基于加载减速法检验测得轮边功率分析

杨国亮 刘杰 苍美岐

摘 要：柴油车进行加载加速法检验时进行轮边功率的测试，在功率扫描阶段，由于是转鼓线速度不稳定，存在加速度引起的加载力从而引起轮边功率的变化，而在车速稳定的两点测试的VelMaxHP点阶段不存在加速度（加速度为0），也就缺少此功率，所以功率扫描阶段的轮边功率要比两点测试的VelMaxHP点阶段的轮边功率要大，且两者的比例关系与底盘测功机基本惯量和转鼓速度变化率有直接关系。

关键词：功率扫描阶段；VelMaxHP点阶段；轮边功率；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

《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》（GB 3847-2018）于2019年5月1日实施，其中对压燃式发动机的排放检验方法有加载减速法和自由加速法。加载减速法中有对轮边功率检验限值的要求：经修正的轮边功率测量结果不得低于制造厂规定的发动机额定功率的40%，否则判定为检验结果不合格。那么就需要在加载减速法检验过程中测得轮边功率，轮边功率在整个检测全程是有规律的变化，并且变化的规律是有据可依，且满足特定的公式。

1 加载减速法概述

加载减速法（LugDown）是压燃式发动机汽车在底盘测功机上进行满负荷运行（油门开度达到最大）状态下，通过底盘测功机加载扫描得到最大输出功率时轮边线速度（VelMaxHP），然后再由底盘测功机控制系统自动控制加载检测得到速度在VelMaxHP点阶段的轮边输出功率、VelMaxHP点阶段和80%VelMaxHP点阶段的排气光吸收系数k及80%VelMaxHP点阶段的氮氧化物，对相关数据进行修正并判定数据合格与否。

传统的自由加速法只是通过改变发动机转速来进行检测，属于无负载检测，与车辆在实际行驶时的尾气排放状态相差甚远。而加载减速法是利用底盘测功机加载，使车辆在有负载的情况下再检测排气烟度，这样与车辆实际行驶时的状态更接近，可以有效的说明车辆真实排放状态。

2 加載减速法测试过程

驾驶人操纵车辆，使用前进挡驱动被检车辆，选择合适的挡位，使油门踏板处于全开位置时，测功机指示的车速最接近 70km/h，但不能超过100km/h。在发动机转速稳定后，检测员按下相应的检测开始键，控制程序将此时的发动机转速设定为最大发动机转速（MaxRPM），并根据输入的发动机额定转速，计算最大功率下的转鼓线速度。

在PAU加载之前，通过输入的发动机额定转速和发动机额定功率确定转鼓表面的最大力和PAU的吸收功率。在进行污染物检测前确认转鼓和PAU是否可以接受该力和功率，如果不能承受应停止，如果可以承受检测控制系统将自动控制 PAU开始加载减速过程。先从记录的MaxRPM转速开始进行功率扫描，以获得实际峰值功率下的发动机转速。在速度控制模式下，当转鼓线速度大于计算的 VelMaxHP 时，速度变化率每秒不得超过±0.5km/h；如果转鼓线速度低于计算的 VelMaxHP 时，速度变化率每秒不得超过±1.0km/h。在获得真实的VelMaxHP之后，应当继续进行功率扫描，直到转鼓线速度比实际的VelMaxHP 低 20%为止。在结束了功率扫描并确定了真实的 VelMaxHP 后，控制系统应立即改变 PAU 负载，并控制转鼓速度回到真实的VelMaxHP值，以进行加载减速检测。

3 加载减速法测试过程分析

在整个加载减速测试过程，涉及到了功率扫描阶段得到的最大轮边功率MaxP和两点测试的VelMaxHP点阶段采样期间9s测试得到的平均轮边输出功率Pa。

在功率扫描阶段和两点测试阶段，当被检车辆在测功机转鼓上运转，主要受到底盘测功机内部的转鼓摩擦阻力和工况法排放测试系统控制PAU所产生的驱动力，还有功率扫描过程中由于转鼓速度变化率所产生的力。

式中：MaxP——功率扫描阶段测试得到的最大轮边功率，单位为kW；

Pc——测功机内部摩擦损失功率，为通过滑行法测试得到，内部损失功率的大小取决于转鼓线速度变化的快慢（一般来说底盘测功机转鼓线速度越高内部摩擦损失功率越大，转鼓线速度越低内部摩擦损失功率越小），单位为kW；

Fi——PAU加载之后对传感器产生的力，单位为N；

m——测试使用的底盘测功机基准惯量，单位为kg；

a——功率扫描过程中的加速度，由于功率扫描时是速度由高到低，所以加速度为负值，单位为m/s2；

V——转鼓线速度，单位为km/h。

当车辆在两点测试中的VelMaxHP点阶段进行排气污染物检测时，转鼓线速度将处于稳定状态持续12s（稳定3s后采样9s）。当被检车辆处于匀速运行时，其轮边所受外力处于动态平衡状态，此时加速度a为0，转鼓线速度和发动机的转速保持不变，轮边功率数据取决于功率吸收单元的吸收功率（Fi与当前转鼓线速度的乘积）与内部摩擦损失功率之和，且轮边功率保持不变。

当车辆处于功率扫描阶段时，Fi处于变化状态从而引起转鼓线速度的变化，轮边所受外力也发生变化，动态的平衡被破坏，发动机转速也改变，那么此时的a不为0。当Fi不再变化，加速度a的数值趋近于0，转鼓线速度、Fi和轮边功率重新达到平衡状态，数据趋于稳定。加载减速法的功率扫描阶段就是依据“稳定、变化、稳定、变化……”的循环规律，进行最大轮边功率对应转鼓线速度VelMaxHP的寻找。

4 车辆加载减速法测试过程实例

通过使用轻型车用底盘测功机和重型车用底盘测功机进行加载减速法检测得到的轮边功率进行分析。

4.1 轻型车加载减速法测试过程数据功率计算

某轻型货车总质量为2795kg，在轻型车用底盘测功机（底盘测功机基准惯量为907kg）上进行加载减速法测试，加载减速法功率扫描阶段和两点测试阶段中VelMaxHP点阶段的测试数据见表1。

4.3 功率數据分析

轻型车测得的功率扫描过程中的实测最大轮边功率为71.3kW，比两点测试中VelMaxHP点阶段平均轮边功率的64.3kW大，两者的比例关系约为110.9%。

重型车测得的功率扫描过程中的实测最大轮边功率为210.1kW，比两点测试中VelMaxHP点阶段平均轮边功率的198.2kW大，两者的比例关系约为106.0%。

5 总结

如两点测试阶段的VelMaxHP阶段采样期间 9s的数据都一致，那么功率扫描过程中的实测最大轮边功率与两点测试中VelMaxHP点阶段的平均轮边功率的比例关系可以总结公式为：

式中：i——实测最大轮边功率与两点测试工况中VelMaxHP点阶段平均轮边功率的比值。

加载减速法所使用工况法排放测试系统中的底盘测功机基准惯量和加速度（转鼓速度变化率）直接参与到了实测最大轮边功率与两点测试工况中VelMaxHP阶段的平均轮边功率的比值计算，因此i应大于100%。

参考文献

[1] 生态环境部.柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）：GB 3847-2018[S].北京：中国环境科学出版社.2018.

[2]双菊荣，刘剑筠，姚欣灿.LugDown法设备性能的改进与完善方法[J].环境监测管理与技术，2014.26（6）：67-70.