第四章 整车性能检测技术

第四章整车性能检测汽车整车技术状况影响到汽车运行中的动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性，安全性等，是汽车检测的重点内容。本章就汽车动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、车轮侧滑量、前照灯、尾气的检测进行讲述，介绍各项检测所用设备的结构、检测原理、检测项目等。4.1汽车动力性的检测4.2汽车经济性的检测4.3汽车制动性的检测4.4汽车操纵稳定性的检测4.5汽车车轮侧滑量的检测4.6汽车前照灯的检测4.7汽车尾气的检测4．1汽车动力性的检测汽车动力性检测分为台架检测和路试检测。可分别对反映汽车动力性的一些指标进行检测，如驱动轮输出功率、驱动力、滑行距离、最高车速、加速能力、爬坡能力、传动系传动效率等。4.1.1汽车动力性的台架检测一、汽车底盘测功试验台结构和工作原理滚筒式底盘测功试验台也称为转鼓试验台，试验台组成部分一般有框架、滚筒装置、举升装置、测功装置、测速装置、控制与指示装置和辅助装置。1．框架与滚筒装置底盘测功试验台的滚筒相当于不断移动的路面，被测车辆的车轮在其上滚动。该种试验台有单滚筒和双滚筒之分，双滚筒又进一步分为单轮双滚筒和双轮双滚筒，如图4—1所示。(a)单轮单滚筒式；(b)双轮双滚筒式；(c)单轮双滚筒式图4一1滚筒式底盘测功试验台1)单滚筒试验台●驱动车轮分别支承在左右两边的滚筒上，两边的滚筒各为单个试验台。●单滚筒试验台的滚筒直径多在1500mm~2500mm之间，直径较大———随着滚筒直径的加大，车轮在滚筒上的滚动就愈接近平路上滚动，使轮胎与滚筒间的滚动阻力小、滑转率小，测试精度愈高。●可是加大滚筒直径会受到制造、安装、占地和费用等多方面的限制，因此滚筒直径不宜过大。●单滚筒试验台使用不方便———因为单滚筒试验台要求车轮在滚筒上的安放、定位要准确，而车轮中心与滚筒中心的对中又是比较困难的。●适用于需要做科研性试验的汽车制造厂、科研院所和大专院校，不适用于需要做生产性试验的汽车维修单位、汽车检测站等。2)双滚筒试验台●双滚筒试验台分别用两个滚筒支承汽车左、右驱动车轮。●双滚筒试验台的滚筒直径一般在185mm～400mm之间，滚筒直径往往随试验台的最大试验车速而定，当最大试验车速高时，直径也大些。●由于滚筒直径相对比较小，轮胎与滚筒的接触与在道路上相差较大，滑转率、滚动阻力增大，滚动损失增加，测试精度较低，所以滚筒直径不宜太小。●在较高试验车速下，滚动损失一般可能达到传递功的15％～20％。现在滚筒直径有变大的趋势，常为400mm～600mm。●双滚筒试验台具有车轮在滚筒上的安放、定位方便和制造成本低等优点●适用于汽车维修单位、汽车检测站等，特别是单轮双滚筒式得到了广泛应用。3)滚筒结构双滚筒试验台的滚筒多使用空心结构，用钢质材料制成。表面形状又有多种形式：光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆层式。当前光滑式滚筒使用的最多，滚花式和沟槽式应用较少。光滑式滚筒的表面摩擦系数较低，而涂覆层式滚筒比较理想，它是在光滑式滚筒表面上涂覆摩擦系数与道路实际情况接近一致的材料。单滚筒试验台的滚筒一般使用硬质木料或钢板制成，也是采用空心结构。双滚筒式底盘测功试验台的滚筒有主、副滚筒之分。主滚筒与测功器相连，左右两个主滚筒之间装有联轴器，左右两边的副滚筒处于自由状态。所有类型的滚筒，均通过滚动轴承安装在框架上。框架是底盘测功试验台机械部分的基础，由型钢焊接而成，固定在地坑内，图4一2所示。3)滚筒结构双滚筒试验台的滚筒多使用空心结构，用钢质材料制成。表面形状又有多种形式：光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆层式。当前光滑式滚筒使用的最多，滚花式和沟槽式应用较少。光滑式滚筒的表面摩擦系数较低，而涂覆层式滚筒比较理想，它是在光滑式滚筒表面上涂覆摩擦系数与道路实际情况接近一致的材料。