底盘测功机原理及在汽车维修中的应用实例汽车底盘测功机原理

底盘测功机原理及在汽车维修中的应用实例汽车底盘测功机原理 底盘测功机(Dynamometer)是一种用来模拟汽车在道路上行驶时受到的阻力，测量其驱动轮输出功率、扭矩(或驱动力)以及车辆速度、加速度、滑行等性能的设备。本文将简要介绍底盘测功机的原理、结构及其在汽车维修中的应用。 一、底盘测功机的原理和结构 底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备，它不但可以通过在室内台架上模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性、燃油经济性以及排放性能，同时还能方便地对汽车进行加载从而再现汽车在不同负荷条件下的故障，便于进行诊断。由于汽车在底盘测功机上进行试验时能通过调节不同负荷改变试验条件，使周围环境影响减至最小，同时通过功率吸收加载装置来模拟道路行驶阻力，控制行驶状况，故能进行符合实际的复杂循环试验，同时在所有试验中，车辆又相对于地面保持静止，可连接多种仪器，因而得到广泛应用。如图1所示。 通常见到轻型车所用的底盘测功机主要有以下几种分类方法： (1)按照滚筒数量可分为单滚筒和双滚筒，其中单滚筒底盘测功机，其滚筒直径较大，大约在1000-2500mm左右，制造和安装费用大，但其测试精度高，一般用于制造厂和科研单位；双滚筒式底盘测功机的滚筒直径小，大概为180-500mm，设备成本低，使用方便，但测试精度较差，一般用于汽车使用、维修行业及汽车检测线、站。 (2)按照驱动方式可分为两驱式转鼓和四驱式转鼓，两驱式转鼓价格便宜，可以测量前驱或后驱车辆；四驱式转鼓则价格较贵，不但可测试两驱车辆还可测试全时四驱车辆。 (3)按照用途可分为综合性能转鼓和专用转鼓，其中专用转鼓主要针对某些专用功能而设计制造的，例如专用于进行排放测量的排放转鼓，目前许多城市进行简易工况排放测试的转鼓就属于这类转鼓，其可达最高车速通常在120kmh以下，最大吸收功率在160kW左右，而性能转鼓则可用来对车辆动力性、燃油经济性及排放特性等综合性能进行测试，最高车速通常可达200kmh，最大吸收功率在250kW以上。 (4)另外根据功率吸收装置可分为水力测功机、直流电动机电力测功机和电涡流测功机；根据使用温度不同还可分为低温转鼓与常温转鼓以及根据转鼓表面摩擦系数不同等多种分类方式，在购买时需根据自己的用途进行选择。 维修行业中通常选用两驱双滚筒常温性能转鼓，转鼓直径为218mm，测试速度至少要达到120kmh，吸收功率要在200kW以上，选择带有风冷装置的电涡流测功机，这样不但可以满足ASM简易工况排放法规测试要求，也可用来对车辆进行功率测量、道路模拟及故障诊断，价格也较便宜。 底盘测功机主要由滚筒装置、加载装置(功率吸收装置PAU)、控制与测量装置及其它辅助装置组成。 1 滚筒装置 单滚筒试验台的滚筒直径越大。车轮在滚筒上就越接近平路上滚动，试验精度比较高，但制造和安装费用也高，主要用于制造和科研单位；双滚筒试验台的滚筒直径要小，一般为185400mm，试验精度较低但对试验车的安放要求不高，使用方便成本低，适合于维修企业在进行汽车技术状况检查和故障诊断时使用。 2 加载装置 该装置用于模拟空气阻力、爬坡阻力、滚动阻力及惯性阻力等，使汽车在试验台上的受力情况与行驶在道路上基本一致，加载装置用来吸收并测量汽车发动机经传动系至驱动轮上的牵引力并计算出功率，现在最常用的为电涡流测功器，通过可控硅或变频装置控制电涡流装置吸收汽车发动机发出的功率。 3 控制与测量装置 该装置主要测量的参数包括滚筒轴上的扭矩、转速，并由此计算出功率、车速、行驶距离等。 4 其它辅助装置 比如用于车辆的固定装置、平行滚筒之间用于车辆驶上下测功机的举升装置、前轮自动对中装置以及用于指导司机按照特定曲线驾驶的司机助装置等。 二、维修应用举例 由于各大中城市对在用车排放测试法规的加严，客观上要求在一定加载状态下测试汽车污染物排放的程度，这就需要利用底盘测功机进行ASM(加速模拟稳态工况)加载进行排放测试，又由于车辆复杂程度的提高，许多行驶中的故障和偶发故障必须进行大量路试才可重现，而这受到了道路交通安全和相关测试仪器的连接限制，这也推动了底盘测功机在维修行业中的应用，同时由于电涡流测功机成本的降低，在越来越多的修理企业、大中专院校开始普及底盘测功机。