我国大部分省市对在用车的尾气检测都由原来的怠速法升级为简易工况法。汽车底盘测功机是对汽车底盘输出功率测试和按规定要求对汽车施加载荷的设备,在我国主要用在汽车综合性能检测站和汽车工况法尾气检测站。由于工况法检测对汽车底盘测功机无论在测试精度还是响应时间上都不低于综合性能检测对汽车底盘测功机的要求,所以本文就针对底盘测功测试和验收时可能会出现不符合相关标准的参数进行探讨。
1 驱动力
在相关标准中对驱动力的误差要求都是士1%,由于是静态标定,比较容易满足要求。
2 速度
在相关标准中对速度的误差要求是±0.2 km/h或±0.5%9各个生产厂家采用的速度传感器基本上都是光电编码器,每转输出约2000个脉冲,精度非常高,高于标准要求。如果标定不合格,检查滚筒直径和光电编码器脉冲数设置是否正确。
3 基本惯量
《汽车排气污染物检测用底盘测功机校准规范》(JJF1221-2009)中规定基本惯量允许误差为铭牌标称值的±2%。
底盘测功机基本惯量是通过测量底盘测功机在规定的区间内的滑行时间(加载1和加载2)来间接计算出来的,因此其准确度和重复性取决于3个参数的精度:时间、加载量、速度。《汽油车稳态工况法排气污染物测量设备技术要求》(HJ/T 291-2006)中规定2次加载为13 kW和6 kW,采用恒功率加载,在JJF 1221-2009中规定2次加载为1 170 N和0N,采用恒力加载法。下面以JJF 1221-2009来探讨基本惯量的测试精度和重复性。
底盘测功机基本惯量(DIW)的计算公式为DIW=0.112 5f2-f1)/(1/T2-1/T1 ),其中f1为3次加载恒力F1=0 N时,F1实测值的平均值,关为3次加载恒力F2=1 170 N时,凡实测值的平均值;f2为3次加载恒力F2=0 N时,48 km/h~16 km/h滑行时间的平均值;T2为3次加载恒力F1=1 170 N时,48 km/h~16 km/h滑行时间的平均值。上述底盘测功机基本惯量的计算公式成立的前提条件如下。
(1)2次加载期间测功机内部损耗不变,这样才能够在公式推导过程中消掉测功机内部损耗。
(2)在滑行过程中速度的采样频率和精度足够高。在上述计算公式中默认滑行的区间为48 km/h-16 km/h,而在实际测试时不太可能正好采样到这2个点,只能是尽可能地接近。因些要求采样频率要高,但如果采样频率过高,在采样周期内采到的脉冲数过少,速度的测试精度就变差,所以一般选采样周期为0.05s~0.1 s。假设速度的采样周期为0.1 s,在20.1 s时汽车的速度是40.2 km/h,那么20.15 s时汽车的速度就没有意义了,因为系统只会在20.2s时再次计算速度。
在滑行或其他测试期间,底盘测功机的速度一定和某一时刻相对应,而且这一时刻和采样周期成整数倍关系,也就是说在上述计算公式中T1和T2一定是采样周期的整数倍。可见滑行时间可能有一个速度采样周期的误差。
JJF 1221-2009对底盘测功机基本惯量的相关要求都是以百分比来表述,因些适用于各种汽车排气污染物检测用底盘测功机。HJ/T 291-2006中对底盘测功机基本惯量的相关要求都是以绝对值来表述的,对重型车和轻型车排放检测用底盘测功机,要求标牌上标明的基本惯量与实际基本惯量的误差均为±9 kg,误差小于±1%,明显不合适。
4 变载荷加载滑行
变载荷加载滑行是检验测功机加载精度和响应时间及测功机整体精度的一项测试。在HJ/T 291-2006和JJF1221-2009中均有此项目的要求,但在JJF 1221-2009中对加载的速度区间和时间精度都作了一些变动。
在HJ/T 291-2006中,加载的起始点设为80.5 km/h ,加载功率为3.7 kW,明显不合理,因为重型底盘测功机在80.5 km/h时自身的内部损耗已超过3.7 kW,无法进行测试。
在HJ、T 291-2006中,从72.4 km/h到 16.1 km/h的加载滑行时间的误差要求为+2%,而在JJF 1221-2009中被改为±4%a,这种改变是合理的。从72.4 km/h至U 16.1 km/h的加载滑行时间为0.007 07DIW,约为6.4s,而一个速度的采样周期一般不小于0.05s,接近1%,也就是说这1%的误差是不可避免的,2%的要求自然过高。
在70.8 km/h时的加载功率为5.9 kW,加载力为300 N ,对重型测功机而言,由于有3个甚至4个涡流机,也就是说有3个一4个力传感器,在70.8 km/h时自身的跳动引起力的跳动很容易超过30 N,自然对最终的测试精度和重复性有相当大的影响。因此在JJF 1221-2009的“5计量特性”中加注:以上所有指标不是用于合格性判别,仅提供参考。
5 恒载荷加载滑行
JJF 1221-2009要求恒载荷加载滑行分别选择6.0 kW,12.0 kW作为总载荷THP对底盘测功机功率吸收装置进行设定,进行48 km/h~32 km/h的加载滑行,测试其实际滑行时间和名义滑行时间的差异,误差要求为14%。
名义滑行时间为0.049 38 DIWITHP,假设DIW为907 kg,名义滑行时间分别为7.46s和3.73 s,速度采样周期为0.05s,对于3.73 s的滑行时间来说误差为1.34%。
HJ/T 291-2006要求恒载荷加载滑行的加载值和滑行区间较多,特别是对11 kW的48 km/h-24 km/h的加载滑行,误差要求为2%,明显不合理。
总之,恒载荷加载滑行比变载荷加载滑行要简单,只要底盘测功机基本惯量和内损测试准确,测功机静态和动态力无异常跳动,一般来说容易合格。
6 响应时间
HJ/T 291-2006要求,从制动力阶跃变化时刻起,底盘测功机达到90%制动力的响应时间不大于300 ms,平稳时间不大于600 ms。在HJ/T 291-2006的底盘测功机响应时间测试表中,[c3]是稳定后制动力允许的变化范围,其中1至6项为变化量的4.1%左右,7、8项为2.5%,个人认为是笔误,在JJF 1221-2009中[c3]明确规定为5%。
JJF 1221-2009将[c3]的数据进行了调整,且只要求做第5和第6项,同时规定当以下2个条件同时满足时,记录平均稳定时间。
(1)当300 ms的平均制动力稳定在[c 1]所示的制动力的12%误差范围内。
(2)用于计算制动力均值的300 ms时间段,任意时刻制动力在[c 1]所示的制动力15%范围内。
因此,就第5项和第6项而言,JJF 1221-2009要求要高一些。
JJF 1221-2009要求在第5项和第6项测试时,在相应的300 ms内,任一时刻力的变化量都不能超过19.8N ,这个要求对重型车用底盘测功机来说就比较高了,在40 km/h的速度,重型车底盘测功机自身的跳动量都不容易控制在19.8 N之内。滚筒直径越小对应转速越高,引起的跳动越大。
总之,对汽车尾气检测用底盘测功机而言,控制好自身的跳动和做好系统的控制精度,是使其符合相关验收标准的关键。