单滚筒试验台的滚筒一般使用硬质木料或钢板制成，也是采用空心结构。双滚筒式底盘测功试验台的滚筒有主、副滚筒之分。主滚筒与测功器相连，左右两个主滚筒之间装有联轴器，左右两边的副滚筒处于自由状态。所有类型的滚筒，均通过滚动轴承安装在框架上。框架是底盘测功试验台机械部分的基础，由型钢焊接而成，固定在地坑内，图4一2所示。l一框架2一测力杠杆3一压力传感器4一副滚筒5一轴承座6一速度传感器7一举升装置8一传动带轮9一飞轮l0一电刷11一离合器l2一联轴器13一主滚筒14一齿轮箱15一电涡流测功器16一冷却水人口图4一2DOC－10C型汽车底盘测功试验台机械部分结构图2．举升装置汽车底盘测功试验台需要在主动和从动滚筒之间安装举升器，见图4一3。在测试前，将举升器升起，以便使车轮方便进入和离开试验台。在测试时，需将举升器降下，以便使车轮接触滚筒并驱动滚筒转动。测试前或测试完毕后，升起举升器，汽车顺利进入或驶出试验台。举升器可有气压、液压和电动三种动力形式，气压举升器应用最多。a)测试时,举升器降下；b)车辆驶入或驶出时，举升器升起图4一3举升器作用示意图3．测功装置测功装置用于测量发动机经传动系传至驱动车轮的功率。测功装置是一个可以进行加载的设备，这对于滚筒式测功试验台是非常必需的。这是因为汽车在滚筒式试验台上做试验时，滚筒式试验台应模拟车辆在道路上行驶所受的各种阻力，因此需要对滚筒加载，以使车辆的受力情况尽量接近在实际道路上行驶时的受力情况。测功装置由测功器和测力装置组成。1）测功器滚筒式底盘测功试验台常用的测功器有水力测功器、电力测功器和电涡流测功器3种。三种测功器都是由转子和定子两大部分组成的，并且定子是浮动的，可以围绕中心摆动，而转子则与主滚筒相连一起转动。在这三种测功器之中，水力测功器目前应用的较少。电力测功器的功能最强，但成本较高，更适合于科研部门和高等院校作科研使用。电涡流测功器应用最为广泛，其特点是体积小、运转平稳和测量精度较高。电涡流测功器工作原理示意图见图4－4。图4－4电涡流测功器工作原理示意图电涡流测功器工作原理：两大部分定子和转子中，定子是一个钢制的壳体，若干个带磁芯的励磁线圈沿壳体圆周均匀排布，转子是一个固定在转轴上钢制的、很厚实的圆盘(涡流盘)，可随转轴一起转动，而转轴则与主动滚筒相联。转子涡流盘、线圈铁心之间，定、转子之间，都只有很小的间隙。当在线圈中通入直流电，就会有较强的磁场产生。磁力线会穿过铁心、定子和转子盘而形成一个完整闭合回路，如图中虚线所示。当转子转动时，会因为转子盘切割磁力线而感应很强的涡流。涡流与励磁线圈的磁场间的相互作用，将使转子的转动受到一定的阻力或制动转矩。汽车驱动轮要带动涡流测功器的转子转动，就必然要消耗能量克服这种涡流阻力。要改变磁场和涡流的强度，调节励磁线圈的电流即可，这便可以很容易地改变驱动轮的负载。电涡流测功器又可分为水冷和风冷。电涡流测功器运行时要吸收几十到上百千瓦的功率，涡流部件很容易发热。图4—5驱动力测试原理图2）测力装置当转子转动受到电涡流的阻力矩时，定子也会受到大小相等、方向相反的力矩。所以我们只要测得定子所受的反力矩，就可以知道转子受的涡流力矩。常用的测力装置如图4—5，电涡流测功器的定子是浮动安装的（可绕中心摆动），在定子表面装有一个测力杆，该测力杆压在一个压力传感器上面(图4—2中部件2、3）。这样，当定子受到转子转动而产生的反作用力矩时，将通过测力杆对传感器施加一个压力。测力杆的长度L是一定的，从而可以通过传感器受的力F，计算出汽车在各种不同工况下的驱动力。试验台的速度传感器(图4—2中部件6），可检测车速。车速与检测到的驱动力一起可以计算出驱动轮的输出功率。。4.飞轮装置上述对驱动力和车速的测试，主要适用于检测稳态时的驱动轮的驱动功率。如果在试验台上要检测汽车的加速性能和滑行性能，便需要模拟汽车行驶时的惯性。为此目的可以在测功试验台上安装一套飞轮组(图4—2中部件9)，按照不同汽车的质量配以相应转动惯量的飞轮。