【正文】 制系統(tǒng)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。 4）綜合控制，可以以計(jì)算機(jī)為中心實(shí)現(xiàn)多變量、多回路、多對象、多工具、變參數(shù)和自適應(yīng)的綜合控制。 汽車尾氣排放測控系統(tǒng)概述 測控系統(tǒng)特點(diǎn) 在計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)中，用數(shù)字計(jì)算機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制設(shè)備，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，由于數(shù)字計(jì)算機(jī)具有采集、傳送、存儲、處理大量數(shù)據(jù)的能力，使控制過程進(jìn)入了以計(jì)算機(jī) 為主要控制設(shè)備的自動控制階段。上位機(jī)的控制軟件則采用 Delphi 進(jìn)行編寫。 DPC1 底盤測功機(jī)采用全數(shù)字四象限運(yùn)行的直流調(diào)速電機(jī)在檢測設(shè)備和工控機(jī)控制下，再現(xiàn)道路行駛阻力，模擬勻速、變速、爬坡各種狀況的道路阻力和慣性力作用；采用機(jī)械慣量和電慣量模補(bǔ)償相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)無級差地模擬受試車的慣性作用；采用配有能耗制動單元的變頻控制器，控制風(fēng)速達(dá)到風(fēng)速跟蹤的要求。該底盤測功機(jī)的加速性能采用了電模擬方式，由測量系統(tǒng)對汽車加速過程中的車速、加速度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，并由計(jì)算機(jī)依據(jù)行駛阻力的理論公式控制電渦流機(jī)，實(shí)時(shí)生成各種行駛阻力，實(shí)現(xiàn)模擬加載。 華中科技大學(xué)開發(fā)了一種基于 PC486 微機(jī)并結(jié)合模擬調(diào)節(jié)器的直流電力底盤測功機(jī)，這種三軸六輪驅(qū)動直流電力底盤測功機(jī) (每軸帶有兩個(gè)直徑 m 的轉(zhuǎn)鼓 )，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸或三軸驅(qū)動。還有德國的馬哈公司、美國的野馬公司、 CLAYTON 公司、法國的 TELMA 公司、西班牙的 FRENELSA 公司等生產(chǎn)的底盤測功機(jī)在其各自的國家均得到廣泛應(yīng)用，并出口到世界其他國家。在消耗工況下，通過改變磁通量和改變負(fù)載電阻均可改變回路中的電流，這些都將改變汽車發(fā)動機(jī)的負(fù)載(即輸出功率和扭矩 )。這將使試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且增加制造成本 [5]。當(dāng)時(shí)，德、日、美三國的很多公司紛紛投入大量的人力、物力開發(fā)研制機(jī)械 — 電模擬的汽車底盤測功機(jī)，并取得了很大成果。汽車底盤測功機(jī)也主要以機(jī)械模擬為主，即采用飛輪模擬汽車行駛時(shí)的平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣量阻力，只能檢測汽車在低速行駛狀態(tài)下的參數(shù)，且精度很低。充分利用現(xiàn)代化檢測手段，在汽車不解體的條件下迅速準(zhǔn)確地檢測汽車各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、零部件的技術(shù)狀況和使用性能，查找故障或隱患所在，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，確保車輛在良好的技術(shù)狀況下運(yùn)行。 汽車作為一種代步工具也逐漸進(jìn)入一般家庭，隨之帶來的駕駛員非職業(yè)化、車流密集化等因素對汽車的安全性能提出了更高的要求。非常麻煩，容易出錯(cuò)誤差更大，測試結(jié)果不準(zhǔn)確。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩套設(shè)備操作人員只能靠“打手勢”的辦法代替聯(lián)機(jī)通迅，實(shí)現(xiàn)對排放儀的操作，這樣會存在以下問題。本論文為毛老師寫作文章，編號 1207sh36202W 摘要 用 VB 編程，編一個(gè)軟件而實(shí)現(xiàn)汽車底盤測功機(jī)系統(tǒng)和尾氣采集系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)控制。其他人所有均為侵權(quán)剽竊。由于兩套設(shè)備購自兩個(gè)不同的公司，沒有實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)通訊，在研究汽車道路 行駛瞬態(tài)工況排放特性過程中，通過用底盤測功機(jī)來模擬汽車實(shí)際道路行駛情況，在汽車怠速過程中運(yùn)行中，給予一瞬間的外界脈沖，據(jù)廢氣排放分析儀采集到的數(shù)據(jù)，得出轉(zhuǎn)速信號和排放信號在時(shí)間上有一個(gè)差值，即有一個(gè)時(shí)間延后。 