測功機在大型車輛動力性能檢測中的應用

林 勍

（汕頭市韓堤車輛檢測有限公司，廣東 汕頭 515031）

前言

汽車驅動功率是汽車動力性能的重要指標和體現。為準確檢測發動機的輸出功率，國內很多專家和學者做了大量的研究，取得很多有益的研究[1-5]。如王建強等構建了汽車動力性檢測模型，通過對驅動和反拖兩種狀態的力學分析，建立了汽車動力性檢測模型[1]。采用反拖法計算驅動輪輸出扭矩和發動機輸出功率，作為汽車動力性評價指標。龔姚騰等研究汽車動力性能檢測方法，設計了一種改進的汽車動力性能檢測方法[2]。廣東省汽車綜合性能檢測站根據GB18565—2016《道路運輸車輛綜合性能要求和檢測方法》、JT/T198—2016《營運車輛技術等級劃分和評定要求》、GBT18276-2017《汽車動力性臺架試驗方法和評價指標》等標準的要求和規范[6-8]，對許多機動車檢測機構都進行了技術升級改造。本文通過對大型車輛檢測線的技術改造，結合三軸六滾筒測功機的應用，分析額定轉速、各種驅動力對大型車輛的驅動功率等動力性能的影響，并進行現場檢測，得到檢測結論。

1 汽車動力性能檢測方法

汽車動力性評價指標是指：1）汽車在發動機最大扭矩工況或額定功率工況時的驅動輪輸出功率；2）汽車在發動機額定功率工況或最大扭矩工況時的驅動輪輪邊穩定車速。雙驅動軸汽車檢測應采用三軸六滾筒式測功機作為檢測設備[8]。

1.1 驅動輪輸出功率檢測

（1）最大扭矩工況檢測

根據車輛參數信息，設最大扭矩工況車速為vM，驅動輪輪胎半徑為r，最大扭矩轉速為nm，變速器傳動比為i，主減震器傳動比為i0，由有最大扭矩車速為：

檢測時，將汽車平穩駛上測功機滾筒，起動逐步加速，使汽車以直接檔的最低車速穩定運轉，然后按上式確定的最大扭矩車速設定速度，測功機進行定速測功；測功機加載，將加速踏板踩到底，等汽車在穩定速度下穩定5s，讀取不少于3s 內測功機測得功率的平均值。

（2）額定功率工況檢測

額定功率工況檢測與最大扭矩工況檢測不同在于：檢測時，起動汽車，將加速踏板踩到底，測功機加載掃描最大功率點速度vp，測功機設置按vp進行定速測功，等汽車在設定速度下穩定5s，讀取不少于3s 內測功機測得功率的平均值。

（3）驅動輪輸出功率檢測

設測功機測得功率為Pg，測功機內部損耗功率為Pe，輪胎滾動阻力消耗功率為Pf，則驅動輪輸出功率P 可按公式進行計算：

其中：

1.2 驅動輪輪邊穩定車速檢測

（1）額定功率工況檢測

首先固定好車輛，待檢測時，在測功機不加載條件下，起動被檢測車輛，逐步加速，選擇直接檔，測取全油門的最高穩定車速，若最高車速超過95km/h，應降低一個檔位，重新測取最高穩定車速va，并按額定車速計算。

然后將檔位掛回確定的檔位，逐步踩下加速板至最大位置，同時測功機恒力加至范圍內穩定3s 測取車速，即為驅動輪輪邊穩定車速vw。

接著計算加載力，設檢測環境下功率吸收裝置加載力為FE、ve車速點達標功率換算在驅動輪上的驅動力為Fe、底盤測功機內阻為Fte、輪胎滾動阻力為Fc、ve車速點附件消耗功率換算在驅動輪上的阻力為Ff、車輛傳動系允許阻力為Ft，則有：

（2）最大扭矩工況檢測

首先固定好車輛，待檢測時，在測功機不加載條件下，起動被檢測車輛，逐步加速，選擇變速箱第3 檔位，測取最大扭矩車速vm。當最大扭矩轉速為一定范圍時，nm取其平均值，當nm大于4000r/min 時，按nm=4000r/min 測取vm。

