【正文】 FR=fmg++mgsinα+ m+Irw?RIRddvt?Fm?fGk/cosα (213) 式 (213)為底盤(pán)測(cè)功機(jī)動(dòng)力學(xué)基本模型方程。底盤(pán)測(cè)功機(jī)的測(cè)量原理框圖如下： 設(shè)定車(chē)速 設(shè)定牽引力 恒速恒扭 控制切換 與設(shè)定值比較 PID 調(diào)節(jié)控置 電渦流 加載裝置 可控硅管 限流保護(hù) 交流 220V 23 功率吸收裝置 汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上試驗(yàn)時(shí)，汽車(chē)的行駛阻力是靠加載裝置來(lái)模擬的，使 車(chē)輛受力情況如同在道路上行駛時(shí)一樣，用它可以吸收并測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的功率。調(diào)節(jié)水槽中的液面高度，可以獲得不同的制動(dòng)力矩。電渦流測(cè)功機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)電渦流機(jī)是利用電渦流效應(yīng)產(chǎn)生 制動(dòng)力矩來(lái)起制動(dòng)作用。電力測(cè)功機(jī)與一般電機(jī)主要的不同之處是定子外殼被支 承在一對(duì)軸承上，并可以繞軸線自由擺動(dòng)。電渦流機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，常用水或空氣作為介質(zhì)把熱量導(dǎo)出。汽車(chē)在干燥滾筒上的驅(qū)動(dòng)過(guò)程是一個(gè)摩擦過(guò)程，總摩擦力由若干分力組成，如 : F 總 =F 附著 +F 阻滯 式中 :F 附著 接觸面間的附著力； F 阻滯 輪胎在滾筒上滾動(dòng)變形時(shí)，由于壓縮與伸張作用之間能量的差別而消耗的能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為阻止車(chē)輪滾動(dòng)的作用力； 該兩項(xiàng)分力取決于輪胎材料、結(jié)構(gòu)和溫度。 滾筒裝置 (l) 滾簡(jiǎn)直徑 底盤(pán)測(cè)功機(jī)所采用的路面模擬系統(tǒng)的滾筒一般是 直徑為216。相反，當(dāng)電樞回路有電流通過(guò)時(shí)，在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力作用而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相同的驅(qū)動(dòng)力矩，這時(shí)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以達(dá)到反拖 (測(cè)量 動(dòng)力機(jī)械的摩擦功 )的目的 [11]。它的功率范圍和轉(zhuǎn)速范圍都比較廣，轉(zhuǎn)速可達(dá) 1000~2500 r/min 甚至更高，功率可達(dá) 5000 kW，而且還具備低速時(shí)其制動(dòng)功率大等優(yōu)點(diǎn)雙滾筒測(cè)功機(jī)加載裝置普遍采用電渦流機(jī)。這種測(cè)功器在大功率測(cè)量時(shí)性能穩(wěn)定，造價(jià)較低，但精度不高。這種測(cè)功器用水產(chǎn)生制動(dòng)力矩。模型可簡(jiǎn)化為： FR= A+Bv+Cv2+( m?Mw1?MR)ddvt+mgsinα Fm (214) 式中： FR 為電渦流機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，也即加載到汽車(chē)的模擬阻力； v 為轉(zhuǎn)鼓表面速度； A 為恒定阻力系數(shù) (摩擦力 )； B 為依賴(lài)于速度的阻力系數(shù)； C 為依賴(lài)于速度平方的阻力系數(shù) (風(fēng)阻 )； m 為整車(chē)基準(zhǔn)質(zhì)量； Mw2 為汽車(chē)非驅(qū)動(dòng)輪折算得到的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的等效平動(dòng)質(zhì)量； MR 為滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)折算得到的等效平動(dòng)質(zhì)量；α 為坡度角； Fm 為測(cè)功機(jī) 機(jī)械總摩擦阻力。目前國(guó)內(nèi)在用汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性檢測(cè)用底盤(pán)測(cè)功機(jī)，汽車(chē)慣量大多用飛輪組來(lái)模擬，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，特別是不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，模擬精度差等不足 [24~26]。F f 1 =f( N+N)=fGk/cosα (29) 式中： f′為車(chē)輪與滾筒間的滾動(dòng)阻力系數(shù)；α 0 為車(chē)輪在滾筒式臺(tái)架上的安置角。 綜上可得汽車(chē)在道路上行駛時(shí)所受到的綜合行駛阻力為： ∑ F =Ff +Fw+Fi+Fj (27) 汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上阻力分析 汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上運(yùn)行時(shí)，前輪被夾緊固定，僅驅(qū)動(dòng)輪和滾筒做相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車(chē)輛相對(duì)滾筒是靜止的，車(chē) 速為零，而滾筒表面則取代了路面。