基于加載減速法檢驗測得輪邊功率分析

楊國亮 劉杰 蒼美岐

摘 要：柴油車進行加載加速法檢驗時進行輪邊功率的測試，在功率掃描階段，由于是轉鼓線速度不穩定，存在加速度引起的加載力從而引起輪邊功率的變化，而在車速穩定的兩點測試的VelMaxHP點階段不存在加速度（加速度為0），也就缺少此功率，所以功率掃描階段的輪邊功率要比兩點測試的VelMaxHP點階段的輪邊功率要大，且兩者的比例關系與底盤測功機基本慣量和轉鼓速度變化率有直接關系。

關鍵詞：功率掃描階段；VelMaxHP點階段；輪邊功率；比值

Analysis of measured wheel edge power based on Lug-Down method

YANG Guoliang 1，LIU Jie2，CANG Meiqi3

（1. Shijiazhuang Huayan Transportation Technology Co. ， Ltd. ， Shijiazhuang050000，China；2.Jiangsu Kailuo Automobile Testing Technology Co. ， Ltd. ， Wuxi 214000，China；3.Hebei Guosu Metrology Testing Co. ， Ltd. ， Shijiazhuang 050011，China）

Abstract： The wheel edge power is tested when carry out the test for diesel vehicle with lug-down method. In the power scanning stage， due to the instable linear speed of rollers， there is wheel edge power change caused by the load force which caused by acceleration， but there is no acceleration （acceleration is 0） in the VelMaxHP point stage of two point test in the stable speed state， and there is no wheel edge power accordingly， therefore the wheel edge power in the stage of power scanning is greater than the wheel power in the stage of VelMaxHP point of the two point test， and the proportion relation of these two is directly related to the variation rate between of the roller rotating speed and the basic inertia of the dynamometer.

Keywords： Power scanning stage；VelMaxHP point stage；wheel edge power；ratio

《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》（GB 3847-2018）于2019年5月1日實施，其中對壓燃式發動機的排放檢驗方法有加載減速法和自由加速法。加載減速法中有對輪邊功率檢驗限值的要求：經修正的輪邊功率測量結果不得低于制造廠規定的發動機額定功率的40%，否則判定為檢驗結果不合格。那么就需要在加載減速法檢驗過程中測得輪邊功率，輪邊功率在整個檢測全程是有規律的變化，并且變化的規律是有據可依，且滿足特定的公式。

1 加載減速法概述

加載減速法（LugDown）是壓燃式發動機汽車在底盤測功機上進行滿負荷運行（油門開度達到最大）狀態下，通過底盤測功機加載掃描得到最大輸出功率時輪邊線速度（VelMaxHP），然后再由底盤測功機控制系統自動控制加載檢測得到速度在VelMaxHP點階段的輪邊輸出功率、VelMaxHP點階段和80%VelMaxHP點階段的排氣光吸收系數k及80%VelMaxHP點階段的氮氧化物，對相關數據進行修正并判定數據合格與否。

傳統的自由加速法只是通過改變發動機轉速來進行檢測，屬于無負載檢測，與車輛在實際行駛時的尾氣排放狀態相差甚遠。而加載減速法是利用底盤測功機加載，使車輛在有負載的情況下再檢測排氣煙度，這樣與車輛實際行駛時的狀態更接近，可以有效的說明車輛真實排放狀態。

2 加載減速法測試過程

駕駛人操縱車輛，使用前進擋驅動被檢車輛，選擇合適的擋位，使油門踏板處于全開位置時，測功機指示的車速最接近 70km/h，但不能超過100km/h。在發動機轉速穩定后，檢測員按下相應的檢測開始鍵，控制程序將此時的發動機轉速設定為最大發動機轉速（MaxRPM），并根據輸入的發動機額定轉速，計算最大功率下的轉鼓線速度。

在PAU加載之前，通過輸入的發動機額定轉速和發動機額定功率確定轉鼓表面的最大力和PAU的吸收功率。在進行污染物檢測前確認轉鼓和PAU是否可以接受該力和功率，如果不能承受應停止，如果可以承受檢測控制系統將自動控制 PAU開始加載減速過程。先從記錄的MaxRPM轉速開始進行功率掃描，以獲得實際峰值功率下的發動機轉速。在速度控制模式下，當轉鼓線速度大于計算的 VelMaxHP 時，速度變化率每秒不得超過±0.5km/h；如果轉鼓線速度低于計算的 VelMaxHP 時，速度變化率每秒不得超過±1.0km/h。在獲得真實的VelMaxHP之后，應當繼續進行功率掃描，直到轉鼓線速度比實際的VelMaxHP 低 20%為止。在結束了功率掃描并確定了真實的 VelMaxHP 后，控制系統應立即改變 PAU 負載，并控制轉鼓速度回到真實的VelMaxHP值，以進行加載減速檢測。