假設(shè)我國施行試驗(yàn)過程中切換集氣袋的排放測試 工況試航測功機(jī)操作人員和尾氣設(shè)備操作人員需要多次手勢通訊。由于汽車工業(yè)具有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，因而汽車工業(yè)的發(fā)展程度一度被視為一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高 低的重要標(biāo)志。近些年發(fā)展起來的汽車檢測技術(shù)，就是以研究汽車技術(shù)狀況變化規(guī)律為基礎(chǔ)，合理制定檢測規(guī)范、檢測參數(shù)和檢測標(biāo)準(zhǔn)。在 80 年代以前，汽車檢測設(shè)備主要以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，如機(jī)械式測滑實(shí)驗(yàn)臺，測力彈簧結(jié)構(gòu)的制動實(shí)驗(yàn)臺等。此階段的汽車底盤測功機(jī)主要采用機(jī)械 — 電模擬方式，用飛輪模擬汽車慣性阻力，用電負(fù)荷模擬汽車的另一部分行駛阻力，大大提高了檢測的精度。因此，必須采用慣性可調(diào)的飛輪，傳動比可以改變的增速器或通過電力驅(qū)動的調(diào)節(jié)來改變實(shí)驗(yàn)臺旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的動能，以適 6 應(yīng)重量不同的各種車型的需要。一般電力測功機(jī)至少有兩種工況：一是拖動工況，在這種工況下，測功機(jī)的測功器作電動機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)起動、冷磨合、測定摩擦功率；二是消耗工況，在這種工況下，測功機(jī)的測功器作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，以電阻作為負(fù)載，吸收轉(zhuǎn)子軸的輸入功率。德國申克公司生產(chǎn)的汽車底盤測功機(jī)，它自己帶有的一套控制模式能實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制和模擬控制轉(zhuǎn)速、滑行等功能，可逼真地再現(xiàn)實(shí)際工況。 1991 年，交通部公路研究所和成都汽車保修機(jī)械廠制成DCG1OA 汽車底盤測功機(jī)，結(jié)束了我國不能生產(chǎn)底盤測功機(jī)的歷史。 TLDCG60 型底盤測功機(jī)是武漢汽車工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)和廣東省南海市闖拓高科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)品。兩臺變頻器分別用于控制冷卻風(fēng)機(jī)和測功機(jī)。上位機(jī)與下位機(jī)的通訊采用 CAN 轉(zhuǎn) USB 的接口，從而達(dá)到傳遞速度快、實(shí)時(shí)性好、連接方便的目的。還有德國的和單片機(jī)的控制下再現(xiàn)道路行駛阻力，模擬勻速、變速、爬坡各種狀況的道路阻力和慣性力作用；采用機(jī)械慣量模擬受試車的慣性作用，采用變頻器控制風(fēng)速，達(dá)到風(fēng)速跟蹤的要求。 3）實(shí)時(shí)控制，計(jì)算機(jī)的信息處理過程與控制過程相適應(yīng)，兩者保持同步。該系統(tǒng)克服了其他控制系統(tǒng)中存在的“危險(xiǎn)集中”問題，具有較高的可靠性和實(shí)用性，但是為了進(jìn)一步適合現(xiàn)場的需要， DCS 也在不斷更新?lián)Q代。它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是各工作現(xiàn)場有現(xiàn)場控制站進(jìn)行分散控制，各個(gè)分散控制得到的信息由管理站集中控制，即信息和操作管理集中化而控制分散化。從本質(zhì)上說，它是一種數(shù)字通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、全分散、雙向傳輸、 8 多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 M3 是工業(yè)自動化的一種全心的設(shè)計(jì)方法，其核心思想是以信息處理技術(shù)為核心，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)測控儀表智能化為手段，形成多級分布式智能測控系統(tǒng)，通過將測控系統(tǒng)數(shù)字化、智能化任務(wù)分布與多級測控系統(tǒng)的各級之上，形成集測量、通信、控制與處理于一身的低成本、高精度、高效率、高可靠性以及可 管理的、具有自由擴(kuò)展與升級能力的工業(yè)自動化系統(tǒng)。相比之下，象以前那種設(shè)備由人力調(diào)控的情況，不僅勞動強(qiáng)度大，效率不高，而且同步性差，誤差較高，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段科學(xué)研究的需要。