JJF1221—20091汽車排氣污染物檢測用底盤測功機校準規范1范圍本規范規定了汽車排氣污染物檢測用底盤測功機(以下簡稱底盤測功機)的計量特性、校準條件、校準項目和校準方法。本規范適用于點燃式發動機汽車穩態工況法、簡易瞬態工況法及壓燃式發動機汽車加載減速工況法排氣污染物檢測用底盤測功機的校準。2引用文獻GB18285—2005點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)GB3847—2005車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法使用本規范時,應注意使用上述引用文獻的現行有效版本。3術語3.1底盤測功機基本慣量DIW(dynamometerinertiaweight)慣量模擬裝置模擬汽車行駛中平動慣量所相當的汽車質量,稱為當量慣量;而底盤測功機上所有旋轉部件等效的當量慣量稱為底盤測功機基本慣量。3.2主滾筒mainroller與功率吸收裝置同軸連接的滾筒。4概述底盤測功機是在汽車排氣污染物排放工況法檢測時用于模擬車輛在道路實際行駛時的慣量和阻力的專用計量設備。底盤測功機主要由以下部分組成:功率吸收裝置(PAU)及其控制器、滾筒裝置、機械慣量裝置、驅動電機、同步裝置、測力裝置、測速裝置、舉升裝置、側向限位裝置、顯示裝置等。5計量特性5.1滾筒裝置5.1.1主滾筒直徑允許誤差:±0.5%。5.1.2主滾筒表面徑向圓跳動量不大于0.2%。5.1.3前后滾筒母線平行度不大于1mm/m。5.2速度主滾筒線速度允許誤差:±0.2km/h或±0.5%。JJF1221—200925.3扭力5.3.1零值漂移:±5N。5.3.2示值誤差:±1.0%。5.3.3重復性:不大于1.0%。5.3.4回程誤差:不大于1.0%。5.4基本慣量基本慣量允許誤差為銘牌標稱值的±2.0%。5.5恒載荷加載滑行時間恒載荷加載滑行時間允許誤差:±4.0%。5.6變載荷加載滑行時間變載荷加載滑行時間允許誤差:±4.0%。5.7內部損耗功率不大于1.5kW(適用于簡易瞬態工況法在50km/h時)。5.8加載響應時間加載響應時間不大于300ms,平均穩定時間不大于600ms。注:以上所有指標不是用于合格性判別,僅提供參考。6校準條件6.1環境條件溫度:0℃~40℃相對濕度:≤85%無影響校準結果的振動、電磁干擾等。6.2校準用計量標準器及設備計量標準器和設備見表1。表1校準設備一覽表設備名稱測量范圍準確度等級長量爪游標卡尺或π尺500mm(分度值0.02mm)MPE:±0.05mm百分表(0~10)mm1級速度測量裝置(0~100)km/hMPE:±0.1%扭力校準裝置(砝碼)/M2級存儲式數字示波器頻寬:100MHz幅度MPE:±2%計時裝置(0~150)sMPE:±3ms7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目見表2。JJF1221—20093表2校準項目1滾筒裝置2速度3扭力4基本慣量允許誤差5恒加載滑行時間6變加載滑行時間7內部損耗功率8加載響應時間7.2校準方法7.2.1滾筒裝置在進行滾筒裝置的參數校準之前應關斷底盤測功機驅動電機的電源。7.2.1.1滾筒直徑誤差在主滾筒中段占全長80%的表面上均勻選取3處,用長量爪游標卡尺或π尺測量每處的直徑3次,記錄結果。按公式(1)分別計算左右主滾筒各處直徑誤差,取各處最大直徑誤差作為校準結果。δDi= Di-D D×100%i=1,2,3(1)式中:δD—第i處主滾筒直徑誤差; i Di—第i處3次測量滾筒直徑的平均值,mm;D—主滾筒標稱直徑,mm。7.2.1.2徑向圓跳動量在主滾筒占全長80%的表面上均勻選取3個斷面,用固定在基座上的百分表測量滾筒表面徑向圓跳動量(必要時可在百分表測量觸頭與滾筒表面之間加裝增加接觸面積裝置),選取最大跳動量,代入公式(2)計算左、右主滾筒徑向圓跳動量誤差。δJ×100%(2)式中:δJ—徑向圓跳動量誤差,%; D—所在滾筒3處測量滾筒直徑的平均值,mm;|ΔJ|max———徑向圓跳動量的最大絕對值,mm。7.2.1.3前后滾筒內側母線平行度對左右側的前后兩對滾筒分別測量。用長爪游標卡尺在滾筒兩端處,測量前、后滾筒兩端點內側母線的距離。記為L1和L2,按公式(3)計算:LH=(L1-L2)/L(3)JJF1221—20094式中:LH—前后滾筒內側母線平行度,mm/m; L—校準點之間的距離,m;L1,L2—前、后滾筒兩端點內側母線的距離,mm。