汽車整車性能檢測系統(tǒng)的設計

摘要：為了保證汽車安全行駛和減少環(huán)境污染，需要時汽車的操縱穩(wěn)定性、行駛平穩(wěn)性和環(huán)保性等進行檢測。該檢測系統(tǒng)以工業(yè)計算機和插入式數(shù)據(jù)采集控制板為核心，利用網(wǎng)絡及通信技術(shù)等實現(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，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)驗檢測法，另一種是現(xiàn)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，不能進行定量分析，不適用大批量的檢測?，F(xiàn)代儀器設備檢測法可在汽車不解體情況下，用專用儀器設備檢測汽車的性能，為分析和判斷汽車技術(shù)狀況提供定量依據(jù)。采用計算機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、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(jié)果等優(yōu)點，因而成為檢車的主要方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛應用。國家標準規(guī)定了臺試法檢測汽車各項性能的檢測標準及檢測方法，使得人們在設計系統(tǒng)時有據(jù)可依。

1 各項性能檢測方法探析
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，將導致每個定位參數(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。滑板式側(cè)滑試驗臺在我國獲得了廣泛應用，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)滑試驗臺。
側(cè)滑檢測時，汽車以3～5 km／h的速度垂直側(cè)滑板駛向側(cè)滑試驗臺，使前輪(或后輪)平穩(wěn)通過滑動板，在行進過程中，不允許轉(zhuǎn)動方向盤，轉(zhuǎn)向輪通過臺板時，測取橫向滑動量。根據(jù)GB7258—2004的規(guī)定，用側(cè)滑試驗臺檢測前輪側(cè)滑量，其值不應超過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際車速，進而根據(jù)此時車輛速度表的指示值求得速度表的誤差。常見的車速表試驗臺有：無驅(qū)動裝置的標準型，依靠被測車輪帶動滾筒旋轉(zhuǎn)；有驅(qū)動裝置的驅(qū)動型，由電動機驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。本檢測線采用無驅(qū)動裝置的標準型。
GB7258—2004規(guī)定，車速表指示誤差(最高設計車速不大于40 km／h的機動車除外)的判斷標準是：車速表指示車速V1(單位：km／h)與實際車速V2(單位：km／h)之間應符合關(guān)系式：0≤V1-V2≤(V2／10)+4。將被測機動車的車輪駛上車速表檢驗臺的滾筒上使之旋轉(zhuǎn)，當該機動車車速表的指示值(V1)為40 km／h時，車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(nèi)為合格；當車速表檢驗臺速度指示儀表的指示值(V2)為40 km／h時，讀取該機動車車速表的指示值(V1)，當V1的讀數(shù)在40～48 km／h范圍內(nèi)時為合格。采用工業(yè)計算機控制系統(tǒng)進行臺試時，車速表檢驗臺速度指示儀表的指示值通過計算機顯示器顯示，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備稱為制動試驗臺，可以近似地模擬實際制動過程。當汽車整車在室內(nèi)的滾筒式試驗臺上試驗時，滾筒式試驗臺是以筒的表面代替路面，試驗時通過加載裝置給滾筒施加負荷，以模擬行駛阻力，使汽車盡可能在接近實際行駛工況下進行各項檢測與試驗。用滾筒式制動試驗臺檢測時，需注意以下事項：滾筒表面應干燥，沒有松散物質(zhì)及油污，滾筒表面當量附著系數(shù)不應小于0．75。駕駛員將機動車駛上滾筒，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，為了獲得足夠的附著力，允許在機動車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)。在測量制動時，可以采取防止機動車移動的措施(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(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，而制動力仍未達到合格要求時，應改用GB7258—2004標準中規(guī)定的其他方法進行檢驗。
(1)對于行車制動性能檢驗，通過測制動時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％時不應大于24％；當后軸(及其他軸)軸制動力小于該軸軸荷的60％時，在制動力增長全過程中同時測得的左右輪制動力差的最大值不應大于該軸軸荷的8％。對制動協(xié)調(diào)時間的要求：液壓制動的汽車不應大于0．35 s，氣壓制動的汽車不應大于0．60 s。對車輪阻滯力的要求：進行制動力檢驗時各車輪的阻滯力均不應大于車輪所在軸軸荷的5％。
(2)駐車制動性能檢驗，當采用制動檢驗臺檢驗汽車駐車制動的制動力時，機動車空載，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倍以下的機動車為不小于15％)。
(3)制動完全釋放時間，即從松開制動踏板到制動消除所需要的時間不應大于0．80 s。
由于臺試法檢驗制動力時，要將軸制動力與軸荷的百分比作為診斷標準，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備，而且也是駕駛員發(fā)出警示、進行聯(lián)絡的燈光信號裝置。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。機動車安全技術(shù)檢驗時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、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(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)、碳氫化合物(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)進行分析的儀器。
國家標準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在自由加速工況下，采用濾紙式煙度計按測量規(guī)程進行。
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，車輛噪聲污染評價性能指標NVH(Noise Vibration Harsheness)是衡量汽車制造質(zhì)量的一個重要指標。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，按人耳聽覺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)過聽感修正的聲壓級(dB)或響度級(phon)。GB7258～2004規(guī)定機動車喇叭聲級在距車前2m、離地高1．2m處測量時，其值應為90～115dB(A)。

2 檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
針對大批量汽車的檢測，采用工業(yè)計算機作為控制中心，結(jié)合上述一些專用檢測設備，設計了汽車側(cè)滑、車速、制動、燈光等項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、噪聲等檢測項目劃分到三個分工位，其中第一工位負責汽車側(cè)滑和車速表的檢測；第二工位負責汽車軸重和制動力的檢測；第三工位負責汽車前照燈檢測。另外還設一個主工位，用來將各分工位測得的數(shù)據(jù)進行匯總、歸檔，打印檢測報表，同時提供與其他網(wǎng)絡連接的軟硬件接口。每個工位用一臺計算機控制管理，各檢測工位全部采用基于PC總線的測控硬件。通過掃描儀、LED大顯示屏等輔助設備，對車輛的各項性能依照上述工位順序進行流水線式檢測，這種工位劃分可以同時供至少三輛車在線檢測，各工位工作負荷基本平衡，從而提高檢測速度和檢測自動化程度。
流水線檢測時，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，預計正常情況下一輛車從上線到下線檢測時間不超過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入和退出工位，利用點陣式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。控制系統(tǒng)根據(jù)檢測進程發(fā)出相應的控制信號，自動控制有關(guān)執(zhí)行設備的動作，如舉升器的升降、電機的啟停等。
系統(tǒng)軟件完成的主要功能有：根據(jù)車型設定測量參數(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，根據(jù)需要打印檢測項目及合格率統(tǒng)計表。

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率，使檢測結(jié)果更為科學可信。系統(tǒng)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(jié)果，適用于大批量檢測，成為當前汽車檢測技術(shù)的發(fā)展方向。