汽車整車性能檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：為了保證汽車安全行駛和減少環(huán)境污染，需要時(shí)汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平穩(wěn)性和環(huán)保性等進(jìn)行檢測。該檢測系統(tǒng)以工業(yè)計(jì)算機(jī)和插入式數(shù)據(jù)采集控制板為核心，利用網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了汽車整車性能的流水線式檢測。正常情況下，可以供至少三輛車同時(shí)在線檢測，且檢測過程不需要輔助人員(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；檢測；側(cè)滑；速度表；制動

0 引言
    汽車在使用過程中，隨著行駛里程增加，出現(xiàn)可靠性降低，經(jīng)濟(jì)性變差和故障率增加等現(xiàn)象。汽車的這一變化過程是必然的，是符合發(fā)展規(guī)律的，但是如果檢測不及時(shí)，則汽車在行駛過程中就會出現(xiàn)問題。汽車的整車性能主要包括側(cè)滑、速度、制動、燈光、排放和噪聲等，
如果能定期檢測汽車的這些性能，就可以減少甚至避免行駛中的問題。
    汽車技術(shù)狀況檢測的基本方法有兩種：一種是傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)檢測法，另一種是現(xiàn)代儀器設(shè)備檢測法。人工經(jīng)驗(yàn)檢測法檢測速度慢，準(zhǔn)確性差，不能進(jìn)行定量分析，不適用大批量的檢測?，F(xiàn)代儀器設(shè)備檢測法可在汽車不解體情況下，用專用儀器設(shè)備檢測汽車的性能，為分析和判斷汽車技術(shù)狀況提供定量依據(jù)。采用計(jì)算機(jī)控制的汽車整車室內(nèi)檢測系統(tǒng)可以自動分析、判斷、存儲和打印汽車的技術(shù)狀況，具有快速、經(jīng)濟(jì)、安全、不受外界自然條件限制，以及試驗(yàn)重復(fù)性好和能定量顯示檢測結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，因而成為檢車的主要方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛應(yīng)用。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了臺試法檢測汽車各項(xiàng)性能的檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法，使得人們在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)有據(jù)可依。

1 各項(xiàng)性能檢測方法探析
1．1 側(cè)滑檢測
    汽車行駛過程中，若其車輪定位參數(shù)匹配不合理，尤其是車輪外傾和前束匹配不佳，將導(dǎo)致每個(gè)定位參數(shù)產(chǎn)生的側(cè)向力不平衡，出現(xiàn)側(cè)向滑移現(xiàn)象，即車輪側(cè)滑。用側(cè)滑試驗(yàn)臺檢測車輪側(cè)滑量大小可以反映車輪外傾與前束的匹配情況?；迨絺?cè)滑試驗(yàn)臺在我國獲得了廣泛應(yīng)用，它是利用滑動板在側(cè)向力作用下能夠橫向移動的原理來測量車輪側(cè)滑量的。按滑動板數(shù)不同，滑板式側(cè)滑試驗(yàn)臺可分為單板式和雙板式兩種，該檢測線采用雙板聯(lián)動式側(cè)滑試驗(yàn)臺。
    側(cè)滑檢測時(shí)，汽車以3～5 km／h的速度垂直側(cè)滑板駛向側(cè)滑試驗(yàn)臺，使前輪(或后輪)平穩(wěn)通過滑動板，在行進(jìn)過程中，不允許轉(zhuǎn)動方向盤，轉(zhuǎn)向輪通過臺板時(shí)，測取橫向滑動量。根據(jù)GB7258—2004的規(guī)定，用側(cè)滑試驗(yàn)臺檢測前輪側(cè)滑量，其值不應(yīng)超過5m／km。
1．2 車速表檢測
    車速表是駕駛員安全行車的重要依據(jù)。用滾筒式車速表試驗(yàn)臺檢測車速表的指示誤差，是利用滾筒旋轉(zhuǎn)帶動車輪旋轉(zhuǎn)來模擬汽車的實(shí)際道路行駛狀態(tài)，根據(jù)滾筒的線速度與車輪的線速度相等的原理測量出實(shí)際車速，進(jìn)而根據(jù)此時(shí)車輛速度表的指示值求得速度表的誤差。常見的車速表試驗(yàn)臺有：無驅(qū)動裝置的標(biāo)準(zhǔn)型，依靠被測車輪帶動滾筒旋轉(zhuǎn)；有驅(qū)動裝置的驅(qū)動型，由電動機(jī)驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。本檢測線采用無驅(qū)動裝置的標(biāo)準(zhǔn)型。