飞轮与滚筒的结合与断开由离合器(图4—2中部件11)控制。底盘测功试验台要保证汽车加速能力（加速时间）和滑行距离的测试精度，首先应该使飞轮机构、滚筒装置及其他旋转部件的旋转动能与汽车实际在道路上以相应的速度运行时的动能相一致。5．测速装置测得试验车速，是在底盘测功试验台上在进行测功、加速、等速、滑行和燃料经济性等试验时都需要的，因此必须配备测速装置。测速装置通常为电测式，一般由速度传感器、中间处理装置和指示装置组成。速度传感器的常见形式有磁电式、光电式和测速发电机等，这些传感器安装在副滚筒一端，随副滚筒一起转动，从而能把滚筒的转动转变为电信号。与测速发电机相配的指示装置是一电压计，电压计的刻度盘以千米每小时(km/h)进行指示。DCG—１OC型汽车底盘测功试验台的速度传感器为光电式。该速度传感器输出脉冲信号，送入单片机处理后，在指示装置上以单位为千米每小时(km／h)进行指示车速。6．控制与指示装置底盘测功试验台的控制装置和指示装置通常制成一体，形成柜式结构，安置在底盘测功试验台前方易于操作和观察的地方。如果测力装置为电测式，指示装置能直接指示驱动车轮的输出功率。尤其是微机控制的底盘测功试验台，测力杠杆下测力传感器输出的电信号送人微机处理后，可在指示装置上直接显示功率数值。测力装置为机械式和液压式的试验台，其指示装置仅能指示驱动车轮的驱动力。此时，驱动车轮的输出功率应根据测得的驱动力和对应的试验车速按下式计算7．辅助装置除上述基本设备外，底盘测功试验台还需要以下辅助装置。1）纵向约束装置汽车在底盘测功试验台上试验时，必须加以纵向约束，可以防止汽车因可能出现的摆动、移动或者万一冲出试验台而造成的不良后果。单滚筒试验台必须用钢索拉紧，使汽车能够纵向固定。对于双滚筒试验台，只需要在从动轮前后用三角木块顶住，不必用钢索即可。２）吹风装置汽车在底盘测功试验台上试验时，虽然车轮在运转，但汽车并未行驶，没有迎面吹来的风对发动机进行附加的冷却，这是光靠发动机自身的冷却系统散热就不充足了。特别是长时间、大负荷试验时，发动机很容易发热。所以试验时应该在车前放置适当的风机，对发动机进行强制冷却。轮胎也存在同样的问题，轮胎周围空气不流通，轮胎长时间在滚筒上转动也容易受热甚至变形，因此在驱动轮附近也应采用风机进行适当的冷却。8.带有反拖系统的底盘测功试验台所谓反拖系统是采用反拖电机带动功率吸收装置、滚筒及车轮以及汽车传动系旋转的一种装置，如图4－6所示，其基本结构由反拖电机、滚筒、车轮、扭矩仪（或电机悬浮测力装置)等组成。其主要作用为：1)可以方便检测汽车底盘测功试验台台架的机械损失；2)可以检测汽车传动系、主减速器、车轮与滚筒以及台架机械系统的阻力损失。但值得注意，倒拖与正向拖动主减速器、车轮与滚筒的阻力有差异，使用还不广泛。1．反拖电机2.扭矩仪3.滚筒4.车轮图４－６反拖装置二、台架检测汽车开上底盘测功试验台以前，必须通过路试运转至正常工作温度，然后调试发动机供油系、点火系至最佳工作状态，检查并紧固传动系、车轮的连接情况，检查轮胎气压并使之达到汽车制造厂的规定值。车辆准备好后，开上底盘测功试验台，若为双滚筒试验台，将被测汽车驱动轮置于两滚筒之间，放下举升器平板，并视需要用三角木对车辆从动轮进行纵向约束。1.驱动轮输出功率或驱动力的检测1)发动机额定功率下，驱动轮的输出功率或驱动力在测试发动机在额定功率和额定转速下驱动轮的输出功率和驱动力时，应将变速器挂入选定档位，然后松开手制动，逐渐踩下油门踏板，发动机将逐渐加速。与此同时，用逐渐增大测功试验台励磁电流的方法给发动机加载，直至发动机在油门全开情况下，达到额定转速并以该转速稳定运转。此时就可以读取或打印驱动轮的输出功率或驱动力的值。2)发动机最大转矩转速下，驱动轮的输出功率或驱动力在达到了上述试验的情况，即节气门全开、发动机转速达到额定值之后，保持节气门全开，并继续增大励磁电流给发动机加载，发动机转速将会下降，使转速降到发动机最大转矩对应的转速为止，当运转稳定后，读取或打印驱动轮的驱动功率或驱动力值。由此可见，如果要测量在变速器不同档位下的驱动轮输出