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，幾乎所有的排放測試工作都可以由計(jì)算機(jī)來控制完成，設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)的分析后處理也是由計(jì)算機(jī)完成。但是，整體而言，我國的排放測試設(shè)備制造技術(shù)還很落后，自身所擁有的知識產(chǎn)權(quán)還很低，現(xiàn)在大多數(shù)專用的排放試驗(yàn)室的設(shè)備還是依賴進(jìn)口。 9 第二章 汽車排放污染概述 汽車排放污染現(xiàn)狀 目前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的擁有量越來越多。 我國政府也十分重視車輛排放引起污染問題，制定出一系列的法規(guī)和限制措施，并在逐步推廣實(shí)施。高精度的排放測 試儀器、先進(jìn)的測試手段是人們對測試系統(tǒng)提出的越來越高的要求之一。根據(jù)本人工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為如果國內(nèi)設(shè)計(jì)開發(fā)整套汽車排放測試系統(tǒng)，存在周期長，風(fēng)險(xiǎn)大等困難，而且由于市面上進(jìn)口系統(tǒng)流行，辛辛苦苦開發(fā)出來的系統(tǒng)也 很難獲得用戶的認(rèn)可與接受。同時(shí)，進(jìn)口的系統(tǒng)中，采用純英文操作界面，相關(guān)操作手冊和技術(shù)資料也由英文或德文印刷，因此對使用者，特別是對一線試驗(yàn)人員的掌握 、熟悉以及使用系統(tǒng)帶來很大困難?？v觀國內(nèi)外排放測試技術(shù)的 發(fā)展要求和趨勢，在排放測試系統(tǒng)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，確保測試控制精度和提高測試自動化水平愈加重要。為滿足排放法規(guī)的要求及生產(chǎn)研究需要，國內(nèi)外很多研究單位及生產(chǎn)廠家都建立排放試驗(yàn)室。 所謂汽車 I/M 制度，就是以汽車排放控制為核心的在用汽車檢測與維護(hù)制度其基本原則是抓住 10%～ 15%的高排放汽車，強(qiáng)制進(jìn)行維護(hù)和修理治理，使汽車排放控制裝置保持良好的技術(shù)狀況，實(shí)現(xiàn)在用汽排放污的總體控制。三項(xiàng)檢測中任一項(xiàng)不合格就判定整個(gè)排放檢測不合格，其中排氣污染物檢測是排放檢測中最關(guān)鍵的項(xiàng)目，只有這項(xiàng)檢測才能裁定被檢汽車是否是高排放汽車。 為滿足實(shí)施 I/M 制度的要求，在用車排氣污染物檢測正由傳統(tǒng)的怠速法向簡易工況法方向發(fā)展。參照美國環(huán)境保護(hù)局 EPA— AA— RSPD— IM— 96— 2《加速模擬工況試驗(yàn)規(guī)程、排氣標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制要求及設(shè)備技術(shù)要求技術(shù)導(dǎo)則》 (1996 年 7 月 )，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 2020 年 12 月頒布了 GB182852020《在用汽車排氣污染物限值及測試方法》，標(biāo)準(zhǔn)提出對按 GB 14761(現(xiàn)已被 GB 18352 代替 )通過 B 類認(rèn)證的 M M2 和 N1 類在用汽油車，排氣污染物測試采用雙怠速或 ASM 試驗(yàn) (ASM5025 和 ASM2540)的要求。目前我國北京上海南京無錫蘇州等大中城市采用 ASM 工況法進(jìn)行排放檢測，根據(jù)排放檢測的效果和可行性，目前 ASM 工況法運(yùn)用比較廣泛。促始汽車制造廠才用新技術(shù)，生產(chǎn)電噴車。我國在制定新車排放標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，根據(jù)我國的實(shí)際國情，一直沿用歐盟新車排放標(biāo)準(zhǔn)體系。 我國在制訂新車排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主要考慮到汽車制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸加嚴(yán)。第三步考慮制定柴油車顆粒排放標(biāo)準(zhǔn)。 排放污染物，是指汽車排氣管排出的 CO， HC 、 NOX(以 NO2 當(dāng)量表示 )。 每個(gè)循環(huán)包括 15 種工況，行駛距離為 ，平均速度為 Km/h。 型式認(rèn)證試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值 實(shí)施期限 排放標(biāo)準(zhǔn)值 [g/()] CO HC+NOx 54 22 34 14 產(chǎn)品一致檢查試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值 類 別 起型式認(rèn)證的汽油機(jī) 實(shí)施期限 排放標(biāo)準(zhǔn)值 [g/()] CO HC+NOx — 65 26 起 41 17 以前型式認(rèn)證的汽油機(jī) — 96 38 起 54 22 測試規(guī)程是按 9 工況法進(jìn)行。