為便于計(jì)算，一將加速時(shí)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力矩， 并以系數(shù) δ 作為計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩后的汽車(chē)質(zhì)量換算系數(shù)，δ 主要與汽車(chē)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及傳動(dòng)系的傳動(dòng)比有關(guān)。 由于我國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Ⅳ級(jí)公路的坡度 i≤ 9%，所以取代 sinα 的誤差不超過(guò) %。在汽車(chē)行駛速度范圍內(nèi)，根 據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，空氣阻力的數(shù)值由式 (23)確定： = CDAv2 式中： CD 為空氣阻力系數(shù)； A 為迎風(fēng)面積，即汽車(chē)行駛方向的投影面積；v 為汽車(chē)與空氣的相對(duì)速度，在無(wú)風(fēng)時(shí)即為汽車(chē)的行駛速度。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在 [20]。汽車(chē)在道路上行駛的外部阻力就不同于在測(cè)功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力。由此以看出，如果 求或出 Tm，則測(cè)筒的轉(zhuǎn)矩。電渦流機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程為： dtTM = Tm+Jd (21) 式中： Tm為電磁轉(zhuǎn)矩，單位為 N 功率和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 P=T然而，作用力和反作用力是成對(duì)出現(xiàn)的。試時(shí)車(chē)驅(qū)動(dòng)置，定子則到大小相等、方向相反的力矩作用，此反矩定子繞其軸擺并一定長(zhǎng)度桿臂傳給測(cè)傳感器量裝便測(cè)定的力矩及輪相轉(zhuǎn)速換算為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩或輸出功率。滑行性能，車(chē)速表校驗(yàn)，里程表校驗(yàn)等項(xiàng)目的檢測(cè)。 底盤(pán)測(cè)功機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 （ 1）結(jié)構(gòu) 汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)按照轉(zhuǎn) 鼓的數(shù)量可分為單轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)和雙轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái) [7]。 18 L按實(shí)驗(yàn)規(guī)程形式的相應(yīng)距離 . 上述各系統(tǒng)不得漏氣 ,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及材料應(yīng)不至影響稀釋排氣中污染物的濃度 ,容積測(cè)量精度為 ? 2%.稀釋排氣取樣袋要有足夠的容量 ,取樣袋的材料應(yīng)保證排氣各成分在放置 20min 后 ,樣氣濃度的變化不大于 2%.一般用聚乙烯 /聚酰胺塑料或聚碳氟塑料薄膜制成 . 測(cè)試柴油機(jī)時(shí) ,因較重的 HC可能在樣氣袋中冷凝 ,需對(duì) HC進(jìn)行連續(xù)分析 .因此 ,稀釋排氣用加熱到 190。怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 15s 后開(kāi)始讀數(shù) ,讀取 30s 內(nèi)的最高值和最低值 ,其平均值為測(cè)量結(jié)果 。 汽油車(chē)燃油蒸發(fā)物污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值 車(chē) 別 標(biāo)準(zhǔn)值（ g/測(cè)量循環(huán)） 起生產(chǎn)，定型的 輕型汽車(chē) 2 起生產(chǎn)，定型的 重型汽車(chē) 4 在規(guī)定的條件下 ,用底盤(pán)測(cè)功機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)進(jìn)行測(cè)試 ,具體測(cè)量裝置和測(cè)量方法如下 : 測(cè)量時(shí) ,收集器接在所有燃油蒸氣出口處 .測(cè)出晝夜間換氣損失 ,運(yùn)轉(zhuǎn)損失和熱侵損失 ,蒸發(fā)量為三個(gè)量的和 . 晝夜間換氣損失 :在規(guī)定時(shí)間內(nèi) ,燃 油箱按規(guī)定的規(guī)范升溫 ,燃油系統(tǒng)所排出的燃油蒸氣量 . 16 運(yùn)轉(zhuǎn)損失 :汽油機(jī)按規(guī)定的規(guī)范運(yùn)行期間 ,燃油系統(tǒng)排出的蒸氣量 . 熱侵損失 :從發(fā)動(dòng)機(jī)熄火開(kāi)始 .在規(guī)定的時(shí)間內(nèi) ,燃油系統(tǒng)排出的燃油蒸氣量 . 汽油車(chē)怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量方法 本標(biāo)準(zhǔn)適用于裝有汽油發(fā)動(dòng)機(jī) ,最大總質(zhì)量大于 400kg,最大設(shè)計(jì)車(chē)速大于或等于 50km/h 的汽車(chē) ,也適用于車(chē)用汽油發(fā)動(dòng)機(jī) . 