汽車動(dòng)力性檢測(cè)存在的幾個(gè) 重大問題(圖)

汽車動(dòng)力性檢測(cè)主要是檢測(cè)汽車底盤輸出指示功率，即汽車和底盤測(cè)功機(jī)整個(gè)系統(tǒng)處于相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)的渦流機(jī)指示功率。目前我國在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行汽車動(dòng)力性檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性太低，重復(fù)性也太差，為此我們進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)和分析，認(rèn)為存在以下幾個(gè)重大問題：
 
★ 底盤測(cè)功機(jī)恒速控制的數(shù)學(xué)模型極不完善。
 
★ 缺少汽車和底盤測(cè)功機(jī)整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)的穩(wěn)態(tài)判斷方式。
 
★ 沒有對(duì)動(dòng)力性檢測(cè)值進(jìn)行修正（不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的修正）。

1、 恒速控制的數(shù)學(xué)模型

 底盤測(cè)功機(jī)渦流機(jī)的加載控制方式通常有恒速控制方式、恒力控制方式和恒電流控制方式等。從安全性和可靠性等方面考慮，在動(dòng)力性檢測(cè)中通常采用恒速控制方式，所以，恒速控制的數(shù)學(xué)模型是底盤測(cè)功機(jī)最重要的性能之一。有些底盤測(cè)功機(jī)的恒速控制數(shù)學(xué)模型，無法使整個(gè)系統(tǒng)的車速穩(wěn)定在設(shè)定車速點(diǎn)的規(guī)定范圍內(nèi)，有些在設(shè)定的車速點(diǎn)較大范圍內(nèi)進(jìn)行無規(guī)則或者有規(guī)則的波動(dòng)；有些達(dá)到設(shè)定車速點(diǎn)時(shí)間過長，造成檢測(cè)時(shí)間長，風(fēng)冷渦流機(jī)易過熱；有些渦流機(jī)的自動(dòng)加載使系統(tǒng)產(chǎn)生急制動(dòng)現(xiàn)象，瞬態(tài)加載力遠(yuǎn)大于汽車輸出驅(qū)動(dòng)力；有些底盤測(cè)功機(jī)采用前后兩個(gè)長滾筒式，較大地增加了系統(tǒng)當(dāng)量慣量，造成了恒速精度高的假象，使檢測(cè)值大大提高，甚至超過發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率。現(xiàn)將我國某一知名品牌底盤測(cè)功機(jī)的有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表1所示：

 
試驗(yàn)車型為國產(chǎn)五十鈴柴油貨車，分別由甲、乙、丙、丁4個(gè)司機(jī)操作，掛次直接擋，先檢測(cè)柴油車在底盤測(cè)功機(jī)上的最高車速Vm,計(jì)算機(jī)自動(dòng)按85％Vm的車速點(diǎn)作為汽車底盤輸出最大指示功率相應(yīng)的車速進(jìn)行恒速控制檢測(cè)，每0.2s取樣一次。
 
由表1中的檢測(cè)原始數(shù)據(jù)可知，最大瞬態(tài)減速度的絕對(duì)值大于10km/h/s,渦流機(jī)最大制動(dòng)力為494N，是恒速點(diǎn)制動(dòng)力的1.49倍。由于自動(dòng)控制的渦流機(jī)制動(dòng)力較大于汽車驅(qū)動(dòng)力，使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的減速度，出現(xiàn)急制動(dòng)現(xiàn)象。在該底盤測(cè)功機(jī)進(jìn)行動(dòng)力性檢測(cè)時(shí)，出現(xiàn)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車傳動(dòng)系的現(xiàn)象，從而造成檢測(cè)站對(duì)較舊的、車況較差的在用車不敢進(jìn)行動(dòng)力性檢測(cè)。所以，恒速控制數(shù)學(xué)模型好壞，不僅影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性，更重要的是會(huì)影響合理性和安全性。考慮到恒速控制加載的平穩(wěn)性和安全性，系統(tǒng)的瞬態(tài)加速度不宜超過3km/h/s.