3 加載減速法測試過程分析

在整個加載減速測試過程，涉及到了功率掃描階段得到的最大輪邊功率MaxP和兩點測試的VelMaxHP點階段采樣期間9s測試得到的平均輪邊輸出功率Pa。

在功率掃描階段和兩點測試階段，當被檢車輛在測功機轉鼓上運轉，主要受到底盤測功機內部的轉鼓摩擦阻力和工況法排放測試系統控制PAU所產生的驅動力，還有功率掃描過程中由于轉鼓速度變化率所產生的力。

式中：MaxP——功率掃描階段測試得到的最大輪邊功率，單位為kW；

Pc——測功機內部摩擦損失功率，為通過滑行法測試得到，內部損失功率的大小取決于轉鼓線速度變化的快慢（一般來說底盤測功機轉鼓線速度越高內部摩擦損失功率越大，轉鼓線速度越低內部摩擦損失功率越小），單位為kW；

Fi——PAU加載之后對傳感器產生的力，單位為N；

m——測試使用的底盤測功機基準慣量，單位為kg；

a——功率掃描過程中的加速度，由于功率掃描時是速度由高到低，所以加速度為負值，單位為m/s2；

V——轉鼓線速度，單位為km/h。

當車輛在兩點測試中的VelMaxHP點階段進行排氣污染物檢測時，轉鼓線速度將處于穩定狀態持續12s（穩定3s后采樣9s）。當被檢車輛處于勻速運行時，其輪邊所受外力處于動態平衡狀態，此時加速度a為0，轉鼓線速度和發動機的轉速保持不變，輪邊功率數據取決于功率吸收單元的吸收功率（Fi與當前轉鼓線速度的乘積）與內部摩擦損失功率之和，且輪邊功率保持不變。

當車輛處于功率掃描階段時，Fi處于變化狀態從而引起轉鼓線速度的變化，輪邊所受外力也發生變化，動態的平衡被破壞，發動機轉速也改變，那么此時的a不為0。當Fi不再變化，加速度a的數值趨近于0，轉鼓線速度、Fi和輪邊功率重新達到平衡狀態，數據趨于穩定。加載減速法的功率掃描階段就是依據“穩定、變化、穩定、變化……”的循環規律，進行最大輪邊功率對應轉鼓線速度VelMaxHP的尋找。

4 車輛加載減速法測試過程實例

通過使用輕型車用底盤測功機和重型車用底盤測功機進行加載減速法檢測得到的輪邊功率進行分析。

4.1 輕型車加載減速法測試過程數據功率計算

某輕型貨車總質量為2795kg，在輕型車用底盤測功機（底盤測功機基準慣量為907kg）上進行加載減速法測試，加載減速法功率掃描階段和兩點測試階段中VelMaxHP點階段的測試數據見表1。

4.3 功率數據分析

輕型車測得的功率掃描過程中的實測最大輪邊功率為71.3kW，比兩點測試中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的64.3kW大，兩者的比例關系約為110.9%。

重型車測得的功率掃描過程中的實測最大輪邊功率為210.1kW，比兩點測試中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的198.2kW大，兩者的比例關系約為106.0%。

5 總結

如兩點測試階段的VelMaxHP階段采樣期間 9s的數據都一致，那么功率掃描過程中的實測最大輪邊功率與兩點測試中VelMaxHP點階段的平均輪邊功率的比例關系可以總結公式為：

式中：i——實測最大輪邊功率與兩點測試工況中VelMaxHP點階段平均輪邊功率的比值。

加載減速法所使用工況法排放測試系統中的底盤測功機基準慣量和加速度（轉鼓速度變化率）直接參與到了實測最大輪邊功率與兩點測試工況中VelMaxHP階段的平均輪邊功率的比值計算，因此i應大于100%。

參考文獻

[1] 生態環境部.柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）：GB 3847-2018[S].北京：中國環境科學出版社.2018.

[2]雙菊榮，劉劍筠，姚欣燦.LugDown法設備性能的改進與完善方法[J].環境監測管理與技術，2014.26（6）：67-70.