然后將檔位掛回確定檔位，逐步踩下加速板，使車速超過vm，測功機恒力加至范圍內穩定3s 測取車速，即為驅動輪輪邊穩定車速vm。

接著計算加載力，設FM為檢測環境下功率吸收裝置加載力，則按計算。

1.3 判定方法

①采用最大扭矩工況或額定功率工況下的驅動輪輸出功率評價時，當校正驅動輪輸出功率大于或等于限值，判定該車動力性為合格。

②采用額定功率工況下的驅動輪輪邊穩定車速評價時，當驅動輪輪邊穩定車速vm大于或等于ve時，判定該車動力性合格。

③采用最大扭矩工況下的驅動輪輪邊穩定車速評價時，當驅動輪輪邊穩定車速vw大于或等于vm時，判定該車動力性合格。

2 大型車輛動力性能檢測與分析

2.1 測功機原理介紹

國內大多數的底盤測功機均采用的是電渦流測功器，應用電磁效應原理，定子周圍的勵磁線圈通電產生磁場，轉子在轉盤上產生電渦流，轉子盤產生吸收功率，通過調節輸入電流以控制制動阻力矩大小。圖1 給出了風冷式電渦流式BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機示意圖，能進行整備質量3500kg～20000kg 車輛以最大加速度1.475 m/s 進行加速的瞬態慣量模擬。

圖1 BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機示意圖

BY-CG-1000 底盤測功機采用光電編碼器，控制系統要求響應在0.025Sec 之內。滾筒轉動時，帶動編碼器同步旋轉，產生的脈沖信號傳送至上位機，處理顯示出汽車的瞬時車速，通過渦流機反鎖電流值測量出汽車的速度。

滾筒轉速達到測功速度設定點時，計算機自動向渦流機提供勵磁電流。電渦流繞組產生的磁通量經定子、空氣隙、渦流磁環、轉子形成閉合磁路而產生制動力矩。通過與外殼相連的測力杠桿臂，將力矩值傳給測力傳感器，經上位機處理后，顯示車輪與滾筒切向瞬時驅動力值。

MQL-8201 碳平衡油耗儀負責采集燃油消耗量上傳至上位機，處理顯示汽車的瞬時油耗。

為保證恒速測功，計算機在轉速、電流雙閉環調速反饋過程中，通過控制電渦流機輸入與反饋電流，基于恒速恒扭矩及恒功率控制要求，可計算出汽車驅動輪輸出功率。

2.2 大型車輛動力性能檢測與分析

利用BY-CG-1000 三軸六滾筒底盤測功機動力性能測試裝置，對大型載貨柴油車進行模擬實際道路上的滿載勻速行駛，并測試該柴油車動力性能。本例采用Q1 大型載貨柴油車作為檢測對象，驅動軸空載質量為9203kg，采用BY-CG-1000三軸六筒底盤測功機進行實測，圖2 為檢測現場和油耗實時檢測結果，圖3 給出了大型車輛動力性能檢測實時測功曲線圖。

圖3 大型車輛動力性能檢測實時測功曲線

由實時檢測曲線可以看出：該大型車輛發動機額定功率Pe為248kW，額定車速ve為57.9km/h，輪邊穩定車速60.8 km/h，驅動輪驅動力Fe為12669N，加載阻力FE為8152N，臺架阻力Fte為160N，滾動阻力Fc為813N，傳動系阻力Ff為2003N，發動機阻力Ft為1542N，取功率比系數0.82，功率校正系數0.998，則根據GBT18276-2017《汽車動力性臺架試驗方法和評價指標》，采用驅動輪輪邊穩定車速檢測，由，可算出：驅動輪驅動力和額定車速ve下該車輛發動機額定功率分別為：

綜合以上所述：該大型車輛輪邊穩定車速60.8 km/h，大于額定車速57.9km/h；且在額定車速下發動機功率為203.4kW，小于該車型發動機額定功率248kW，根據動力性能判定方法可知，檢測結果符合車輛動力性能檢測標準。

3 結論

本文通過對大型車輛動力性能的功率檢測，分析了驅動功率與驅動力的關系曲線，主要包括幾個創新點：

①底盤測功機采用電渦流傳感器，通過電磁效應原理獲得準確的瞬時測試數據，具有高可靠性、高準確度的優點。

②汽車動力性能檢測有很多檢測方法，評價指標應根據實際情況進行確定，本文采用驅動輪輪邊穩定車速檢測，具有較小的測量誤差。

③采用三軸六筒底盤測功機，檢測時間短，自動化程度高，非常適合大型車輛檢測線的技術改造。