    GB7258—2004規(guī)定，車速表指示誤差(最高設(shè)計(jì)車速不大于40 km／h的機(jī)動車除外)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：車速表指示車速V1(單位：km／h)與實(shí)際車速V2(單位：km／h)之間應(yīng)符合關(guān)系式：0≤V1-V2≤(V2／10)+4。將被測機(jī)動車的車輪駛上車速表檢驗(yàn)臺的滾筒上使之旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該機(jī)動車車速表的指示值(V1)為40 km／h時(shí)，車速表檢驗(yàn)臺速度指示儀表的指示值(V2)為32．8～40 km／h范圍內(nèi)為合格；當(dāng)車速表檢驗(yàn)臺速度指示儀表的指示值(V2)為40 km／h時(shí)，讀取該機(jī)動車車速表的指示值(V1)，當(dāng)V1的讀數(shù)在40～48 km／h范圍內(nèi)時(shí)為合格。采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行臺試時(shí)，車速表檢驗(yàn)臺速度指示儀表的指示值通過計(jì)算機(jī)顯示器顯示，臺上不安裝指示儀表。
1．3 制動力檢測
    臺試法使用的制動檢測設(shè)備稱為制動試驗(yàn)臺，可以近似地模擬實(shí)際制動過程。當(dāng)汽車整車在室內(nèi)的滾筒式試驗(yàn)臺上試驗(yàn)時(shí)，滾筒式試驗(yàn)臺是以筒的表面代替路面，試驗(yàn)時(shí)通過加載裝置給滾筒施加負(fù)荷，以模擬行駛阻力，使汽車盡可能在接近實(shí)際行駛工況下進(jìn)行各項(xiàng)檢測與試驗(yàn)。用滾筒式制動試驗(yàn)臺檢測時(shí)，需注意以下事項(xiàng)：滾筒表面應(yīng)干燥，沒有松散物質(zhì)及油污，滾筒表面當(dāng)量附著系數(shù)不應(yīng)小于0．75。駕駛員將機(jī)動車駛上滾筒，位置擺正，置變速器于空檔。啟動滾筒，在2 s后測取車輪阻滯力；使用制動，測取制動力增長全過程中的左右輪制動力差和各輪制動力的最大值，并記錄左右車輪是否抱死。在測量制動時(shí)，為了獲得足夠的附著力，允許在機(jī)動車上增加足夠的附加質(zhì)量或施加相當(dāng)于附加質(zhì)量的作用力(附加質(zhì)量或作用力不計(jì)入軸荷)。在測量制動時(shí)，可以采取防止機(jī)動車移動的措施(例如加三角墊塊或采取牽引等方法)。當(dāng)采取上述方法之后，仍出現(xiàn)車輪抱死并在滾筒上打滑或整車隨滾筒向后移出的現(xiàn)象，而制動力仍未達(dá)到合格要求時(shí)，應(yīng)改用GB7258—2004標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的其他方法進(jìn)行檢驗(yàn)。
    (1)對于行車制動性能檢驗(yàn)，通過測制動時(shí)左右輪的制動力差來檢測汽車的制動穩(wěn)定性。GB7258—2004中對制動力平衡的要求如下：在制動力增長全過程中同時(shí)測得的左右輪制動力差的最大值，與全過程中測得的該軸左右輪最大制動力中大者之比，對前軸不應(yīng)大于20％，對后軸(及其他軸)在軸制動力不小于該軸軸荷的60％時(shí)不應(yīng)大于24％；當(dāng)后軸(及其他軸)軸制動力小于該軸軸荷的60％時(shí)，在制動力增長全過程中同時(shí)測得的左右輪制動力差的最大值不應(yīng)大于該軸軸荷的8％。對制動協(xié)調(diào)時(shí)間的要求：液壓制動的汽車不應(yīng)大于0．35 s，氣壓制動的汽車不應(yīng)大于0．60 s。對車輪阻滯力的要求：進(jìn)行制動力檢驗(yàn)時(shí)各車輪的阻滯力均不應(yīng)大于車輪所在軸軸荷的5％。
    (2)駐車制動性能檢驗(yàn)，當(dāng)采用制動檢驗(yàn)臺檢驗(yàn)汽車駐車制動的制動力時(shí)，機(jī)動車空載，乘坐一名駕駛員，使用駐車制動裝置，駐車制動力的總和應(yīng)不小于該車在測試狀態(tài)下整車重量的20％(對總質(zhì)量為整備質(zhì)量1．2倍以下的機(jī)動車為不小于15％)。
    (3)制動完全釋放時(shí)間，即從松開制動踏板到制動消除所需要的時(shí)間不應(yīng)大于0．80 s。
    由于臺試法檢驗(yàn)制動力時(shí)，要將軸制動力與軸荷的百分比作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，所以在測制動力前，要先測軸荷。本檢測線采用軸荷與制動力試驗(yàn)臺分離的方式，即在輪重試驗(yàn)臺上先測軸荷，而后再到反力式滾筒試驗(yàn)臺上測制動力。
1．4 前照燈檢測
    前照燈是汽車在夜間或在能見度較低的條件下，為駕駛員提供行車道路照明的重要設(shè)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(jī)動車安全技術(shù)檢驗(yàn)時(shí)宜采用前照燈檢測儀檢驗(yàn)前照燈光束照射位置，將被檢驗(yàn)的機(jī)動車按規(guī)定距離與前照燈檢測儀對正(宜使用車輛擺正裝置)，從前照燈檢測儀的顯示屏上分別測量左右遠(yuǎn)、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(zhuǎn)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，來測量前照燈發(fā)光強(qiáng)度和光軸偏斜量。GB7258—2004中對前照燈遠(yuǎn)光光束發(fā)光強(qiáng)度最小值、光束照射位置等都做了規(guī)定。
1．5 排放和煙度檢測
    汽車排氣中的污染物主要是一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)、微粒和硫化物等。汽車排氣中的CO，HC等氣體，都具有吸收一定波長范圍紅外線的性質(zhì)。而且，紅外線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CO和HC氣體分析儀，是一種能夠從汽車排氣管中采集氣樣，對其中CO和HC含量連續(xù)進(jìn)行分析的儀器。
