用于油耗检测的多功能底盘测功机解析

随着汽车工业的迅猛发展，能源消耗、交通事故及环境污染对人类的威胁越来越大，因而汽车检测技术的重要性日益突显，各种检测设备也应运而生。作为大型测试设备，汽车底盘测功机可以模拟汽车道路测试的各种工况，完成汽车的经济性测试、动力性测试、油耗经济性能检测、排放性能评价与分析、可靠性试验以及与汽车传动系统有关的专项试验。它在汽车试验研究、产品开发和新车及在用车质量检测中是不可或缺的。使用汽车底盘测功机完成汽车试验及各类型的质量检测与通常的道路试验相比具有试验速度快、精度高、费用低、数据稳定、可比性好等优点。以下将对佛山市南华仪器股份有限公司的一款底盘测功机NHC-03(A)进行介绍。

一、NHC-03(A)底盘测功机的结构及I作原理

NHC-03(A)底盘测功机是佛山市南华仪器股份有限公司研制的一款多功能测功机，如图1、图2所示，主要由台架、滚筒、功率吸收装置、飞轮、举升装置、滑行电机、力和速度传感器等组成。NHC-03(A)底盘测功机的工作原理如下：汽车驱动轮带动测功机滚筒及电涡流制动器转子旋转，由于磁通密度发生变化使转子表面产生电涡流，该电涡流与磁场相互作用产生反向制动力矩，通过测功机滚筒作用于汽车驱动轮，并使电涡流制动器定子绕主轴轴线摆动。该制动力矩通过固定在电涡流制动器定子的杠杆传递给压力传感器，由压力传感器测出瞬时驱动力值。与此同时，底盘测功机的速度传感器测出瞬时的速度值，经计算可得出瞬时的功率信。

底盘测功机控制系统按工况要求设定加载功率或驱动力，由传感器得到实时的加载力或功率，经控制器进行闭环控制，通过调节电涡流制动器的励磁电流来调节制动力（力矩）的大小，从而实现对汽车的精确加载。

二、NHC-03(A)底盘测功机的技术参数与特点

1．技术参数

NHC-03(A)底盘测功机的技术参数如下：①最大吸收功率250kW(70km/h);②最大测试速度130km/h；③滚筒直径216mm；④基本惯量907kg±18kg;⑤风冷式电涡流缓速器作为功率吸收装置；@力值误差±10N或+1%；⑦速度误差±0.2km/h；⑧工作气压0.6—0.8MPa。

2.技术特点

NHC-03(A)型测功机性能和制造工艺可与欧美等进口测功机媲美，其控制系统采用了DSP(数字信号处理器)和工业PC机结合的多级控制方式，应用先进的控制理论和汽车的相关理论精确的对汽车进行加载，具有恒电流、恒速度、恒扭矩、恒功率、路面阻力模拟等控制模式，配有机械飞轮和电惯量模拟系统，可以准确地模拟汽车在路面行驶的各种工况。该测功机还配有变频调速系统，可进行各种台架内部滑行试验、台架内部损耗测量等，其主要特点如下。

(1)采用风冷式点涡流制动器作为功率吸收装置，表面采用特殊防腐处理工艺并配有辅助散热风扇，性能可靠。

(2)滚筒表面采用滚花及特别硬化处理工艺，经久耐磨，附着系数大及稳定。

(3)力传感器及速度传感器均选用进口国际品牌，质量更可靠。

(4)举升装置采用气动举升方式，气囊、气动元件等选用高品质品牌，维护简单，安全可靠，效率更高。

(5)采用控制系统与机械台架一体化的紧凑式设计，提供标准RS232通信接口以及力和速度传感器的模拟量输出接口。只需外接RS232接口通信线即可联机工作，具有集成度高、可靠性好、维护简单等优点。

