汽車(chē)整車(chē)性能檢測系統的設計

摘要：為了保證汽車(chē)安全行駛和減少環(huán)境污染，需要時(shí)汽車(chē)的操縱穩定性、行駛平穩性和環(huán)保性等進(jìn)行檢測。該檢測系統以工業(yè)計算機和插入式數據采集控制板為核心，利用網(wǎng)絡(luò )及通信技術(shù)等實(shí)現了汽車(chē)整車(chē)性能的流水線(xiàn)式檢測。正常情況下，可以供至少三輛車(chē)同時(shí)在線(xiàn)檢測，且檢測過(guò)程不需要輔助人員(駕駛員除外)，從而減少了人為誤差，提高了檢測效率。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；檢測；側滑；速度表；制動(dòng)

0 引言
汽車(chē)在使用過(guò)程中，隨著(zhù)行駛里程增加，出現可靠性降低，經(jīng)濟性變差和故障率增加等現象。汽車(chē)的這一變化過(guò)程是必然的，是符合發(fā)展規律的，但是如果檢測不及時(shí)，則汽車(chē)在行駛過(guò)程中就會(huì )出現問(wèn)題。汽車(chē)的整車(chē)性能主要包括側滑、速度、制動(dòng)、燈光、排放和噪聲等，
如果能定期檢測汽車(chē)的這些性能，就可以減少甚至避免行駛中的問(wèn)題。
汽車(chē)技術(shù)狀況檢測的基本方法有兩種：一種是傳統的人工經(jīng)驗檢測法，另一種是現代儀器設備檢測法。人工經(jīng)驗檢測法檢測速度慢，準確性差，不能進(jìn)行定量分析，不適用大批量的檢測?，F代儀器設備檢測法可在汽車(chē)不解體情況下，用專(zhuān)用儀器設備檢測汽車(chē)的性能，為分析和判斷汽車(chē)技術(shù)狀況提供定量依據。采用計算機控制的汽車(chē)整車(chē)室內檢測系統可以自動(dòng)分析、判斷、存儲和打印汽車(chē)的技術(shù)狀況，具有快速、經(jīng)濟、安全、不受外界自然條件限制，以及試驗重復性好和能定量顯示檢測結果等優(yōu)點(diǎn)，因而成為檢車(chē)的主要方法，在國內外獲得了廣泛應用。國家標準規定了臺試法檢測汽車(chē)各項性能的檢測標準及檢測方法，使得人們在設計系統時(shí)有據可依。

1 各項性能檢測方法探析
1．1 側滑檢測
汽車(chē)行駛過(guò)程中，若其車(chē)輪定位參數匹配不合理，尤其是車(chē)輪外傾和前束匹配不佳，將導致每個(gè)定位參數產(chǎn)生的側向力不平衡，出現側向滑移現象，即車(chē)輪側滑。用側滑試驗臺檢測車(chē)輪側滑量大小可以反映車(chē)輪外傾與前束的匹配情況?；迨絺然囼炁_在我國獲得了廣泛應用，它是利用滑動(dòng)板在側向力作用下能夠橫向移動(dòng)的原理來(lái)測量車(chē)輪側滑量的。按滑動(dòng)板數不同，滑板式側滑試驗臺可分為單板式和雙板式兩種，該檢測線(xiàn)采用雙板聯(lián)動(dòng)式側滑試驗臺。
側滑檢測時(shí)，汽車(chē)以3～5 km／h的速度垂直側滑板駛向側滑試驗臺，使前輪(或后輪)平穩通過(guò)滑動(dòng)板，在行進(jìn)過(guò)程中，不允許轉動(dòng)方向盤(pán)，轉向輪通過(guò)臺板時(shí)，測取橫向滑動(dòng)量。根據GB7258—2004的規定，用側滑試驗臺檢測前輪側滑量，其值不應超過(guò)5m／km。
1．2 車(chē)速表檢測
車(chē)速表是駕駛員安全行車(chē)的重要依據。用滾筒式車(chē)速表試驗臺檢測車(chē)速表的指示誤差，是利用滾筒旋轉帶動(dòng)車(chē)輪旋轉來(lái)模擬汽車(chē)的實(shí)際道路行駛狀態(tài)，根據滾筒的線(xiàn)速度與車(chē)輪的線(xiàn)速度相等的原理測量出實(shí)際車(chē)速，進(jìn)而根據此時(shí)車(chē)輛速度表的指示值求得速度表的誤差。常見(jiàn)的車(chē)速表試驗臺有：無(wú)驅動(dòng)裝置的標準型，依靠被測車(chē)輪帶動(dòng)滾筒旋轉；有驅動(dòng)裝置的驅動(dòng)型，由電動(dòng)機驅動(dòng)滾筒旋轉。本檢測線(xiàn)采用無(wú)驅動(dòng)裝置的標準型。