    國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T3845—1993《汽油車排氣污染物的測量怠速法》的規(guī)定，汽油車怠速污染物的檢測應(yīng)在怠速工況下，采用不分光紅外線吸收型監(jiān)測儀，按規(guī)定程序檢測CO和HC的濃度值。柴油車排氣管排出的可見污染物表現(xiàn)在排氣煙色上。排氣煙色主要有黑煙、藍(lán)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(jì)檢測。煙度計(jì)分為濾紙式、透光式等多種形式。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T384—1993((柴油車自由加速煙度的測量濾紙煙度法》的規(guī)定，柴油車自由加速煙度的檢測應(yīng)在自由加速工況下，采用濾紙式煙度計(jì)按測量規(guī)程進(jìn)行。
1．6 噪聲檢測
    車輛的噪聲污染是指人對行駛中的車輛的聽覺感覺，車輛噪聲污染評價(jià)性能指標(biāo)NVH(Noise Vibration Harsheness)是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。GB1495—2002((汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法》中規(guī)定測量汽車噪聲使用的儀器是精密聲級計(jì)或普通聲級計(jì)。聲級計(jì)是一種能把工業(yè)噪聲、生活噪聲或交通噪聲等，按人耳聽覺特性近似地測定其噪聲級的儀器。噪聲級是指用聲級計(jì)測得的并經(jīng)過聽感修正的聲壓級(dB)或響度級(phon)。GB7258～2004規(guī)定機(jī)動車喇叭聲級在距車前2m、離地高1．2m處測量時(shí)，其值應(yīng)為90～115dB(A)。

2 檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    針對大批量汽車的檢測，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)作為控制中心，結(jié)合上述一些專用檢測設(shè)備，設(shè)計(jì)了汽車側(cè)滑、車速、制動、燈光等項(xiàng)目的流水線式檢測系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    將側(cè)滑、車速表指示誤差、制動、燈光、排放、噪聲等檢測項(xiàng)目劃分到三個(gè)分工位，其中第一工位負(fù)責(zé)汽車側(cè)滑和車速表的檢測；第二工位負(fù)責(zé)汽車軸重和制動力的檢測；第三工位負(fù)責(zé)汽車前照燈檢測。另外還設(shè)一個(gè)主工位，用來將各分工位測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、歸檔，打印檢測報(bào)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(jì)算機(jī)控制管理，各檢測工位全部采用基于PC總線的測控硬件。通過掃描儀、LED大顯示屏等輔助設(shè)備，對車輛的各項(xiàng)性能依照上述工位順序進(jìn)行流水線式檢測，這種工位劃分可以同時(shí)供至少三輛車在線檢測，各工位工作負(fù)荷基本平衡，從而提高檢測速度和檢測自動化程度。
    流水線檢測時(shí)，車輛從工位一上線，經(jīng)過工位二、工位三后下線完成檢測過程，預(yù)計(jì)正常情況下一輛車從上線到下線檢測時(shí)間不超過15 min。在各檢測工位，通過光電傳感器發(fā)出的開關(guān)量信號判斷受檢車輛進(jìn)入和退出工位，利用點(diǎn)陣式LED漢字顯示屏顯示檢測數(shù)據(jù)、合格判定結(jié)果以及對駕駛員的一些提示信息?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)檢測進(jìn)程發(fā)出相應(yīng)的控制信號，自動控制有關(guān)執(zhí)行設(shè)備的動作，如舉升器的升降、電機(jī)的啟停等。
    系統(tǒng)軟件完成的主要功能有：根據(jù)車型設(shè)定測量參數(shù)，動態(tài)顯示所測試工位的測量數(shù)據(jù)，判定并顯示測量結(jié)果，測試數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理、統(tǒng)計(jì)，根據(jù)需要打印檢測項(xiàng)目及合格率統(tǒng)計(jì)表。

3 結(jié)語
    該汽車整車性能檢測系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分立式單一車輛檢測臺相比，大大提高了檢測效率和檢測自動化程度，減少了人為誤操作的機(jī)率，使檢測結(jié)果更為科學(xué)可信。系統(tǒng)采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，抗干擾能力強(qiáng)，檢測速度快，準(zhǔn)確性高、能定量分析檢測結(jié)果，適用于大批量檢測，成為當(dāng)前汽車檢測技術(shù)的發(fā)展方向。