怠速污染物是指發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下排氣管排出的 CO 和 HC 的容積排放濃度 ,其排放標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)下表。2%以?xún)?nèi)，同時(shí)將排氣中各組分的濃度連續(xù)記錄在長(zhǎng)圖記錄紙上，滑行工況時(shí)，分析儀應(yīng)將在 11s~60s 期間的排氣濃度記錄在長(zhǎng)圖記錄紙上，走紙速度為不小于 75mm/min?？偣r時(shí)間為 2 540177。試驗(yàn)從起動(dòng)和暖機(jī)開(kāi)始，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)有 9 個(gè)工況。 15 工況試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán) 工況 序號(hào) 工況次序 速度 (Km/h) 加速度 (m/s2) 每次時(shí)間（ s） 累計(jì)時(shí) 間 （ s） 變速器擋位 運(yùn)轉(zhuǎn) 工況 1 1 怠速 —— —— 11 11 11 6sA+5sB 2 2 加速 015 4 4 15 1 3 3 等速 15 8 8 23 1 4 4 減速 1510 2 5 25 1 5 減速，離合器脫開(kāi) 100 3 28 B 5 6 怠速 —— —— 21 21 49 16sA+5sB 6 7 加速 015 5 12 54 1 8 換檔 2 56 2 9 加速 1532 5 61 2 7 10 等速 32 —— 24 24 85 2 8 11 減速 3210 8 11 93 2 14 12 減速，離合器脫開(kāi) 100 3 96 C 9 13 怠速 —— —— 21 21 117 16sA+5sB 10 14 加速 015 5 26 122 1 15 換檔 2 124 16 加速 1535 9 133 2 17 換檔 2 135 18 加速 3550 8 143 3 11 19 等速 50 12 12 155 3 12 20 減速 5035 8 8 163 3 13 21 等速 35 13 13 176 3 14 22 換檔 2 12 178 23 減速 3510 7 185 2 24 減速，離合器脫開(kāi) 100 3 188 C 15 25 怠速 —— —— 7 7 195 7sA 注： 1， A變帶器在空檔，離合器結(jié)合； 2， B變速器在 1 檔離合器脫開(kāi)； 3，C變速器在 2 檔離合器脫開(kāi) 排放物的取樣用定容取樣法（ CVS）。排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表，分為型式認(rèn)證和產(chǎn)品一致性檢查試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，后者的 CO,NOx 比前增加 20%， HC 增加 30%。除車(chē)用內(nèi)燃機(jī)外，對(duì)其它用途的柴油機(jī)先實(shí)行控制穩(wěn)態(tài)排氣煙度，然后實(shí)行工況法限制。 國(guó)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)的排放限制及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó) 1982 年頒布大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從 1983 年開(kāi)始陸續(xù)制定并頒布了汽油機(jī)、柴油機(jī)及和摩托車(chē)的排放值限制標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。 中國(guó)實(shí)施新車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)將從中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，材料，工藝可達(dá)到的要求，市場(chǎng)的需 求狀況等綜合確定。 自 2020 年 1 月 1 日起，我國(guó)頒布的《輕型汽車(chē)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》開(kāi) 始實(shí)施 12 歐盟 I 號(hào)水平標(biāo)準(zhǔn)，只有電噴汽油車(chē)加三元催化器才可達(dá)到歐盟 I 號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。 排放標(biāo)準(zhǔn)制定的背景 我國(guó)從 2020 年 7 月起已全面禁止使用含鉛汽油，為改善我國(guó)大氣環(huán)境的重金屬鉛污染掃 清了障礙，汽油車(chē)才有條件采取較為嚴(yán)格的尾氣排放控制技術(shù) — 電控汽油噴射加三元催化器，為降低新車(chē)排放污染物濃度創(chuàng)造了條件。 GB/T 18565— 2020《營(yíng)運(yùn)車(chē)輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》、 GB/T 18344— 2020《汽車(chē)維護(hù)、檢測(cè)、診斷技術(shù)規(guī)范》和 JT/T 19— 2020《營(yíng)運(yùn)車(chē)輛技術(shù)等級(jí)劃分和評(píng)定要求》中都引用了這一標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)相關(guān)法規(guī)不斷在發(fā)展和完善： 2020 年以前，我國(guó)一直在使用怠速法； 2020 年以后，對(duì)安裝了閉環(huán)電噴和三元催化凈化系統(tǒng)的汽車(chē)，部分城市才開(kāi)始采用雙怠速法；怠速和雙怠速都是車(chē)輛無(wú)負(fù)載時(shí)進(jìn)行測(cè)，因此檢測(cè)出排放結(jié)與車(chē)輛際運(yùn)行時(shí)排狀態(tài)仍存在較大的差距，且怠法乎不能檢測(cè)出汽排氣 NOX，各檢測(cè)結(jié)的代表性和真實(shí)性較差。