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汽車(chē)發(fā)動(dòng)機臺架試驗所用的測功機的發(fā)展歷程、現狀進(jìn)行了討論， 結合我國測功機研究、使用現狀，對發(fā)動(dòng)機臺架試驗發(fā)展方向進(jìn)行了探討。
     汽車(chē)已成為人們生活中密不可分的重要組成部分， 而汽車(chē)的“心臟”是發(fā)動(dòng)機，檢測、修正、完善發(fā)動(dòng) 機性能、指標、零部件使用壽命的強勁設備是“測功機”。因此，從某種意義上講，測功機的發(fā)展狀況決定 著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展水平。 測功機的發(fā)展歷程測功機雖然作為檢測汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的主要設備，推動(dòng) 了汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，但是，測功機并不是伴隨著(zhù)汽車(chē) 工業(yè)的發(fā)展而誕生的，而是早于汽車(chē)，后來(lái)應用于汽車(chē) 工業(yè)的。測功機可分為兩類(lèi)：可倒拖式和不可倒拖式。 可倒拖式的測功機有：電力式和混合式；不可倒拖式的 測功機有：電渦流式、磁滯制動(dòng)式、風(fēng)扇制動(dòng)式、液力 式、機械制動(dòng)力式、水力式?，F在常用的是電渦流式和 電力式兩種測功機。 1.1 測功機的歷史 1719 年，Graham-Desaguliers 測功機經(jīng)英國科學(xué) GeorgeGraham 發(fā)明，1763 年于倫敦首次試驗，用 量人類(lèi)肌肉力量。1798年法國的 Regnier 發(fā)明 字命名的測功機，可以測量軍隊中馬匹的牽引力。 1821 年，Gaspard de Prony 發(fā)明了 de Prony brake 測功機用來(lái)測量蒸汽機的扭矩，后來(lái)英國用來(lái) 表征發(fā) 動(dòng)機功率的“brake horse power”（馬力） 也由此得 來(lái)。19 世紀 20 年代末，John Macneill Marriot專(zhuān)利的 基礎上，改進(jìn)了設備，用來(lái)測量不同 路面上馬車(chē)所需的 牽引力。 1877 WilliamFroude 發(fā)明了第一臺發(fā)動(dòng)機測功機；1881 商用測功機被這家公司生產(chǎn)。水力測功機由制動(dòng) 器、測力 機構、供水系統組成。制動(dòng)器吸收發(fā)動(dòng)機扭矩， 通過(guò)測 力機構的測量，指示供水機構供應相應水量。它具有價(jià)格低廉、結構簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，所以在 20 世紀 一直被使用并被不斷更新。但由于響應慢、耗費資源、精度差，現在已經(jīng)很少使用。1928 年，德國的 Carl Schenck 公司 生產(chǎn)了第一臺汽車(chē)用底盤(pán)轉鼓測功機，這臺測功機已經(jīng) 具有了現代測功機的雛形。 1931 年，Martin AnthonyWinther 兄弟發(fā)明了 渦流式測功機并于1947 年注冊專(zhuān)利。此后，兩兄 Dynamatic公司，并直到 2002 年一直致力于生產(chǎn)測功機，1946 1995年期間，此公司還一度成公司。而Heenan 后，也開(kāi)始生產(chǎn)電渦流測功機。電渦流測功機利用電渦 流原理平衡發(fā)動(dòng)機的扭矩，并利用冷卻水將熱量帶走。 主要由測功機主體、測力機構、控制柜三部分組成。 電渦流測功機經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，具有低慣量、高精度、高穩定性的優(yōu)點(diǎn)，并且結構簡(jiǎn)單，維護方便，便 于自動(dòng)化控制。 19世紀中葉電機被發(fā)明后，直流電力測功機就已經(jīng)出現。電力測功機利用電力平衡發(fā)動(dòng)機扭矩。其特點(diǎn) 為精度高，響應快，節約了大量冷卻水，保養周期 價(jià)格貴，變頻柜占地面積大。20 世紀中葉，隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始出現測功機轉矩控制電路；70 年代，隨著(zhù)計算機和航天技術(shù)的發(fā) 展，發(fā)動(dòng)機測試向自動(dòng)化，智能化方向發(fā)展；80 年代， 出現了集檢測操作、數據采集、打印和存儲一體的系統 軟件；

      90 年代，仿真技術(shù)開(kāi)始走進(jìn)臺架測試領(lǐng)域，仿真向高速化發(fā)展。發(fā)展至今，發(fā)動(dòng)機臺架測試已經(jīng)涵蓋多學(xué)科知識，包括：機械工程、電學(xué)、聲學(xué)、軟件、化學(xué)、計算機科學(xué)等。 

1、測功機轉矩傳感器 扭矩測量是測功機重要的功能。在20世紀初，測 由此計算出轉矩值?，F代測功機已經(jīng)沒(méi)有臂軸設計，Schenck 公司的電渦流測功機利用兩個(gè)浮動(dòng)支撐代替了 臂軸軸承。在我們的試驗中，就發(fā)生過(guò)由于浮動(dòng)支撐安 裝不良，導致測量功率扭矩不準確的事件。 1.3 測功機轉速傳感器 轉速傳感器最早由齒輪和一個(gè)脈沖傳感器測量。齒輪有固定齒數，系統利用傳感器從齒輪得到的脈沖計算轉速。這種傳感器結構簡(jiǎn)單，易于安裝，使用壽命長(cháng)。 現在更多利用光學(xué)編碼器傳感器測量轉速。并且有統可以對兩個(gè)方向的轉速分別記錄。這種傳感器的缺點(diǎn)是對灰塵敏感，使用壽命短，并且安裝要求高。 1.4 測功機數據采集方法 采集數據是發(fā)動(dòng)機試驗的首要目的，數據的顯示、 輸出、管理以及儲存等工作，是發(fā)動(dòng)機臺架試驗中必須 先于其他考慮的。而測功機的數據輸出及處理過(guò)程，與 測試技術(shù)，計算機技術(shù)等同步發(fā)展，在近十年中，經(jīng) 歷了突飛猛進(jìn)的發(fā)展?，F在的數據系統中，數據通過(guò)計 算機被更快速的記錄，但是，數據的精確性并不比“紙條系統”時(shí)好，所以，試驗室必須配備標定、備份以及 后處理手段。針對越來(lái)越多的處理器、傳感器等各類(lèi)設備。測功機數據采集系統大致分為以下三個(gè)階段。