7.2.2速度7.2.2.1選取約25km/h,40km/h,48km/h,70km/h作為校準點,重復7.2.2.2測量過程,計算各校準點示值誤差。其中70km/h校準點只適用于壓燃式發動機汽車加載減速工況法。7.2.2.2驅動滾筒加速至校準點,待速度穩定后,連續記錄三次底盤測功機速度示值和速度測量裝置的示值,按公式(4)、公式(5)分別計算絕對示值誤差和相對示值誤差。Δr=Vm-Vs(4)δr=×100%(5)式中:Δr—速度示值絕對誤差; Vm—三次測量的示值平均值,km/h;Vs—三次標準速度計的示值平均值,km/h;δr—速度示值相對誤差。7.2.2.3各校準點中示值誤差最大者,作為主滾筒線速度誤差的校準結果。7.2.3扭力安裝好扭力校準裝置,使其處于平衡狀態,然后將底盤測功機指示裝置調零。施加扭力至上限后卸除扭力,檢查指示裝置的回零情況,并重新調零。7.2.3.1零值漂移每隔5min觀察1次零位變化,并記錄。取15min內最大變化量作為零值漂移的校準結果。7.2.3.2示值誤差、重復性、回程誤差將底盤測功機指示裝置調零,在規定的測量范圍內,按滿量程的約20%、40%、60%、80%依次逐級加載,再逐級減載,分別記錄進程和回程過程中的扭力示值。此過程重復進行3次,每次校準后指示裝置應清零。按公式(6)計算各量程點的扭力示值誤差,取各量程點的最大示值誤差作為示值誤差校準結果。W=×100%(6) 式中:W—扭力示值誤差; FJ—3次進程扭力示值的平均值,N;F—扭力標準值,N。按公式(7)分別計算各量程點的重復性,取各量程點重復性最大值作為重復性校準結果。JJF1221—20095(7) R×100%(7) 式中:R—扭力重復性;Fmax—3次進程扭力示值的最大值,N;Fmin—3次進程扭力示值的最小值,N; FJ—3次進程扭力示值的平均值,N。按公式(8)計算回程誤差,取各量程點最大回程誤差作為校準結果。H=式中:H—扭力回程誤差;|FH-FJ|F×100%(8)FJ—進程中3次扭力示值的算術平均值,N;FH—回程中3次扭力示值的算術平均值,N;F—扭力標準值,N。7.2.4基本慣量允許誤差按照設備說明書的要求,將底盤測功機充分預熱。7.2.4.1驅動滾筒速度至56km/h,在(48~16)km/h速度區間段進行空載滑行測試。記錄計時裝置記錄的滑行時間t1。7.2.4.2驅動滾筒轉速至56km/h后,加載恒扭力F2=1170N,進行(48~16)km/h的滑行測試。記錄計時裝置記錄的滑行時間t2。7.2.4.3按照步驟7.2.4.1和7.2.4.2重復測量三次。計算3次平均值f1,t1;f2,t2。按公式(9)計算基本慣量DIW:DIWA=0.1125×(f2-f1)×t1×t2t1-t2(9)式中:DIWA—底盤測功機轉動慣量等效汽車質量,kg;—三次加載恒力F1=0N時,F1實測值的平均值,N;f2—三次加載恒力F2=1170N時,F2實測值的平均值,N;t1—三次加載恒力F1=0N,(48~16)km/h滑行時間的平均值,s;t2—三次加載恒力F2=1170N,(48~16)km/h滑行時間的平均值,s。如果測量值滿足5.4要求,基本慣量使用銘牌標稱值DIW。如果不符合5.4要求,允許重新進行7.2.4.3試驗一次。7.2.5恒載荷加載滑行時間7.2.5.1分別選擇6.0kW、12.0kW作為總載荷THP對底盤測功機功率吸收裝置進行設定,進行(48~32)km/h的加載滑行測試。記錄底盤測功機校準裝置顯示的實際滑行時間ACDT。按照公式(10)計算速度區間段(48~32)km/h的計算滑行時間CCDT;按照公式(11)計算相應的滑行時間相對誤差。CCDT40=0.04DIW(10)JJF1221—20096δ40=ACDDT40×100%(11)式中:δ40—進行(48~32)km/h恒載荷加載滑行試驗時,實際滑行時間的相對誤差,%;ACDT40—進行(48~32)km/h恒載荷加載滑行試驗時的實際滑行時間,s;CCDT40—進行(48~32)km/h恒載荷加載滑行試驗時的理論計算滑行時間,s;功率);THP—總載荷,(THP=PHLP+IHP,PHLP是內部損耗功率,IHP是指示功率);DIW—底盤測功機基本慣量銘牌標稱值。7.2.5.2對于壓燃式發動機汽車加載減速工況法底盤測功機,增加(64~48)km/h的加載滑行試驗,并按照公式(12)計算速度區間段(64~48)km/h的計算滑行時間CCDT;按照公式(13)計算相應的滑行時間相對誤差。