汽車(chē)整車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(wěn)定性、行駛平穩(wěn)性和環(huán)保性等進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)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(chē)整車(chē)性能的流水線式檢測(cè)。正常情況下，可以供至少三輛車(chē)同時(shí)在線檢測(cè)，且檢測(cè)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(cè)效率。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；檢測(cè)；側(cè)滑；速度表；制動(dòng)

0 引言
汽車(chē)在使用過(guò)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(chē)的這一變化過(guò)程是必然的，是符合發(fā)展規(guī)律的，但是如果檢測(cè)不及時(shí)，則汽車(chē)在行駛過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。汽車(chē)的整車(chē)性能主要包括側(cè)滑、速度、制動(dòng)、燈光、排放和噪聲等，
如果能定期檢測(cè)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(cè)的基本方法有兩種：一種是傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法，另一種是現(xiàn)代儀器設(shè)備檢測(cè)法。人工經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)法檢測(cè)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(cè)。現(xiàn)代儀器設(shè)備檢測(cè)法可在汽車(chē)不解體情況下，用專(zhuān)用儀器設(shè)備檢測(cè)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(jù)。采用計(jì)算機(jī)控制的汽車(chē)整車(chē)室內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)分析、判斷、存儲(chǔ)和打印汽車(chē)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(cè)結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，因而成為檢車(chē)的主要方法，在國(guó)內(nèi)外獲得了廣泛應(yīng)用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了臺(tái)試法檢測(cè)汽車(chē)各項(xiàng)性能的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法，使得人們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)有據(jù)可依。