第一階段是手寫(xiě)，在發(fā)動(dòng)機測試發(fā)展的初級階段。 被測發(fā)動(dòng)機數量小，測試者關(guān)注的參數少，所以手寫(xiě)式記錄是經(jīng)濟實(shí)惠的，同時(shí)精確的方法。

第二階段是圖表記錄儀，這種記錄儀在 19 世紀中 發(fā)明初期被用來(lái)記錄星象變化，以提高記錄精度。1888 年，記錄氣壓的記錄儀在美國被注冊。在多通錄儀中，多可以記錄12 個(gè)通道的連續模擬量數 據對時(shí)間的曲線(xiàn)。這種彩色的曲線(xiàn)記錄方法在計算機技術(shù)迅猛發(fā)展的70 年代之后逐漸不被使用。 

第三階段是計算機時(shí)代。首先是手動(dòng)控制的計算機 記錄階段。隨著(zhù)需要記錄參數的增多，信號需要經(jīng)過(guò)模 擬到數字的轉換，這就需要計算機中的數據收集卡和信 號調節卡，計算機技術(shù)的提高解決了這個(gè)問(wèn)題。計算機 記錄的典型模式是 16 個(gè)壓力通道、16 個(gè)溫度通道、4 脈沖通道用來(lái)接收轉矩傳感器傳送的信號，并接收油耗儀的輸入。手動(dòng)控制，試驗不需要經(jīng)過(guò)編程，并且，功機此時(shí)無(wú)法與計算機交互。自動(dòng)化控制和數據儲存階段。1978 年奧地利的 AVL 公司開(kāi)發(fā)了第一個(gè)發(fā)動(dòng)機測功機控制軟件 PUMA。 現在， 大多數發(fā)動(dòng)機測功機都已實(shí)現計算機軟件自動(dòng)控外，臺架都可以通過(guò)另一套面板設備對測功機和發(fā)動(dòng)機 進(jìn)行控制。但是控制必須依賴(lài)軟件，如果軟件癱多數臺架都無(wú)法使用。在數據的顯示方面，大多數試驗人員選擇曲線(xiàn)形式，以便直觀(guān)發(fā)現問(wèn)題，現在外 國一些研發(fā)中心的控制臺已有六塊顯示器，以便關(guān)注足 數變化。在發(fā)動(dòng)機測功機的發(fā)展過(guò)程中，也產(chǎn)生了一些軟件用來(lái)發(fā)現試驗中參數無(wú)法反映的情況。

     電力測功機動(dòng)態(tài)模擬控制策略的研究，電力傳動(dòng)系統的控制算法研究是主要研究方向。北京交通大學(xué)、清華大學(xué)等都曾對電渦流測功機控制算法進(jìn)行 研究，主要研究方向為對控制扭矩進(jìn)行預測的各種算法 研究。 國內企業(yè)多采用 AVL、HORIBA、SIEMENS 等國外品 測功機。并配有IMTECH 等公司的試驗室相關(guān)設備。 企業(yè)多依賴(lài)進(jìn)口產(chǎn)品，主要是由于國內試驗設備精度不發(fā)動(dòng)機臺架試驗發(fā)展方向發(fā)動(dòng)機技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機測試技術(shù)的發(fā)展。 而測試技術(shù)，計算機技術(shù)等領(lǐng)域的科技進(jìn)步為發(fā)動(dòng)機測 試技術(shù)的發(fā)展提供了條件。從目前看，發(fā)動(dòng)機臺架試驗有以下三個(gè)趨勢。

2、集成化 測功機及其軟件越來(lái)越向高集成化方向發(fā)展。例如，現在的發(fā)動(dòng)機臺架試驗中有油耗儀、尾氣成分分析、BlowBy 氣體測量、煙度計、色譜儀、燃燒分析備的控制。

3、智能化和網(wǎng)絡(luò )化 現在的常用測功機軟件中，很多程序還很繁瑣，例如試驗程序的編寫(xiě)和試驗數據的整理。而網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā) 展可以實(shí)現對臺架數據、臺架運行情況、試驗室所有可用設備等的統一管理，節省人力物力。此類(lèi)軟件在國外已經(jīng)有投入使用。而隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和云計算技術(shù)的發(fā)展，這兩方面的新科技也會(huì )為發(fā)動(dòng)機臺架試驗提供更 大的發(fā)展空間。

4、發(fā)動(dòng)機在線(xiàn)診斷 發(fā)動(dòng)機臺架試驗的目的是采集數據、發(fā)現問(wèn)題。而發(fā)動(dòng)機在運行過(guò)程中可能會(huì )發(fā)生突發(fā)故障或零件的疲 勞損壞?，F在有很多軟件、儀器針對這類(lèi)問(wèn)題，提出預警，排除由于發(fā)動(dòng)機故障對臺架的損壞。例如，dA 公司 的分析儀。利用對曲軸振動(dòng)加速度的數據采集，得出階 次分析數據。如果數據超過(guò)提示值，則停止試驗。