GB7258—2004規定，車(chē)速表指示誤差(最高設計車(chē)速不大于40 km／h的機動(dòng)車(chē)除外)的判斷標準是：車(chē)速表指示車(chē)速V1(單位：km／h)與實(shí)際車(chē)速V2(單位：km／h)之間應符合關(guān)系式：0≤V1-V2≤(V2／10)+4。將被測機動(dòng)車(chē)的車(chē)輪駛上車(chē)速表檢驗臺的滾筒上使之旋轉，當該機動(dòng)車(chē)車(chē)速表的指示值(V1)為40 km／h時(shí)，車(chē)速表檢驗臺速度指示儀表的指示值(V2)為32．8～40 km／h范圍內為合格；當車(chē)速表檢驗臺速度指示儀表的指示值(V2)為40 km／h時(shí)，讀取該機動(dòng)車(chē)車(chē)速表的指示值(V1)，當V1的讀數在40～48 km／h范圍內時(shí)為合格。采用工業(yè)計算機控制系統進(jìn)行臺試時(shí)，車(chē)速表檢驗臺速度指示儀表的指示值通過(guò)計算機顯示器顯示，臺上不安裝指示儀表。
1．3 制動(dòng)力檢測
臺試法使用的制動(dòng)檢測設備稱(chēng)為制動(dòng)試驗臺，可以近似地模擬實(shí)際制動(dòng)過(guò)程。當汽車(chē)整車(chē)在室內的滾筒式試驗臺上試驗時(shí)，滾筒式試驗臺是以筒的表面代替路面，試驗時(shí)通過(guò)加載裝置給滾筒施加負荷，以模擬行駛阻力，使汽車(chē)盡可能在接近實(shí)際行駛工況下進(jìn)行各項檢測與試驗。用滾筒式制動(dòng)試驗臺檢測時(shí)，需注意以下事項：滾筒表面應干燥，沒(méi)有松散物質(zhì)及油污，滾筒表面當量附著(zhù)系數不應小于0．75。駕駛員將機動(dòng)車(chē)駛上滾筒，位置擺正，置變速器于空檔。啟動(dòng)滾筒，在2 s后測取車(chē)輪阻滯力；使用制動(dòng)，測取制動(dòng)力增長(cháng)全過(guò)程中的左右輪制動(dòng)力差和各輪制動(dòng)力的最大值，并記錄左右車(chē)輪是否抱死。在測量制動(dòng)時(shí)，為了獲得足夠的附著(zhù)力，允許在機動(dòng)車(chē)上增加足夠的附加質(zhì)量或施加相當于附加質(zhì)量的作用力(附加質(zhì)量或作用力不計入軸荷)。在測量制動(dòng)時(shí)，可以采取防止機動(dòng)車(chē)移動(dòng)的措施(例如加三角墊塊或采取牽引等方法)。當采取上述方法之后，仍出現車(chē)輪抱死并在滾筒上打滑或整車(chē)隨滾筒向后移出的現象，而制動(dòng)力仍未達到合格要求時(shí)，應改用GB7258—2004標準中規定的其他方法進(jìn)行檢驗。
(1)對于行車(chē)制動(dòng)性能檢驗，通過(guò)測制動(dòng)時(shí)左右輪的制動(dòng)力差來(lái)檢測汽車(chē)的制動(dòng)穩定性。GB7258—2004中對制動(dòng)力平衡的要求如下：在制動(dòng)力增長(cháng)全過(guò)程中同時(shí)測得的左右輪制動(dòng)力差的最大值，與全過(guò)程中測得的該軸左右輪最大制動(dòng)力中大者之比，對前軸不應大于20％，對后軸(及其他軸)在軸制動(dòng)力不小于該軸軸荷的60％時(shí)不應大于24％；當后軸(及其他軸)軸制動(dòng)力小于該軸軸荷的60％時(shí)，在制動(dòng)力增長(cháng)全過(guò)程中同時(shí)測得的左右輪制動(dòng)力差的最大值不應大于該軸軸荷的8％。對制動(dòng)協(xié)調時(shí)間的要求：液壓制動(dòng)的汽車(chē)不應大于0．35 s，氣壓制動(dòng)的汽車(chē)不應大于0．60 s。對車(chē)輪阻滯力的要求：進(jìn)行制動(dòng)力檢驗時(shí)各車(chē)輪的阻滯力均不應大于車(chē)輪所在軸軸荷的5％。
