 10 km/h～100 km/h（至少為 10 km/h～80 km/h）的范圍內(nèi)，每10 km/h一個測量速度段，測量附加損失功率。雖然兩個標(biāo)準(zhǔn)的要求不相同，但兩個標(biāo)準(zhǔn)理論公式的含義是一樣的。

式中：

DIW—底盤測功機(jī)所有轉(zhuǎn)動部件的慣性重量，kg；

VV+10—車速 V+10，m/s（注意速度單位不是km/h，需要換算為m/s）；對于GB 18285-2018，V為40 km/h和25 km/h；

VV-10—車速 V-10，m/s（注意速度單位不是km/h，需要換算為m/s）；對于GB 18285-2018，V為40 km/h和25 km/h；

ACDT—測功機(jī)從 V+10 滑行到 V-10 的實(shí)際時間，s。

2.4 附加損失功率不合格原因

底盤測功機(jī)附加損失功率不合格的主要有以下幾個方面：

2.4.1 底盤測功機(jī)預(yù)熱不充分

GB 18285-2018的附錄B.4.2.5規(guī)定：底盤測功機(jī)每天開機(jī)或停機(jī)后，或車速低于 20 km/h 的時間超過 30 min；或停機(jī)后再次開機(jī)，測試前均應(yīng)自動進(jìn)行預(yù)熱。此預(yù)熱應(yīng)由系統(tǒng)控制自動進(jìn)行，如沒有按規(guī)定進(jìn)行測功機(jī)預(yù)熱，系統(tǒng)應(yīng)被鎖定，不能進(jìn)行排放檢測。

如果預(yù)熱不充分，底盤測功機(jī)旋轉(zhuǎn)部件中的軸承由于潤滑脂沒有處在規(guī)定的工作溫度下，運(yùn)動阻力增大，增加摩擦損失功率。

2.4.2 潤滑脂選用錯誤

如果潤滑脂選用錯誤，特別是在酷寒的冬天和炎熱的夏天，軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力增大，增加摩擦損失功率。

2.4.3 電渦流器有漏電電流

部分底盤測功機(jī)由于控制系統(tǒng)質(zhì)量不高，始終有電流通過電渦流器，導(dǎo)致電渦流器一直處于功率吸收狀態(tài)，成為附件損失功率的一部分。

2.4.4 軸承質(zhì)量差或者滾筒、電渦流機(jī)安裝精度差

軸承的質(zhì)量與傳動阻力有很大關(guān)系，有研究表明，良好的軸承在底盤測功機(jī)內(nèi)阻中占10% 左右，否則，占比能達(dá)到30% 甚至更高。因此使用良好質(zhì)量的軸承，配以適當(dāng)?shù)臐櫥苡行p速傳動阻力，減少附加損失功率。滾筒、電渦流機(jī)安裝精度差也會增大傳動阻力。

2.4.5 傳感器誤差大

前文筆者講過，速度傳感器、力傳感器如果性能不佳，會到導(dǎo)致底盤測功機(jī)準(zhǔn)確度變差，因為P=FV。速度傳感器、力傳感器一般會因為安裝不緊固、信號線受到強(qiáng)電干擾、插接接頭氧化導(dǎo)致接觸電阻大、滾筒（和/或電渦流器）動不平衡擺振等等因素，導(dǎo)致誤差增大，功率加載不穩(wěn)定。

3 總結(jié)

本文通過對底盤測功機(jī)日常檢查策略研究，分析其風(fēng)險點(diǎn)，旨在幫助機(jī)動車檢驗機(jī)構(gòu)正確進(jìn)行底盤測功機(jī)日常檢查，消除日常檢查誤區(qū)，正確獲取檢查結(jié)果，了解并掌握底盤測功機(jī)日常檢查不合格的原因和處理方法，對保持設(shè)備完好率和檢驗結(jié)果的正確率有很好的示范作用。

滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響分析

滾動阻力系數(shù)與模擬道路面的滾筒種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)，具體分析如下。

剛制光滾筒對滾動限力系數(shù)的影響

若滾筒的半徑越大，在車輪滾動時輪胎的變形量就越小，也就是說彈性遲滯損失就小。

在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運(yùn)轉(zhuǎn)就越平穩(wěn)，當(dāng)車速一定時滾動阻力系數(shù)的波動范圍就越小，故滾動阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。

我國在用的底盤測功機(jī)滾筒表面有兩種，一種是常見的光滾筒即表面為經(jīng)處理的滾筒；另一種是滾筒表面噴涂有耐磨硬質(zhì)合金。前者由于滾筒表面較光滑，起附著系數(shù)約為0.5，汽車車輪在行走時，除滾動阻力外還有滑拖現(xiàn)象。后者采用表面噴涂技術(shù)，將滾筒表面的附著系數(shù)提高到0.8左右，接近于一般路面的附著系數(shù)，則可避免滑拖現(xiàn)象。

滾筒中心距是指底盤測功機(jī)前后兩排滾筒支撐軸線之間的距離，隨著滾筒中心距的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支撐力也隨之增大，這樣將導(dǎo)致車輛在測功機(jī)臺架上運(yùn)行滾動阻力增大。

輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)的影響

輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)影響很大，氣壓低時在硬質(zhì)路面上輪胎變形大，滾動時遲滯損失增加，為了減少該項所引起的檢測誤差，要求早動力性檢測前必須將輪胎氣壓充至標(biāo)準(zhǔn)氣壓。