【doc】汽车底盘测功机反拖测试系统及飞轮组装置检测,试验,测试,反拖系统,飞轮组,飞轮系统,检测系统,反拖测,底盘测功机,检测汽车

　　吉林大学何风江王建强苏建潘洪达【abstractJTbevehiclecha~isdynamometerisarigtesteqttipmentrentirevehicles.Butbecausediffe~ntnreasuringconditionsandvariousclassificationstandardsforflywheesetsofchassisdynamometer.theIferencevalueof【幅lresultsoftheaccelerationper[ormaneeisdegraded.Bycreatingversedraggingsystemonthebasistbeprese~chassisdynamometerattdscientificdesign[fflywheelsetsm0preciousmeasurementsofenginep~werarcrealized.andtheaimtoidentifytechnicalconditions(engineanddfivelrainisreached.MatchflywheelsetsisalSOdescribedindetail【摘要】汽车底盘测功机是整车台架试验设备,但由于检测条件的不同,以及底盘测功机匹配的龟轮系统存在各种分级标准,降低丁汽车动力性检测结果的参考价值～本文通过在现有的底盘测功机上建立反拖系统和对飞轮组的科学设计,实现对发动机功率较准确的检测,从而达到辨识发动机和传动系技术状况的目的.对飞轮组匹配也做较详尽的论述Topicwords:Chassisdynamometer,Measuringandtestingtechniques主题词:底盘测功机测试技术中图分类号:U467l2文献标识码:A文章编号:1000—3703(2001J12—0018—03引言汽车底盘测功机是室内大型的汽车试验设备,反拖测试系统可用来测试汽车传动系以及车轮在滚筒上旋转所损耗的功率,从而准确测量发动机的输出功率,对汽车动力性进行真实评价.底盘测功机飞轮系统的作用是:利用其转动惯量模拟汽车加速阻力实现对加速能力的测试;储存汽车行驶时的动能实现对滑行距离的测试,并据此判断汽车传动系及行驶系统的阻力;模拟汽车道路行驶时的惯性质量,实现汽车在多工况下的排放检测.用底盘测功机评价汽车动力性时,发动机功率在动力传递过程中主要有四部分损失,即汽车传动系损耗功率,轮胎在滚筒上滚动阻力损耗功率,轮胎打滑损失功率,测功机机械摩擦损失功率若是风冷式测功机还有风扇损失功率等.传动系损耗功率可利用传动系的传动效率来估算.轮胎打滑损失功率可通过在前后滚筒上各安装一速度传感器测出,测功机机械摩擦损失功率可通过实验测出的滚筒与速度之间的变化曲线求得,但轮胎滚动阻力损耗功率因轮胎直径,轮胎结构,轮胎花纹,轮胎气压等不同而很难求知.所以利用直接计算的方法难以评价发动机的真实动力性.另一种评价发动机动力性的方法是比较法,即在某一型号的底盘测功机上,用标准车(经过走合的新车)进行测试,同一型号的标准车不少于l3辆,取其测量结果的平均值作为参照值,将其它同型号车辆驱动轮输出功率的检测值与参照值进行比较,以判断发动机和传动系的技术状况很显然,这种方法困我国的车型较多,无法取得每种车型在各种测功机上的参照值,使得检测线上对汽车动力性的检测有名无实所以在底盘测功机上添加套反拖测试系统,可使目前汽车动力性检测中存在的问题得以较好地解决.