(2)駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗，當采用制動(dòng)檢驗臺檢驗汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)的制動(dòng)力時(shí)，機動(dòng)車(chē)空載，乘坐一名駕駛員，使用駐車(chē)制動(dòng)裝置，駐車(chē)制動(dòng)力的總和應不小于該車(chē)在測試狀態(tài)下整車(chē)重量的20％(對總質(zhì)量為整備質(zhì)量1．2倍以下的機動(dòng)車(chē)為不小于15％)。
(3)制動(dòng)完全釋放時(shí)間，即從松開(kāi)制動(dòng)踏板到制動(dòng)消除所需要的時(shí)間不應大于0．80 s。
由于臺試法檢驗制動(dòng)力時(shí)，要將軸制動(dòng)力與軸荷的百分比作為診斷標準，所以在測制動(dòng)力前，要先測軸荷。本檢測線(xiàn)采用軸荷與制動(dòng)力試驗臺分離的方式，即在輪重試驗臺上先測軸荷，而后再到反力式滾筒試驗臺上測制動(dòng)力。
1．4 前照燈檢測
前照燈是汽車(chē)在夜間或在能見(jiàn)度較低的條件下，為駕駛員提供行車(chē)道路照明的重要設備，而且也是駕駛員發(fā)出警示、進(jìn)行聯(lián)絡(luò )的燈光信號裝置。前照燈的技術(shù)狀況，可用屏幕檢測法和前照燈檢測儀檢測。機動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗時(shí)宜采用前照燈檢測儀檢驗前照燈光束照射位置，將被檢驗的機動(dòng)車(chē)按規定距離與前照燈檢測儀對正(宜使用車(chē)輛擺正裝置)，從前照燈檢測儀的顯示屏上分別測量左右遠、近光束的水平和垂直照射方位的偏移值。
各種型號前照燈檢測儀的檢測原理基本相同，都是采用能把吸收的光能轉變成電流的硅光電池或硒光電池作為傳感器，按照前照燈光軸照射光電池產(chǎn)生電流的大小和比例，來(lái)測量前照燈發(fā)光強度和光軸偏斜量。GB7258—2004中對前照燈遠光光束發(fā)光強度最小值、光束照射位置等都做了規定。
1．5 排放和煙度檢測
汽車(chē)排氣中的污染物主要是一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、微粒和硫化物等。汽車(chē)排氣中的CO，HC等氣體，都具有吸收一定波長(cháng)范圍紅外線(xiàn)的性質(zhì)。而且，紅外線(xiàn)被吸收的程度與排氣濃度之間有一個(gè)大致一定的關(guān)系。不分光紅外線(xiàn)CO和HC氣體分析儀，是一種能夠從汽車(chē)排氣管中采集氣樣，對其中CO和HC含量連續進(jìn)行分析的儀器。
國家標準GB／T3845—1993《汽油車(chē)排氣污染物的測量怠速法》的規定，汽油車(chē)怠速污染物的檢測應在怠速工況下，采用不分光紅外線(xiàn)吸收型監測儀，按規定程序檢測CO和HC的濃度值。柴油車(chē)排氣管排出的可見(jiàn)污染物表現在排氣煙色上。排氣煙色主要有黑煙、藍煙和白煙三種。黑煙的發(fā)暗程度用排氣煙度表示、排氣煙度用煙度計檢測。煙度計分為濾紙式、透光式等多種形式。按照國家標準GB／T384—1993((柴油車(chē)自由加速煙度的測量濾紙煙度法》的規定，柴油車(chē)自由加速煙度的檢測應在自由加速工況下，采用濾紙式煙度計按測量規程進(jìn)行。