(6)采用高速DSP(数字信号处理器)和业内领先的控制理论对整机的运行进行实时数字化控制，具有控制精度高、响应时间快等优点。

(7)关键部件全部设计过压保护、过流保护、超温保护等自保功能，确保设备长期可靠运行。

(8)接线及接管采用工业现场控制标准化集中式系统的布线布管工艺，防护性好、可靠性高、维护更方便。

三、NHC-03(A)底盘测攻机的使用

NHC-03(A)型底盘测功机是一款多功能、多用途的测功机，可以用以汽车动力性能检测、工况法尾气排放检测和碳平衡法油耗检测等。

1．汽车动力性能检测

底盘测功机可根据GBT18276-2000《汽车动力性台架试验方法和评价指标》的要求对汽车动力性能进行检测，检测项目如下。

(1)驱动轮输出功率：①可进行驱动轮输出功率的试验，测量汽车底盘在各种车速下的输出功率，并绘制出功率——扭矩——速度曲线；②可进行驱动轮输出功率的检测，可测量额定扭矩或额定功率工况下的驱动轮的输出功率。

(2)最高车速测量：由底盘测功机模拟道路阻力和迎风阻力，测量车辆在道路行驶时能够达到的最高车速。

(3)加速性能检测：底盘测功机模拟道路阻力、迎风阻力和加速惯量，测量出汽车各区间的加速时间，并绘制出加速性能曲线。

(4)滑行距离和时间检测：底盘测功机模拟道路阻力、迎风阻力，由机械飞轮模拟滑行的惯量，测量出汽车各区间的滑行时间，通过精确的数学模型对测量结果进行修正，并绘制出速度—时间曲线。

(5)车速、里程表检测。

2．机动车简易工况法排放检测

为了与国际排放法规体系接轨，尽早解决我国在用汽车的尾气排放检测问题，我国于2005年7月1日开始实施GB18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》和GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放眼值及测量方法》。这两个标准对汽油车的稳态加速模拟ASM法、简易瞬态VMAS法及柴油车加载减速Lugdown法的测试方法进行了规定。

NHC-03(A)底盘测功机适用于以上标准中提到的ASM、VMAS和Lugdown工况法排放检测，完全符合以上两标准对测功机的要求。该测功机分别与五气废气分析仪、流量分析仪、不透光度计配合，便可实现ASM、VMAS和Lugdown工况法排放检测。采用工况法排放检测时，被检车辆被置于底盘测功机上，由测功机按照以上标准的要求给车辆施加一定的载荷，让车辆按照一定的车速工况运行，模拟车辆实际行驶时的车况。由于采用了测功机进行加载来模拟路面，这样能够比较真实地检测出车辆的排放状况。

3．机动车碳平衡法油耗检测

目前国内综合性能检测站仍采用油耗仪测量法，确定燃油消耗的多少。此法要在发动机供油系串接油耗仪，要拆、装油管，费事、费时且不安全，不适于检测现场应，加上现行的营运车辆燃油经济性限值标准可操作性差。尽管检测站有油耗仪等燃油经济性检测的成套设备，营运车辆年审、年检时，都免检燃油经济性。国标GB/T18566-2011《道路运输车辆燃料消耗量检测评价方法》于2012年3月1日实施，在该标准中明确提出了采用碳平衡法进行油耗检测。

碳平衡法是根据测得的燃油燃烧前、后的碳质量，通过计算确定燃油消耗量的方法，因此不用在供油管路串接传感器，能实现汽车燃油经济性的不解体检测。汽车燃油是c(碳)、H（氢）化台物的混合物，经燃烧后便生成不同量的co、C02、CH。、H20(包括气态和液态)及NO。等物质。根据质量守恒定律，燃油在发动机中燃烧，不论燃烧状况如何，燃烧后生成物中的碳质量总和等于实验时所消耗燃油（燃烧前）的碳质量总和。这就是碳平衡法测定汽车燃油消耗量的理论依据。

进行碳平衡法油耗检测时，被检车辆被置于底盘测功机上，由测功机按照国标GB/T18566-2011的要求给车辆施加一定的载荷，让车辆按照一定的车速工况运行，模拟车辆实际行驶时的车况，同时碳平衡油耗仪对被检车辆排放的碳进行测量。

碳平衡法油耗检测的准确性与底盘测功机加载的精确性有非常大的关系。NHC-03(A)型测功机具有非常高的加裁精度，扭力控制精度可达到10N，功率控制精度可达到0.2kW，惯置模拟精度可达到2%，非常适合于碳平衡法检测油耗用。

（供稿：佛山市南华仪器股份有限公司刘伟力）