在对汽车加速能力,滑行距离,多工况排放等项目进行检测时,根据被测车型在道路运行时的惯性质量确定测功系统转动惯量的方法一般有两种,一是飞轮系统,二是电模拟惯量随着电子技术的发展,一些底盘测功机上已匹配有电模拟惯量系统,』由于我国电模拟惯量系统还不成熟,且价格昂贵,所以太部分底盘测功机仍配备飞轮系统.然而目前飞轮系统惯性质量的分级方法没有统一标准,致使飞轮组结构各种各样,这些设计对测功机在检测线上使用时都不尽合理,所以如何科学地确定飞轮系统的转动惯量对检测精度具有至关重要的意义.底盘测功机反拖测试原理所谓反拖系统是在原有的水力测功器或电涡流测功器式的底盘测功机上加装驱动电机,由电动机带动功率吸收装置,滚筒,车轮以及汽车传动系进行旋转,最终测量电动机输出功率的一种装置其测试原理是:在正驱动情况下,发动机输出功率可表示为:p=p+Pf+p+p+Pi+P,式中,为发动机输出功率;只为汽车传动系损耗吉林省科委资助项日(吉科合字第19990507汽车技术试验?测试功率;Jpr为驱动轮在滚筒上克服滚动阻力损耗功率;.为底盘测功机传动机构损耗功率;P为风冷测功器风扇消耗功率:P为驱动轮和滚筒打滑损失功率;为测功器口驶收功率.为测出测功器吸收功率以外的其它功率,利用反拖法.在同一测试条件下(如同一转速),测出电机输出功率,困反拖时传递功率比较小,不存在打滑功率损失,所以可近似认为=+十P.+P,则发动机的输出功率=P++,可通过公式=?(一)求出.n为滚筒与车轮之间的作用力,V,,分别为前后滚筒速度,这些参数都可直接测出.所以利用这个原理评价发动机的动力性就可满足国家标准中规定的检测要求.但在汽车动力性测试中,因汽车正驱动与反拖时各种损耗功率有微小差异,若科研院所进行更精确的测量,可利用参考文献【2】所述方法进行.惯性飞轮组分级方法汽车底盘测功机对汽车加速时间,滑行距离,排放检测的测试精度首先取决于飞轮系统,滚筒机构及其它旋转部件的旋转动能是否与路试时汽车在相应车速下的动能相一致.根据动能一致原则所需飞轮系统转动惯量为:一讯+Jk—j为汽车质量,r为车轮滚动半径,为前车轮转动惯量,为滚筒转动惯量,为滚筒与车轮间速比,为加载装置转子转动惯量,为加载装置转子与滚筒问速比,为飞轮与滚筒问速比.对飞轮系统转动惯量J的分配方法直接影响着测量精度和飞轮的个数,所以根据实际情况科学地确定每一个飞轮的转动惯量至关重要.3.1国外分级方法目前,各国仍沿用按车辆基准质量分级,查表得出底盘测功机的当量惯量设定值的方法.具体做法是把车辆按质量分成不同的等级,使用法规指定的底盘测功机,列出不同等级质量的汽车在该型号底盘测功机上所应配备的当量转动惯量,使用时查表获得当量惯量设定值.当前,美国排放检测使用的ASM系统只配有一个飞轮,使用时,通过大量实验搿出测功经验公式,并对具体使用方法作了详细规定,其他欧洲国家或日本,虽然分j,不同的质量等级,但绝大多数情况下的当量惯量设定值与上述原则确定值仍存在较大的偏差2oo1年第123.2国内分级方法目前国内惯性飞轮组的分级方法也投有统一规定,所以出现了不同的分级方法和布置结构飞轮组分级常的有两种方法第一种分级方法是根据质量相近的被测车型,设计出槲应转动惯量的轮这种方法因针对某一一车型设飞轮组,所以模拟精度比较高,飞轮个数也鞍少一但方法只能满足某一车型的检测要求,可作为单一车型科研使用,而无法在榆测线上使用 第二种分级方法是根据被测车型质量范围m ～‰…由公式(1)确定所需飞轮组模拟转动惯量范 围J…～J….用一常用飞轮Jf 来模拟汽车平移质 量‰…剩余质量Am=m…一‰用公比为2 比数列的分级方法分成若干可自由结台的飞轮组.最终就可用常用飞轮与自由结合飞轮』的组 合来模拟各种车型的平移惯量. 