CCDT56=0.06DIW(12)δ56=ACDDT56×100%(13)式中:δ56—進行(64~48)km/h恒載荷加載滑行試驗時的實際滑行時間的相對誤差,%;CCDT56—進行(64~48)km/h恒載荷加載滑行試驗時的理論計算滑行時間,s;ACDT56—進行(64~48)km/h恒載荷加載滑行試驗時的實際滑行時間,s。7.2.5.3選擇12.0kW作為總載荷THP對底盤測功機功率吸收裝置進行設定,進行(48~32)km/h速度段的加載滑行測試。滾筒轉動后,把相當于滾筒表面切向力200N~600N的砝碼加載在扭力校準裝置上,記錄該速度段下的實際滑行時間ACDT。按照公式(14)來計算在有預加載情況下的理論時間CCDTF。9F(14)式中:F—砝碼轉換到滾筒表面切向力,N;THP—設定加載的總載荷,kW;CCDTF—有預加載情況下的理論時間,s。按照公式(15)計算有預加載情況下恒載荷加載滑行時間誤差δF。δF=ACDTF×100%(15)7.2.5.4選以上各滑行時間相對誤差中的最大值作為恒載荷加載滑行時間誤差。7.2.6變載荷加載滑行時間7.2.6.1對用于點燃式發動機汽車簡易瞬態工況法和穩態工況法排放檢測底盤測功機,啟動底盤測功機進入變加載滑行測試功能軟件模塊,把底盤測功機滾筒線速度提升到JJF1221—2009756km/h后,向底盤測功機施加16.2kW的總載荷THP,當底盤測功機滾筒線速度下降到48.3km/h時,按表3要求向底盤測功機階躍加載。記錄(48.3~16.1)km/h速度段的實際滑行時間ACDTΔ,并根據表3或表4所示計算(48.3~16.1)km/h速度段的計算滑行時間CCDTΔ。表3底盤測功機變載荷加載滑行測試載荷設置和計算時間速度(km/h)總載荷(kW)計算時間(s)速度(km/h)總載荷(kW)計算時間(s)72.47.40.00000DIW43.413.20.00039DIW70.85.90.00119DIW41.811.80.00040DIW69.27.40.00146DIW40.210.30.00043DIW67.68.80.00114DIW38.6110.00047DIW66.010.30.00094DIW3711.80.00042DIW64.411.80.00078DIW35.412.50.00038DIW62.813.20.00067DIW33.813.20.00034DIW61.114.70.00062DIW32.212.50.00031DIW59.515.40.00051DIW30.611.80.00031DIW57.916.20.00047DIW29110.00031DIW56.316.90.00044DIW27.410.30.00032DIW54.717.60.00041DIW25.78.80.00034DIW53.118.40.00038DIW24.17.40.00035DIW51.517.60.00035DIW22.58.10.00039DIW49.916.90.00036DIW20.98.80.00033DIW48.316.20.00036DIW19.38.10.00028DIW46.715.40.00036DIW17.77.40.00028DIW45.114.70.00037DIW16.100.00028DIW表4底盤測功機變載荷加載滑行測試計算時間初速度(km/h)末速度(km/h)計算滑行時間(s)72.416.10.01713DIW48.316.10.00707DIW按公式(16)計算變載荷加載滑行時間相對誤差:δΔ=ACDDTΔ×100%(16)7.2.6.2對用于壓燃式發動機汽車加載減速工況法的底盤測功機,進行(72.4~JJF1221—2009816.1)km/h段的變載荷加載滑行試驗。把底盤測功機滾筒線速度提升到80.5km/h后,向底盤測功機施加7.4kW的總載荷THP,當底盤測功機滾筒線速度下降到72.4km/h時,按表3要求向底盤測功機階躍加載。記錄(72.4~16.1)km/h段的實際滑行時間ACDTΔ,并根據表3或表4所示計算(72.4~16.1)km/h速度段的計算時間CCDTΔ,按公式(16)計算變載荷加載滑行時間相對誤差。7.2.7內部損耗功率驅動滾筒轉速至56km/h以上,開始自由滑行,用記錄速度測量裝置和計時裝置測量(54~46)km/h滑行時間Δtx,按公式(17)計算內部損耗功率作為速度為50km/h時的內部損耗功率校準結果。式中:PHLP50———速度為/。