2、系統(tǒng)平衡的穩(wěn)態(tài)判斷方式
 
在恒速控制動(dòng)力性檢測(cè)中，只有當(dāng)汽車和底盤測(cè)功機(jī)整個(gè)系統(tǒng)在設(shè)定車速點(diǎn)附近處于相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)，所檢測(cè)的渦流機(jī)指示功率才能代表和反映該車速點(diǎn)汽車底盤輸出指示功率。平衡狀態(tài)的表現(xiàn)形式有以下幾種：瞬時(shí)車速在設(shè)定車速點(diǎn)附近；渦流機(jī)加載力變化較小；渦流機(jī)加載功率變化較小。在設(shè)定車速點(diǎn)附近各點(diǎn)的瞬時(shí)加速度較小；由于目前國內(nèi)底盤測(cè)功機(jī)尚無穩(wěn)態(tài)自動(dòng)判斷方式，在《底盤測(cè)功機(jī)上柴油車快速測(cè)功方法》發(fā)明專利中，提出了采用精度控制取樣和判斷的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)方式，以進(jìn)行汽車底盤輸出指示功率檢測(cè)。按設(shè)定的時(shí)間間隔Δt取樣，當(dāng)連續(xù)若干個(gè)取樣點(diǎn)的車速波動(dòng)在設(shè)定車速點(diǎn)δ1范圍內(nèi)，或者制動(dòng)力波動(dòng)小于δ2，或者功率波動(dòng)精度小δ3，同時(shí)，各相鄰兩點(diǎn)的加速度的絕對(duì)值小于某一規(guī)定值a，計(jì)算機(jī)可自動(dòng)判斷該若干個(gè)點(diǎn)屬于穩(wěn)態(tài)檢測(cè)，取該若干個(gè)點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為該恒定車速點(diǎn)的功率檢測(cè)值。可采用單參數(shù)精度控制，也可采用任意兩個(gè)參數(shù)或兩個(gè)以上參數(shù)組合的精度控制。顯然，越多的參數(shù)精度控制，穩(wěn)態(tài)檢測(cè)判斷的精度越高，檢測(cè)時(shí)間可能相對(duì)長些。
 
表中原始檢測(cè)數(shù)據(jù)，精度控制采用3個(gè)連續(xù)點(diǎn)判斷，兩個(gè)參數(shù)組合控制，車速在設(shè)定車速點(diǎn)的±0.5km/h范圍內(nèi)，渦流機(jī)制動(dòng)力變化在5％以內(nèi)，取3個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值作為功率檢測(cè)值，P1=43.2kW,  P2=44.3kW,  P3=42.7kW,  P4=42.3kW，重復(fù)性誤差δ=(44.3-42.3)/42.3=4.7％，重復(fù)性不理想，可通過試驗(yàn)，尋找到適合于該恒速控制數(shù)學(xué)模型最佳控制數(shù)組合。

3、指示功率檢測(cè)值的修正
 
汽車在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行動(dòng)力性檢測(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的最大不同在于，兩者的系統(tǒng)當(dāng)量慣量相差很大。動(dòng)力性檢測(cè)的系統(tǒng)平衡是相對(duì)的，必然存在系統(tǒng)的加速度，這種加速度的存在對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和臺(tái)架較小的當(dāng)量慣量來說，所造成的檢測(cè)誤差可能很小，可忽略不計(jì)。然而，對(duì)于汽車和底盤測(cè)功機(jī)的較大的系統(tǒng)當(dāng)量慣量來說，這種檢測(cè)誤差不可忽略不計(jì)。因此，在《汽車多功能模擬加載檢測(cè)裝置》發(fā)明專利中提出，在采用精度控制取樣穩(wěn)態(tài)判斷的同時(shí)，應(yīng)對(duì)汽車底盤輸出指示功率值進(jìn)行修正。

 在這若干個(gè)穩(wěn)態(tài)取樣檢測(cè)點(diǎn)之中，每兩個(gè)點(diǎn)之間仍然有一定的加速度，這種不平衡造成的檢測(cè)誤差與系統(tǒng)的加速度和當(dāng)量慣量成正比。假設(shè)連續(xù)若干個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)值符合精度控制要求，以該若干個(gè)點(diǎn)的平均車速V和平均加載力F來計(jì)算功率，同時(shí)，以該若干個(gè)點(diǎn)每兩個(gè)點(diǎn)之間加速度代數(shù)和的平均值a、平均車速V和系統(tǒng)當(dāng)量慣量（m2+m3）來修正檢測(cè)值，修正后的汽車底盤輸出指示功率檢測(cè)值為Psi。
 Psi=F.V/3600+(m2+m3)·a·v/3600  
 m2——底盤測(cè)功機(jī)的當(dāng)量慣量(kg)
 m3——汽車規(guī)定擋位動(dòng)力傳動(dòng)系(含發(fā)動(dòng)機(jī))當(dāng)量慣量 (kg)
 
當(dāng)減速時(shí)a為負(fù)值，渦流機(jī)加載力大于驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)減小功率來修正；當(dāng)加速時(shí)，a 為正值，渦流機(jī)加載力小于驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)增加功率來修正。修正由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。通過試驗(yàn)可得：底盤測(cè)功機(jī)當(dāng)量慣量m2≈640kg，五十鈴系列車型的m3≈195kg, m2+ m3=835kg,由此可得系統(tǒng)慣性功率P1j=1.95kW,P2j=3.95kW,P3j=
2.48kW,P4j=0.99kW,可得修正后的功率值，P1=41.3kW,P2=40.4kW,P3=
40.2kW,P4=41.3kW,未修正的最大誤差為3.95/40.4=9.8%，修正后重復(fù)性誤差為（41.3-40.2）/40.2=2.7%.