1 各項(xiàng)性能檢測(cè)方法探析
1．1 側(cè)滑檢測(cè)
汽車(chē)行駛過(guò)程中，若其車(chē)輪定位參數(shù)匹配不合理，尤其是車(chē)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(chē)輪側(cè)滑。用側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)車(chē)輪側(cè)滑量大小可以反映車(chē)輪外傾與前束的匹配情況。滑板式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)在我國(guó)獲得了廣泛應(yīng)用，它是利用滑動(dòng)板在側(cè)向力作用下能夠橫向移動(dòng)的原理來(lái)測(cè)量車(chē)輪側(cè)滑量的。按滑動(dòng)板數(shù)不同，滑板式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)可分為單板式和雙板式兩種，該檢測(cè)線采用雙板聯(lián)動(dòng)式側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)。
側(cè)滑檢測(cè)時(shí)，汽車(chē)以3～5 km／h的速度垂直側(cè)滑板駛向側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)，使前輪(或后輪)平穩(wěn)通過(guò)滑動(dòng)板，在行進(jìn)過(guò)程中，不允許轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，轉(zhuǎn)向輪通過(guò)臺(tái)板時(shí)，測(cè)取橫向滑動(dòng)量。根據(jù)GB7258—2004的規(guī)定，用側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)前輪側(cè)滑量，其值不應(yīng)超過(guò)5m／km。
1．2 車(chē)速表檢測(cè)
車(chē)速表是駕駛員安全行車(chē)的重要依據(jù)。用滾筒式車(chē)速表試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)車(chē)速表的指示誤差，是利用滾筒旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)來(lái)模擬汽車(chē)的實(shí)際道路行駛狀態(tài)，根據(jù)滾筒的線速度與車(chē)輪的線速度相等的原理測(cè)量出實(shí)際車(chē)速，進(jìn)而根據(jù)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(yàn)臺(tái)有：無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的標(biāo)準(zhǔn)型，依靠被測(cè)車(chē)輪帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)；有驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)型，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。本檢測(cè)線采用無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置的標(biāo)準(zhǔn)型。
GB7258—2004規(guī)定，車(chē)速表指示誤差(最高設(shè)計(jì)車(chē)速不大于40 km／h的機(jī)動(dòng)車(chē)除外)的判斷標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)符合關(guān)系式：0≤V1-V2≤(V2／10)+4。將被測(cè)機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪駛上車(chē)速表檢驗(yàn)臺(tái)的滾筒上使之旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該機(jī)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(yàn)臺(tái)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(chē)速表檢驗(yàn)臺(tái)速度指示儀表的指示值(V2)為40 km／h時(shí)，讀取該機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)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(tái)試時(shí)，車(chē)速表檢驗(yàn)臺(tái)速度指示儀表的指示值通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器顯示，臺(tái)上不安裝指示儀表。
1．3 制動(dòng)力檢測(cè)
臺(tái)試法使用的制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備稱(chēng)為制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，可以近似地模擬實(shí)際制動(dòng)過(guò)程。當(dāng)汽車(chē)整車(chē)在室內(nèi)的滾筒式試驗(yàn)臺(tái)上試驗(yàn)時(shí)，滾筒式試驗(yàn)臺(tái)是以筒的表面代替路面，試驗(yàn)時(shí)通過(guò)加載裝置給滾筒施加負(fù)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(xiàng)檢測(cè)與試驗(yàn)。用滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)時(shí)，需注意以下事項(xiàng)：滾筒表面應(yīng)干燥，沒(méi)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(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(cè)取車(chē)輪阻滯力；使用制動(dòng)，測(cè)取制動(dòng)力增長(zhǎng)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(cè)量制動(dòng)時(shí)，為了獲得足夠的附著力，允許在機(jī)動(dòng)車(chē)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(cè)量制動(dòng)時(shí)，可以采取防止機(jī)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(dāng)采取上述方法之后，仍出現(xiàn)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(xiàn)象，而制動(dòng)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(duì)于行車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)，通過(guò)測(cè)制動(dòng)時(shí)左右輪的制動(dòng)力差來(lái)檢測(cè)汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性。GB7258—2004中對(duì)制動(dòng)力平衡的要求如下：在制動(dòng)力增長(zhǎng)全過(guò)程中同時(shí)測(cè)得的左右輪制動(dòng)力差的最大值，與全過(guò)程中測(cè)得的該軸左右輪最大制動(dòng)力中大者之比，對(duì)前軸不應(yīng)大于20％，對(duì)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(yīng)大于24％；當(dāng)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(zhǎng)全過(guò)程中同時(shí)測(cè)得的左右輪制動(dòng)力差的最大值不應(yīng)大于該軸軸荷的8％。對(duì)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間的要求：液壓制動(dòng)的汽車(chē)不應(yīng)大于0．35 s，氣壓制動(dòng)的汽車(chē)不應(yīng)大于0．60 s。對(duì)車(chē)輪阻滯力的要求：進(jìn)行制動(dòng)力檢驗(yàn)時(shí)各車(chē)輪的阻滯力均不應(yīng)大于車(chē)輪所在軸軸荷的5％。
(2)駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)，當(dāng)采用制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)的制動(dòng)力時(shí)，機(jī)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(yīng)不小于該車(chē)在測(cè)試狀態(tài)下整車(chē)重量的20％(對(duì)總質(zhì)量為整備質(zhì)量1．2倍以下的機(jī)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(yīng)大于0．80 s。
由于臺(tái)試法檢驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)，所以在測(cè)制動(dòng)力前，要先測(cè)軸荷。本檢測(cè)線采用軸荷與制動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)分離的方式，即在輪重試驗(yàn)臺(tái)上先測(cè)軸荷，而后再到反力式滾筒試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)制動(dòng)力。
1．4 前照燈檢測(cè)
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(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(hào)裝置。前照燈的技術(shù)狀況，可用屏幕檢測(cè)法和前照燈檢測(cè)儀檢測(cè)。機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)時(shí)宜采用前照燈檢測(cè)儀檢驗(yàn)前照燈光束照射位置，將被檢驗(yàn)的機(jī)動(dòng)車(chē)按規(guī)定距離與前照燈檢測(cè)儀對(duì)正(宜使用車(chē)輛擺正裝置)，從前照燈檢測(cè)儀的顯示屏上分別測(cè)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(hào)前照燈檢測(cè)儀的檢測(cè)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(lái)測(cè)量前照燈發(fā)光強(qiáng)度和光軸偏斜量。GB7258—2004中對(duì)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(cè)
汽車(chē)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(chē)排氣中的CO，HC等氣體，都具有吸收一定波長(zhǎng)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(chē)排氣管中采集氣樣，對(duì)其中CO和HC含量連續(xù)進(jìn)行分析的儀器。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T3845—1993《汽油車(chē)排氣污染物的測(cè)量怠速法》的規(guī)定，汽油車(chē)怠速污染物的檢測(cè)應(yīng)在怠速工況下，采用不分光紅外線吸收型監(jiān)測(cè)儀，按規(guī)定程序檢測(cè)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(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(cè)。煙度計(jì)分為濾紙式、透光式等多種形式。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T384—1993((柴油車(chē)自由加速煙度的測(cè)量濾紙煙度法》的規(guī)定，柴油車(chē)自由加速煙度的檢測(cè)應(yīng)在自由加速工況下，采用濾紙式煙度計(jì)按測(cè)量規(guī)程進(jìn)行。
1．6 噪聲檢測(cè)
車(chē)輛的噪聲污染是指人對(duì)行駛中的車(chē)輛的聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)，車(chē)輛噪聲污染評(píng)價(jià)性能指標(biāo)NVH(Noise Vibration Harsheness)是衡量汽車(chē)制造質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。GB1495—2002((汽車(chē)加速行駛車(chē)外噪聲限值及測(cè)量方法》中規(guī)定測(cè)量汽車(chē)噪聲使用的儀器是精密聲級(jí)計(jì)或普通聲級(jí)計(jì)。聲級(jí)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(tīng)覺(jué)特性近似地測(cè)定其噪聲級(jí)的儀器。噪聲級(jí)是指用聲級(jí)計(jì)測(cè)得的并經(jīng)過(guò)聽(tīng)感修正的聲壓級(jí)(dB)或響度級(jí)(phon)。GB7258～2004規(guī)定機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)嚷暭?jí)在距車(chē)前2m、離地高1．2m處測(cè)量時(shí)，其值應(yīng)為90～115dB(A)。