由此可以看出，尾氣檢測(cè)與監(jiān)控是實(shí)施 I/M 制度的關(guān)鍵。 I/M 制度的作主要表兩個(gè)方面：（ 1）是通一定的檢測(cè)法別出在用總數(shù) 10％～ 15％、排控系狀態(tài)佳、排放顯 標(biāo)的高排汽車(chē) (美國(guó)加州車(chē)維修局認(rèn)為超過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 2 倍的汽車(chē)即為高排放汽車(chē) )；二是加汽車(chē) (重點(diǎn)針排放汽車(chē) )排超標(biāo)故障診，根據(jù)診斷結(jié)果采取相應(yīng)的維護(hù)或修理措施，使這些車(chē)的排放平到接近達(dá)到原車(chē)最佳水平，保證在汽車(chē)的整個(gè)生命周期中，排放控制系統(tǒng)能直正常發(fā)效用，充分發(fā)揮汽車(chē)自的排放凈化能力。汽車(chē)排放污染物對(duì)人體及環(huán)境的危害是非常顯著的，簡(jiǎn)單列舉如表 1 所示。具有自動(dòng)控制功能，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲(chǔ)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)曲線的繪制及報(bào)表的輸出等功能的排放測(cè)試系統(tǒng)是汽車(chē)排放測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展方向。如果能開(kāi)發(fā)出一套優(yōu)秀的主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能憑借低成本、純中文化操作界面等特點(diǎn)，可以快速進(jìn)入市場(chǎng)，獲得用戶(hù)認(rèn)可與接受。經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮，發(fā)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，除了主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與硬件結(jié)合較少外，其他子系統(tǒng)均與硬件結(jié)合緊密；而各個(gè)子系統(tǒng)之間都采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口和協(xié)議。汽車(chē)尾氣排放測(cè)試設(shè)備一般由底盤(pán)測(cè)功機(jī)（也叫底盤(pán)轉(zhuǎn)鼓，適用于整車(chē)測(cè)試）或試驗(yàn)臺(tái)架（適用與發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試）、 CVS 定容采樣系統(tǒng)、測(cè)試分析系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。比如北京為了迎接 08 年奧運(yùn)會(huì)，規(guī)定到 2020 年新車(chē)上市必須達(dá)到 EUROII 的排放標(biāo)準(zhǔn)，更嚴(yán)格的如 EURO III 也將實(shí)施；上海也已有類(lèi)似規(guī)定出臺(tái)。與此同時(shí)，由于車(chē)輛排放尾氣引起的環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。汽車(chē)排放測(cè)控系統(tǒng)主要涉及到計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，近年來(lái)我國(guó)在這方面已有所突破。 在國(guó)內(nèi)，各大汽車(chē)廠家和研究單位都十分重視排放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，相繼建立和改造了汽車(chē)排放試驗(yàn)室。因此，在排放測(cè)試系統(tǒng)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，確保測(cè)試控制 精度和提高測(cè)試自動(dòng)化水平是非常有必要的。 測(cè)控分析的必要性 汽車(chē)排放污染帶來(lái)的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，世界各國(guó)制定的限制汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染的法規(guī)日趨嚴(yán)格。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)、互操作性、分散的功能塊、通信線供電、開(kāi)發(fā)式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)特點(diǎn)。集中是指管理、操作、監(jiān)視三方面，分散是指功能分散、負(fù)荷分散和危險(xiǎn)分散，危險(xiǎn)分散是 DCS 系統(tǒng)的主要特征之一。近年來(lái)，集 DCS 系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、通信控制三種技術(shù)為一體的控制體系結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，已成為國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)過(guò)程控