(17)7.2.8加載響應時間按照表5的要求分別進行試驗項目編號1和2的加載響應時間校準,具體校準方法如下:將存儲式數字示波器的探針接入扭力傳感器經放大后的信號輸出端(被校準設備應配備獨立的輸出端子),將力值信號的波形記錄下來,按照圖1和下面的要求進行分析,記錄相應的值作為校準結果。t1t2t3時間/ms[b1l圖1加載響應時間示意圖(Δt1:響應時間;Δt2:平均穩定時間)(1)在PAU沒有制動力時,底盤測功機滾筒以64.4km/h以上的初始線速度減速轉動。(2)當滾筒線速度達到56.3km/h時,向滾筒施加如[b1]所示的制動力。JJF1221—20099(3)當滾筒線速度達到40km/h時,向滾筒施加如[c1]所示的制動力。(4)從制動力階躍變化時刻起,時間記錄開始。(5)監測并記錄PAU的載荷傳感器件的實際輸出信號。(6)當達到[c2]所示的制動力時,此刻時間記為響應時間。(7)當下述兩個條件同時滿足時,記錄平均穩定時間。a)當300ms的平均制動力穩定在[c1]所示的制動力的±2%誤差范圍內;b)用于計算制動力均值的300ms時間段,任意時刻制動力在[c1]所示的制動力±5%范圍內。表5底盤測功機加載響應時間校準設置代號[b1][c1][c2]變量名稱制動力/N制動力/N90%([c1]-[b1])+[b1]/N項目編號113231719167921719132313638校準結果表達8.1校準證書底盤測功機經校準后發給校準證書。校準證書應包括的信息及推薦的校準證書的內頁格式見附錄A。8.2校準結果的測量不確定度底盤測功機校準結果的不確定度按JJF1059—1999的要求評定,不確定度評定的實例見附錄B。9復校時間間隔根據底盤測功機的使用的實際情況而定,建議校準時間間隔為1年。JJF1221—200910附錄A校準證書的內容A.1校準證書應至少包括以下信息:b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果不在實驗室內進行校準);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數標識;e)送校單位的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期;h)對校準所用依據的技術規范的標識,包括名稱及代號;i)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;j)校準環境的描述;k)校準結果及其測量不確定度的說明;l)校準證書或校準報告簽發人的簽名、職務或等效標識,以及簽發日期;m)校準結果僅對被校對象有效的說明;n)未經校準實驗室書面批準,不得部分復制校準證書的聲明。JJF1221—200911A.2推薦的底盤測功機校準證書的內頁格式共1頁第1頁一、滾筒裝置1.滾筒直徑誤差2.滾筒表面徑向圓跳動量3.前后滾筒母線平行度主滾筒線速度誤差1.零值漂移:2.示值誤差:3.重復性:4.回程誤差:四、基本慣量誤差:五、恒載荷加載滑行時間誤差:六、變載荷加載滑行時間誤差:七、內部損耗功率(適用于簡易瞬態工況法在50km/h時):八、加載響應時間加載響應時間:平均穩定時間:校準結果測量不確定度:校準技術依據:校準的環境條件:溫度:℃;相對濕度:%;氣壓:kPaJJF1221—200912附錄B校準結果的不確定度分析B.1底盤測功機扭力示值誤差的不確定度分析B.1.1校準方法經測力杠桿傳遞的標準砝碼重力由測功機功率吸收單元的載荷測量系統測量以滾筒表面切向力的形式顯示。B.1.2數學模型F式中:F—測功機靜載荷示值,N;D—滾筒直徑,mm;N—標準砝碼重力,N;L—測力杠桿臂長,mm;α—測力杠桿等效平面與水平面間偏角,rad。B.1.3方差及靈敏系數式(B1)中D、N、L和α各變量相互獨立,得到u(F)=u(D)+u(N)+u(F)=u(D)+u(N)+u(L)+u(δ)ur(D)—滾筒直徑引入的相對標準不確定度分量;ur(N)—標準砝碼引入的相對標準不確定度分量;ur(L)—測力杠桿引入的相對標準不確定度分量;ur(δ)—測量重復性引入的標準不確定度分量。B.1.4A類標準不確定度分量和自由度(B1)(B2)以1800N測量點為例,在相同條件下,對被校測功機靜載荷測量獨立測量10次,計算重復性引入的標準不確定度分量δ。測量次數12345678910測量值1801.41798.31802.41803.51804.31799.31803.51801.51800.61798.8平均值1801.36相對標準不確定度0.21%三次測量平均值的不確定度ur(δ)=0.21%/3=0.12%自由度:ν(δ)=9JJF1221—2009B.1.5B類標