3.3 第三种底盘测功机飞轮系统分级方法 汽车检测线上被检车辆的车型多种多样,平移 质量千差万别.根据这种情况,飞轮组的分级应遵循 三个原则:一是能满足最大可测汽车的转动惯量;二 是模拟精度能满足最大误差要求;三是在模拟精度 相同晴况下设计飞轮数应尽可能少.对飞轮系统采 用二分法的原理进行分级可实现这样的目的其具 体分级方法是:根据被测车型的最太平移质量m…, 由公式(2)计算需要模拟的最大转动惯量J…,则第 级飞轮的转动惯量定为…第二级飞轮的转11 动惯量定为,,第三级飞轮的转动惯量为o J…,?…?直至满足测量精度要求.对每种车型的检 测可用飞轮组的合理组合来实现.可以证明,在模拟 汽车最大平移质量和色轮数都相等的情况下,这种 分级方式对各种各样车型测试精度镀高. 检测线上可使用的第=,三种飞轮分级方法比较假设飞轮组设计成可模拟汽车的最大转动惯 量为,～,飞轮个数为n.若采用第二种使用常用飞 轮的分级方法,设常用飞轮魄量为,必有0』 J 否则常用飞轮无法满足最小质量的车辆检 测,同时设这种分级方法误差为AJ,.又根据实际情 况,最小车辆平移质量m…小于最大车辆平移质量 ‰的二分之一,所以其当量转动惯量也存在关 系:^(;第三种使用二分法原理进行分级,没有常用飞轮,设误差为A.现在证明A 试验?测试J…=+{{一上)+{J 因有关系o^J所以:J,一0 第三种分级方法比第二种分级方法检测精度 所示,底盘测功机反拖系统和飞轮组装置是在底盘测功机基础上改装而成.整车动力性评 价系统基本结构由测功系统,反拖系统,飞轮组装置 及显示系统组成测功系统由测试滚筒,支撑滚筒, 机械框架,加载装置和测量系统等组成.反拖系统 由反拖电机,力传感器,前后滚筒速度传感器,变频 调速器(控制反拖电机的起动及加速)等组成.飞轮 组装置由各级飞轮,支撑装置,电磁离合器,传输皮 带,联轴器等组成.显示系统由仪表,控制电路等组 反拖式底盘侧功机及飞轮组立体模型图l_功率吸收器2 测力传感器3 谴转盘4.速度传感器5 电磁离台器6 飞轮组支撑框架 7.飞轮组8.支撑框架9 反拖电机10 感器I1.皮带J2支撑滚筒I3.测试滚筒 底盘测功机的测试滚筒一端装有功率吸收器, 滚筒另一端经联轴器与反拖电机相联,又经牙嵌式 电磁离台器和多楔皮带与飞轮组相联反拖电机可 驱动滚筒,车轮和传动系等部件的旋转,测出电机输 出功率,最终测出在测功状态下各传动部件消耗功 率的大小飞轮组装置在反拖电机的一侧,通过多楔 皮带和测功机测试滚筒相联.利用反拖系统和飞轮 组装置最终实现综合评价发动机动力性的目的. 飞轮组装置设计原则:一是根据二分法确定飞 轮的转动惯量及飞轮组的个数:二是在飞轮组装置 整体结构允许的情况下,转动惯量相同的飞轮尽量 设计成大直径,这样可减小飞轮的质量;三是大转动 惯量的飞轮应尽量布置在飞轮组的两侧,以减小飞 轮轴的弯矩变形;四是整个飞轮组的飞轮直径设计 成三种或四种,便于加工和布置. 按上述原则,若最大被测车质量为10t,分为8 级飞轮的最小分级增量误差为39.06250kg,分为9 级飞轮的最小分级增量误差为19.53l25,即足以 满足各种测试标准对模拟质量精度的要求. 反拖式底盘测功机工作过程首先,发动机在正驱动方式下进行测功,即功率 吸收器控制在发动机最大输出扭矩点时的转速(该 转速较低,易测),发动机驱动测功机滚筒及功率吸 收器运转,油门开至最大,测出功率吸收器吸收功率 .在同一转速下,利用反拖电机带动滚筒及传动 系运转,测出电机输出功率,利用前后滚筒的速 度传感器和测力传感器测出,最终由前述公式计 算出发动机的输出功率.测试加速性能时,根据被检