1．6 噪聲檢測
車(chē)輛的噪聲污染是指人對行駛中的車(chē)輛的聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)，車(chē)輛噪聲污染評價(jià)性能指標NVH(Noise Vibration Harsheness)是衡量汽車(chē)制造質(zhì)量的一個(gè)重要指標。GB1495—2002((汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲限值及測量方法》中規定測量汽車(chē)噪聲使用的儀器是精密聲級計或普通聲級計。聲級計是一種能把工業(yè)噪聲、生活噪聲或交通噪聲等，按人耳聽(tīng)覺(jué)特性近似地測定其噪聲級的儀器。噪聲級是指用聲級計測得的并經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級(dB)或響度級(phon)。GB7258～2004規定機動(dòng)車(chē)喇叭聲級在距車(chē)前2m、離地高1．2m處測量時(shí)，其值應為90～115dB(A)。

2 檢測系統結構設計
針對大批量汽車(chē)的檢測，采用工業(yè)計算機作為控制中心，結合上述一些專(zhuān)用檢測設備，設計了汽車(chē)側滑、車(chē)速、制動(dòng)、燈光等項目的流水線(xiàn)式檢測系統，其總體結構如圖1所示。

將側滑、車(chē)速表指示誤差、制動(dòng)、燈光、排放、噪聲等檢測項目劃分到三個(gè)分工位，其中第一工位負責汽車(chē)側滑和車(chē)速表的檢測；第二工位負責汽車(chē)軸重和制動(dòng)力的檢測；第三工位負責汽車(chē)前照燈檢測。另外還設一個(gè)主工位，用來(lái)將各分工位測得的數據進(jìn)行匯總、歸檔，打印檢測報表，同時(shí)提供與其他網(wǎng)絡(luò )連接的軟硬件接口。每個(gè)工位用一臺計算機控制管理，各檢測工位全部采用基于PC總線(xiàn)的測控硬件。通過(guò)掃描儀、LED大顯示屏等輔助設備，對車(chē)輛的各項性能依照上述工位順序進(jìn)行流水線(xiàn)式檢測，這種工位劃分可以同時(shí)供至少三輛車(chē)在線(xiàn)檢測，各工位工作負荷基本平衡，從而提高檢測速度和檢測自動(dòng)化程度。
流水線(xiàn)檢測時(shí)，車(chē)輛從工位一上線(xiàn)，經(jīng)過(guò)工位二、工位三后下線(xiàn)完成檢測過(guò)程，預計正常情況下一輛車(chē)從上線(xiàn)到下線(xiàn)檢測時(shí)間不超過(guò)15 min。在各檢測工位，通過(guò)光電傳感器發(fā)出的開(kāi)關(guān)量信號判斷受檢車(chē)輛進(jìn)入和退出工位，利用點(diǎn)陣式LED漢字顯示屏顯示檢測數據、合格判定結果以及對駕駛員的一些提示信息?？刂葡到y根據檢測進(jìn)程發(fā)出相應的控制信號，自動(dòng)控制有關(guān)執行設備的動(dòng)作，如舉升器的升降、電機的啟停等。
系統軟件完成的主要功能有：根據車(chē)型設定測量參數，動(dòng)態(tài)顯示所測試工位的測量數據，判定并顯示測量結果，測試數據由數據庫管理、統計，根據需要打印檢測項目及合格率統計表。

3 結語(yǔ)
該汽車(chē)整車(chē)性能檢測系統與傳統的分立式單一車(chē)輛檢測臺相比，大大提高了檢測效率和檢測自動(dòng)化程度，減少了人為誤操作的機率，使檢測結果更為科學(xué)可信。系統采用工業(yè)標準，抗干擾能力強，檢測速度快，準確性高、能定量分析檢測結果，適用于大批量檢測，成為當前汽車(chē)檢測技術(shù)的發(fā)展方向。