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

將側(cè)滑、車(chē)速表指示誤差、制動(dòng)、燈光、排放、噪聲等檢測(cè)項(xiàng)目劃分到三個(gè)分工位，其中第一工位負(fù)責(zé)汽車(chē)側(cè)滑和車(chē)速表的檢測(cè)；第二工位負(fù)責(zé)汽車(chē)軸重和制動(dòng)力的檢測(cè)；第三工位負(fù)責(zé)汽車(chē)前照燈檢測(cè)。另外還設(shè)一個(gè)主工位，用來(lái)將各分工位測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、歸檔，打印檢測(cè)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(tái)計(jì)算機(jī)控制管理，各檢測(cè)工位全部采用基于PC總線的測(cè)控硬件。通過(guò)掃描儀、LED大顯示屏等輔助設(shè)備，對(duì)車(chē)輛的各項(xiàng)性能依照上述工位順序進(jìn)行流水線式檢測(cè)，這種工位劃分可以同時(shí)供至少三輛車(chē)在線檢測(cè)，各工位工作負(fù)荷基本平衡，從而提高檢測(cè)速度和檢測(cè)自動(dòng)化程度。
流水線檢測(cè)時(shí)，車(chē)輛從工位一上線，經(jīng)過(guò)工位二、工位三后下線完成檢測(cè)過(guò)程，預(yù)計(jì)正常情況下一輛車(chē)從上線到下線檢測(cè)時(shí)間不超過(guò)15 min。在各檢測(cè)工位，通過(guò)光電傳感器發(fā)出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)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(cè)數(shù)據(jù)、合格判定結(jié)果以及對(duì)駕駛員的一些提示信息。控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)進(jìn)程發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，自動(dòng)控制有關(guān)執(zhí)行設(shè)備的動(dòng)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(chē)型設(shè)定測(cè)量參數(shù)，動(dòng)態(tài)顯示所測(cè)試工位的測(cè)量數(shù)據(jù)，判定并顯示測(cè)量結(jié)果，測(cè)試數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理、統(tǒng)計(jì)，根據(jù)需要打印檢測(cè)項(xiàng)目及合格率統(tǒng)計(jì)表。

3 結(jié)語(yǔ)
該汽車(chē)整車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分立式單一車(chē)輛檢測(cè)臺(tái)相比，大大提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)自動(dòng)化程度，減少了人為誤操作的機(jī)率，使檢測(cè)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(cè)速度快，準(zhǔn)確性高、能定量分析檢測(cè)結(jié)果，適用于大批量檢測(cè)，成為當(dāng)前汽車(chē)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。