200r/min。第 35s~50s 為穩(wěn)定期，要求轉(zhuǎn)矩的規(guī)定誤差保持在 177。最大總質(zhì)量指制造廠規(guī)定的技術(shù)上允許的最大總質(zhì)量。發(fā)動機(jī)從怠速工況加速至額定轉(zhuǎn)速的 70%,維持 60s 后降至怠速狀態(tài) ,然后將取樣頭插入排氣管中 ,深度為 400mm,并固定在排氣管上。 Q排除的氣體總流量 。汽底測功還取代大分在道路上進(jìn)的能項(xiàng)目。路面模擬則通滾筒表面來實(shí)現(xiàn)，即以滾筒的表面取代路面，滾筒的表面相對于汽車作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在系留及車偃等安全措施 保障下通過控制 系統(tǒng)可對加載裝置及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動或手動控制，以實(shí) 現(xiàn)對車輛的動力性如加速性能，汽車底盤輸出功率，底盤輸出最大驅(qū)動力。本文所用的 KDCG3 型測功機(jī)的臺架為四滾結(jié)構(gòu)，性能參數(shù)如表： KDCG3型底盤測功機(jī)臺架性能參數(shù) 型 號 承 載 結(jié)構(gòu)參數(shù) (mm) 慣量描述 () KDCG3 3 噸 滾筒直 徑： 218 主滾筒組： 滾筒中心距： 450 從動滾筒： 滾筒長度： 950 飛輪： 左右滾筒間距： 700 反拖電機(jī)： （ 2）原理 以模擬汽車在道路上行駛時(shí)所受到的各種阻力，飛輪組是以其轉(zhuǎn)動慣量模擬汽車加速、滑行等各種阻力。當(dāng)定子上的勵(lì)磁線圈沒有電流通過時(shí)，轉(zhuǎn)子不受制動力矩作用；而磁線通以電時(shí)，所產(chǎn)磁的磁力線過子、空隙、渦流和子構(gòu)合路。 汽車底盤測功機(jī)功率測量原理 設(shè)被測汽車驅(qū)動輪的輸出功率為 PC kw，汽車傳動系損耗 功率為 PI kw，輪胎打滑損耗功率為 PJ kw，底盤測功機(jī)機(jī)械摩擦損失功率為 PS kw，滾筒上消耗的功率 PE kw，則汽車驅(qū)動輪的輸出功率為 PC=PI+PJ+PS+PE，汽車傳動系損耗功 PI 可利用傳動系的傳動效率來估算；由于滾筒與電渦流機(jī)同軸緊密相連，可近似無機(jī)械損耗，即 PS=0；故電渦流機(jī)吸收的功率與滾筒上消耗的功率 PE 相等 [16]，所以只要測出電渦流機(jī)吸收的功率就可以測出被測汽車驅(qū)動輪的輸出功率 PC。設(shè)電渦流機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩為 Tm，滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩為 TE，則有： Tm=TE。 如果滾以定速度轉(zhuǎn)動， Jd?/dt=0，此穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為： TM=Tm。 測功機(jī)的模擬原理 汽車道路上行過程存在駛阻力，用測測試汽性能和檢測車的術(shù)狀況，就須能模擬汽車在道路行駛所受的阻力。 汽車行駛阻力分析 汽車在水平道路上行駛時(shí)汽車所受的行駛阻力如圖 23 所示。 2) 空氣阻力。計(jì)算公式為： Fi =Gsinα = Gi (N ) (24) 式中：α 為道路坡度角； i 為坡度。 汽車的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量兩部分。 因而汽車加速時(shí)的阻力可寫為： Fj =δ Ggddvt(N) (26) 式中：δ 為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； g 為重力加速度； dv/dt 為汽車行駛加速度。 驅(qū)動輪在滾筒上受到的滾動阻力為： 39。 底盤測功機(jī)電模擬模型 此外，還希望能模擬汽車加速行駛時(shí)的慣性力。由上式可見，當(dāng)汽車 選定 后，設(shè)風(fēng)速與車速相等， FR 即為關(guān)于速度和加速度的方程。底盤測功機(jī)上應(yīng)用的加載裝置有以下幾種： 1) 水力測功機(jī)。當(dāng)水槽的高度一定時(shí)，制動力矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的改變而改變。制動力矩的大小可以通過控制勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)，很容易實(shí)現(xiàn)自動控制。在定子外殼上固定一個(gè)力臂，它與測功機(jī)構(gòu)連接，用以測定轉(zhuǎn)矩。據(jù)此，電渦流機(jī)分成水冷式和風(fēng)冷式兩類。附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復(fù)雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，橡膠塊與滾筒之間的嵌合程