汽车多功能台的的检测原理和试验分析

目前，我国的汽车检测设备功能单一、价格高、占地面积大，很难适用于汽车维修厂和开发西部地区汽车检测站等。为此，佛山分析仪器厂在结合几个发明专利的基础上，开发出专利产品汽车多功能检验台。在该检验台上可完成需在四个检验台上进行的车速表、称重、制动性能和动力性能检测。本文将对该产品的结构、原理和试验进行介绍。1. 检验台的结构该检验台以中心线对称，由相同的左右两部分组成，图1为检验台结构原理图。当车轮在托板11上停定时，下面的称重传感器可称出左右轮重。当活动离合器3、7与固定离合器6、8结合时，该检验台是一个反力式滚筒制动检验台，当他们脱开时，该检验台就是一个车速表检验台和惯性式底盘测功机。2. 检验台的检测原理车速表、轮重、制动性能的检测原理与单性能检验台的检测原理一样，在此不作介绍，以下重点介绍在该检验台上进行汽车动态输出功率的检测原理。检测过程：汽车在检验台惯性底盘测功机的状态下，挂上规定挡位（一般为次直接挡）后，在25km/h左右车速后，急踩油门到底，并稳定在最大油门位置，测量各车速点的瞬间加速度a1i, 直至超过汽车发动机额定工况点。然后松油门、挂空挡，系统自由滑行，测量各车速点的减速度a2i。根据F=ma, 即可求得汽车各车速点的动态输出功率和损耗功率。要准确地检测功率P值，必须要有准确的m值，我们采用几种发明专利方法，通过大量的试验，寻找到各种车型的惯量与前轴重的规律。21采用发明专利增减惯量检测汽车惯量、阻力、和功率方法，先检测一个惯性飞轮的车速阻力曲线，用万向连轴器把检验台左右两部分连接起来，并在检验台飞轮一端装上电机，反拖至一定车速后，断开电机，分别脱开和结合另一端飞轮两次自由滑行，可检测以下各种状态下的系统当量惯量和阻力功率。a. 可得到检验台的当量惯量m1和阻力功率Pi。b. 各种车型系列典型车辆空挡增减惯量两次滑行，可得到该车型系列底盘传动系的当量惯量m2。c. 拆掉汽车的气门或火花塞、喷油器，汽车在检验台上挂上挡位，结合离合器，电机反拖系统至一定车速后断开电机，增减惯量两次滑行可得到该车型系列在该挡位的发动机和底盘传动系惯量之和m3。通过试验得到各种系列车型的m2、m3以及前轴重G1，用多项式回归找到m=f(G1)的回归方程并输入计算机。任意车型检测时，称出G1，即可得到该车辆的m2和m3。22采用发明专利惯性台试验测汽车功率方法可检测以下功率：a. 以a1i和惯量m1来计算，可得到汽车在该检验台上的底盘动态输出功率P1。.b. 以a1i和惯量m1+m3来计算，可得到汽车底盘输出功率P2I。c. 以a2i与惯量m1+m2来计算，可得到传动系统损耗功率P3I。d. 发动机输出净功率Pei=P2i+P3I。2.3采用发明专利滑行标定检测汽车底盘传动系效率方法，可得该车辆在检验台上的车轮与滚筒阻力功率Pfi和检验台阻力功率Pi，汽车底盘传动系效率=1-(P3i-Pfi-Pi)/Pei。检测的误差分析：国产五吨货车的m3占整个检测系统惯量（m1+m3）的15%，实际惯量m3与试验建立的回归方程计算值误差一般在15%以内，则检测最大惯量误差=0.150.15=2.25%，这种误差是允许并可以接受的。3与现有检测功率方法的区别（见图2）图2中曲线A为动态功率曲线，曲线B为发动机外特性功率曲线，曲线C为传动系统损耗功率曲线。在汽车多功能检验台上，当发动机转速为n1时急踩油门到底并稳定在最大油门位置，在变化的油门、传动系阻力和恒定的惯量作用下，发动机在开始动态升速过程n1n2阶段，功率变化是很复杂的，并且远小于发动机的稳态输出功率。但在一定时间后（n2以后），其动态曲线A接近发动机外特性曲线B，当达到n3时车速稳定并达到试验台上最高车速。该检验台与无外载测功的区别在于：前者有外载负荷，检测时间较长，并在油门相对稳定的n2n3范围内测量，受操作等影响较少，在n2n3内分成许多车速区间可得到曲线，精度高，重复性好。而后者检测时间短、重复性差，而且只有一个标定的等效值。该检验台与加载式底盘测功机上稳定测功的区别在于：前者能检测汽车各部分的动态输出功率和损耗功率。更完善地反映了汽车的动力性能。而后者目前只能测量出汽车在底盘测功机上的指示功率，检测值没有反映汽车任何一部分的输出功率，所测功率并非真正的汽车底盘输出功率。该检验台与现有的惯量测功方法不同。现有的惯量测功方法是采用大车速范围的宏观检测，如测量从车速30km/h至60km/h的加速时间，其中包括了n1n2的部分变化功率，反映的是较大两车速之间的平均功率，没有与车速点联系起来。既没有考虑发动机惯量和汽车底盘传动系惯量，也没有检测传动系损耗功率，检测值的意义不明确。4. 对一台汽油车和一台柴油车的试验结果分析如下：称重、制动性能、车速表、动力性能四大性能检测共需时间大约为5分钟左右，比目前检测站所用单台设备全自动检测减少时间60%，减少占地面积70%。汽油车三挡测功数据表V54.763.9169.0472.7575.11P237.7643.2845.9946.8943.87P37.639.7510.9111.7112.85Pe45.3953.0356.958.656.72汽油车二挡测功数据表V44.3548.1351.7456.8258.14P246.6148.1749.9350.7641.92P36.357.067.908.788.41Pe52.9655.2557.8359.5450.33重复性试验：汽油车最大发动机输出功率。第一次为59.2kW，第二次为58.6kW，重复性误差为=（59.2-58.6）/58.6100%=1.0%。柴油车最大发动机输出功率，第一次为49.48kW，第二次为50.21kW，=（50.21-49.48）/49.48100%=1.48%。同一车辆不同变速挡位，m3是不同的，挡位越低，m3越大，不同挡位的P2i和P3i检测值不同，但Pei的最大值基本相等。试验结果参见下表和图3、图4。柴油车三挡测功数据表V44.4647.250.3351.7753.08P243.444.7644.1842.1237.6P34.324.705.305.465.61Pe47.7249.4649.4847.5843.21油车四挡测功数据表V65.070.375.279.2783.1P236.740.241.542.126.13P35.86.16.77.58.2Pe42.246.348.249.634.33由上表和上图可知：三挡最大功率车速点为V=72.75km/h，P2=46.89kW，P3=11.71kW，Pe=46.89+11.71=58.6kW。二挡最大功率车速为V=56.82km/h，P2=50.76kW，P3=8.78kW，Pe=50.76+8.78=59.54kW。同一汽油车不同挡位所测发动机动态最大输出功率误差：=（59.54-58.6）/58.6x100%=1.6%。由上表和上图可知：四挡最大功率车速点为V=79.27km/h，P2=42.1kW， P3=7.5kW，Pe=42.1+7.5=49.6kW。三挡最大功率车速点为V=50.33km/h，P2=44.18kW，P3=5.30kW，Pe=44.18+5.30=49.48kW。同一柴油车不同挡位所测发动机动态最大输出功率误差：=（49.6-49.48）/49.48x100%=0.24%。