 如果在國內(nèi)另一知名品牌的底盤測(cè)功機(jī)上，滾筒直徑相同，采用前后兩個(gè)長滾筒結(jié)構(gòu)型式，則底盤測(cè)功機(jī)當(dāng)量慣量相應(yīng)增加約300kg。假設(shè)穩(wěn)態(tài)控制精度一樣，如不修正，檢測(cè)誤差更大。如加上主滾筒軸上的慣性飛輪，動(dòng)力性檢測(cè)失去意義。

4、選擇和使用底盤測(cè)功機(jī)的幾點(diǎn)建議
 
上述動(dòng)力性檢測(cè)存在的幾個(gè)重大問題，主要是由我國底盤測(cè)功機(jī)目前技術(shù)水平較低所造成。各廠家的底盤測(cè)功機(jī)的技術(shù)參數(shù)僅有幾個(gè)外形尺寸參數(shù)等，根本無法反映出產(chǎn)品的技術(shù)水平。作為用戶，如何選用底盤測(cè)功機(jī)，提幾點(diǎn)參考意見：
 
（1）底盤測(cè)功機(jī)宜采用低速大扭矩的渦流機(jī)。如選用適宜發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的高速小扭矩渦流機(jī)，很難與底盤測(cè)功機(jī)要求進(jìn)行良好匹配，容易造成較低速時(shí)渦流機(jī)制動(dòng)力小于車輛驅(qū)動(dòng)力。
 （2）底盤測(cè)功機(jī)自身的當(dāng)量慣量盡可能小。
 （3）作為用戶，無需了解控制的數(shù)學(xué)模型，但應(yīng)該了解其檢測(cè)原始參數(shù)，通過分析確定其數(shù)學(xué)模型是否合理，以保證底盤測(cè)功機(jī)加載或減載的平穩(wěn)性和快捷性。
 （4）要了解底盤測(cè)功機(jī)的控制周期，穩(wěn)態(tài)判斷方式，對(duì)檢測(cè)值是否有修正、如何修正等。升速和降速變化10km車速點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需時(shí)間，通常為6~8s較為理想。
 （5）檢查穩(wěn)態(tài)的所有取樣點(diǎn)車速能否穩(wěn)定在設(shè)定車速點(diǎn)的±0.3km/h內(nèi)。
 （6）同一車輛不同司機(jī)操作進(jìn)行重復(fù)性檢測(cè)，重復(fù)性誤差宜小于3%。例如，通過對(duì)表中的原始數(shù)據(jù)分析可得到以下結(jié)論：

 a、車速的測(cè)量精度不夠，至少應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)；
 b、過加載十分嚴(yán)重，極不利于動(dòng)力性檢測(cè)的安全性；
 c、自動(dòng)控制的數(shù)學(xué)模型很不理想，在自動(dòng)控制加、減載方面，計(jì)算機(jī)有許多錯(cuò)判；
 d、精度判斷的3個(gè)點(diǎn)太少，應(yīng)該用5個(gè)點(diǎn)來判斷；
 e、車速相對(duì)設(shè)定車速點(diǎn)的誤差
±0.5km/h偏大了些，宜為±0.3km/h；
 f、渦流機(jī)加載力的波動(dòng)5%偏大了些，宜為小于4%。
 
由于該底盤測(cè)功機(jī)的控制數(shù)學(xué)模型固化在單機(jī)里，無法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。通過增加穩(wěn)態(tài)精度判斷和檢測(cè)值修正。柴油車底盤輸出最大指示功率檢測(cè)，從車輪轉(zhuǎn)動(dòng)到檢測(cè)完畢松油門僅需16s左右時(shí)間，（加載時(shí)間約4s），如完善控制數(shù)學(xué)模型和精度控制穩(wěn)態(tài)判斷，估計(jì)加載時(shí)間為6～8s，從而使動(dòng)力性檢測(cè)具有良好的準(zhǔn)確性和操作性。