一般测功机都会提供如恒定车速、恒定牵引力、恒定功率、驾驶模拟、发动机功率测量、车速表校准等模块，只是模块名称可能有些不同。 底盘测功机在维修中的应用主要有以下几种： 1 尾气测试 传统的怠速法或双怠速法无法测试车辆在有负载情况下的排放，尤其是NOx与负荷关系很大，北京率先使用了BASM简易工况法对在用车的排放进行检测。对应标准为DB11122-xx在用汽油车稳态加载污染物排放限值及测量方法。BASM指北京稳态加载工况(Bei _g Aeleration Simulation Mode)。分为两个工况5024和2540，前两位数字表示加载的程度，后两位数字表示测试时的车速。BASM5024工况为稳定车速24kmh，BASM2540工况为稳定车速40kmh。 当处理验车尾气不达标故障时，需要根据检测场出具的尾气不合格报告单检查CO、HC和NOx哪一项不合格，然后根据相关原因检查空燃比、燃油修正、点火提前角、汽缸压力、燃油压力等因素，在完成相关维修后，为减少客户返修，提高客户满意度，需要利用底盘测功机和尾气分析仪按照DB11122的要求进行检测，以确定排放是否已达标，维修方案是否成功。 测试时，首先查询该车的整备质量(kg)，整备质量加100kg后称为基准质量RM(kg)。接下来按照规定将车辆固定在测功机上。有些测功机直接带有ASM模块则可直接进入ASM模块开始即可。如果不带此选项，则可进入恒定车速模块，首先进入5024工况，设定目标车速24kmh。车辆热机后逐渐加速至24kmh，使得试验功率(负荷)在Pa5024=RM150(kw)，并稳定在241.6kmh，稳定后开始通过五气体分析仪进行尾气采样，连续10s采样取平均值。如图3所示。 随后进入2540工况，设定车速为40kmh，试验功率为Pa2540=RM180(kW)，稳定后通过五气体分析仪连续10s进行尾气采样取平均值作为排放结果。如果5024和2540两者结果都高于标准限值，则需进一步检查故障原因。 2 发动机功率测量 底盘测功机可通过测量底盘轮边输出功率，并根据一定方法计算出发动机的输出功率，因此底盘测功机也常常被称作 马力机。它是定量分析或检查发动机功率是否满足出厂标准的手段，也是在车辆动力改装过程中经常需要进行检测的。当车辆出现动力不足、功率下降或要证明车辆在经过改装调校后动力有所提升时。一种简单方法是利用秒表、便携式加速度计等设备测量0100kmh加速时间或最大加速度；另一种方法就是利用底盘测功机测量发动机功率。 底盘测功机测量发动机功率属于间接测量，即底盘测功机首先测量车辆全加速过程中的轮边输出功率，然后将车辆推至空挡测量车辆滑行期间传动系统的阻力功率，将阻力功率补偿至轮边输出功率并根据温度、湿度等进行一定修正从而得到发动机功率。图4所示为一辆A5 2.0T车辆经过ABT改装及动力调校前后用底盘测功机测得的发动机功率曲线，从图中可以看出，改装前后发动机功率提升了大约30kW，扭矩提升了近80N?m。图中深颜色线为改装后的轮边功率、发动机功率、扭矩；浅色虚线为改装前的轮边功率、发动机功率、扭矩。 发动机功率测量需要设置较多参数，同时在操作上也有较高要求，由于篇幅有限在此不做细讲。 3 驾驶模拟 底盘测功机另一重要用途就是模拟道路行驶，由于车辆只是在台架上运动从而可以连接各种设备，如油耗计、尾气仪、示波器、压力表等，从而进行油耗测定、排放测定、故障诊断等。这些操作的前提是使车辆在测功机上再现道路上的行驶阻力，通常有系数设定法和多点设定法。因维修行业并不要求太高的精确度，因此可以使用系数设定法来进行阻力设定。即道路阻力用最小二乘法拟合为FR=a+bv+cv2，在测功机上通过设定a、b、c的值控制测功机的吸收功率，系数a、b、c可以根据道路滑行设定，也可由查表法根据车辆基准质量RM查询输入(有些测功机直接输入基准质量可自动生成阻力系数)。 设定好阻力系数后，则可根据故障现象和诊断需要连接其它设备，然后在测功机上“原地”驾驶，尤其可以在客户反应故障的速度段反复试验而不必担心道路交通状况。如客户反应行驶过程中有时挫车，就可以连接油压表、示波器，在客户反应的速度段反复加油减油，观察故障出现时油压是否波动或不足，观察点火能量是否不足或不均匀，尾气是否出现过浓或过稀的征兆。值得注意的是检测时一定要按照厂家规定固定好车辆，特别是对前轮驱动的车辆，车辆前部的固定对安全来讲更为重要，同时注意方向的修正以保证车辆的正确位置。同时由于测功机本身的噪音较大，因此此种方式不适用于检查车辆行驶异响类的故障。