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1、汽车检测诊断技术,沈阳大学 凌永成,配 套 教 材 信 息,教材名称：汽车检测诊断技术 教材主编：凌永成 教材定价：34RMB 出版社：清华大学出版社 出版时间/版次：2009年8月第1版 国际标准书号（ISBN ）： 978-7-302-20268-4 教材所属系列： 普通高等院校汽车工程类规划教材,第7章 整车技术状况检测,整车技术状况的检测，既可以在道路试验中进行，也可以在室内整车性能检测试验台上进行。本章主要介绍汽车动力性（驱动轮输出功率）、燃油经济性和制动性能的台架试验方法。,7.1 底盘测功机,7.1.1底盘测功机的功能和分类,1.底盘测功机的功能,判断汽车性能的传统方法是采用道路
2、试验，它要求严格的道路条件和气候条件且试验时间较长。底盘测功机（Chassis Dynamometer，也叫底盘测功试验台，或转鼓试验台，图7-1）是一种不解体检测汽车性能的室内试验设备。,图7-1 底盘测功机,底盘测功机采用滚筒替代路面，用加载的方法模拟道路阻力，用飞轮模拟汽车的惯性，以便用室内试验方法代替道路试验。底盘测功机可以快速、准确地检测汽车动力性、燃油经济性以及对整车性能进行诊断，广泛用于汽车设计、制造、维修和检测部门。,汽车底盘测功机具有以下几种功能：,（1）底盘输出功率测试。 （2）最高车速测试。 （3）加速、滑行测试。 （4）车速、里程表校验。 （5）油耗测试。 （6）高速下
3、制动性能检测。 （7）后桥差速锁试验。 （8）在用汽车多工况排放污染物测试。 （9）汽车技术状况检测、故障诊断。,2.底盘测功机的分类,汽车底盘测功机按照工作原理不同，可分为测力式、惯性式和综合式三类。测力式底盘测功机可通过模拟道路阻力直接测量汽车驱动轮输出功率或驱动力；惯性式底盘测功机可通过模拟汽车行驶惯性来测量汽车的加速能力；综合式底盘测功机兼备测力式和惯性式两种功能。现代汽车底盘测功机大多为综合式底盘测功机。,如果按照测功装置的形式不同，汽车底盘测功机可以分为水力式、电力式、电涡流式三种；如果按照冷却方式不同，汽车底盘测功机可以分为风冷式、水冷式、油冷式三种；如果按照滚筒装置承载能力不同
4、，汽车底盘测功机又可以分为小型式、中型式、大型式、特大型式四种；如果按照滚筒的数量不同，汽车底盘测功机可分为单滚筒和双滚筒（图7-2）两类。,图7-2 滚筒式底盘测功机,7.1.2底盘测功机的工作原理,路面模拟是通过滚筒来实现的，即以滚筒的表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车作旋转运动。检测时，被测汽车驱动轮支承在滚筒上，驱动轮带动滚筒转动，滚筒相当于活动的路面，模拟汽车和路面间的相对运动。如图7-3所示。,图7-3 底盘测功机原理图 1-滚筒；2-飞轮组；3-驱动轮；4-转子；5-定子；6-测力传感器,加载装置所吸收的功率、力矩和转速有如下的关系：,式中 加载装置所吸收的功率（kW）； M加载
5、装置所吸收的力矩（Nm）； n滚筒转速（r/min） F测得的作用于定子上的反力（N）； V汽车车速（km/h）。,（7-1）,7.1.3底盘测功机的结构,功能齐备的汽车底盘测功机由滚筒装置、加载装置、测量装置、飞轮组件、反拖装置、举升、锁定、引导和安全等装置及控制系统组成，其机械部分组成如图7-4所示。,图7-4 底盘测功试验台机械部分结构示意图 1-框架；2-电涡流测功器；3-变速器；4-主动滚筒；5-速度传感器；6-联轴器； 7、8-飞轮；9、10-电磁离合器；11-举升器；12-从动滚筒；13-压力传感器,1.滚筒装置,滚筒装置是测功机的基本组成件，其结构和性能将直接影响测功机的测试精
6、度。双滚筒有主、副滚筒之分，与测功器相连的滚筒为主滚筒，左右两个主滚筒之间装有联轴器，左右两个副滚筒处于自由状态。,滚筒一般为钢制空心结构，并经动平衡试验，通过滚动轴承安装在框架上。滚筒直径、表面状况、两滚筒的中心距是影响测功机性能的主要结构参数。,2.加载装置（功率吸收装置）,用底盘测功机测试汽车性能和检测汽车的技术状况，就必须能模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力。汽车在道路上行驶的外部阻力不同于在测功机上运转时的阻力。,在测功机上运转只有驱动轮转动，所引起的外部阻力较在道路上行驶时小，在测功机上不存在汽车在道路上行驶时所受的空气阻力、爬坡阻力及从动轮的滚动阻力。,这些外部阻力必须利用测功
7、机的加载装置来模拟，以便使汽车受力状况和汽车在道路上行驶一样。,1）电涡流测功器工作原理,图7-5 电涡流测功器 1-冷却室；2-带励磁线圈的定子；3-转子,A.水冷式电涡流测功器,1-磁轭；2-磁力线； 3-励磁线圈；4-涡流环； 5-空气隙；6-感应子 7-转子轴,1-转子；2-定子；3-极靴； 4-励磁线圈； 5-铁芯； 6-气隙：7-磁力线,图7-6 电涡流测功器的磁通分布,B.风冷式电涡流测功器,图7-7 风损功率与检测车速的关系,2）电涡流测功器的固有特性,图7-8 电涡流测功器的固有特性,3.测量装置,测量装置由测力装置、测速装置和测距装置组成。该装置应工作可靠，测量误差小，并能
8、迅速地适应被测量值的变化。,1）测力装置,图7-9 测力装置,图7-10 测力传感器的工作原理 1-车轮；2-前滚筒；3-涡流机定子（外壳）； 4-涡流机转子；5-测力传感器；6-力臂；7-后滚筒,2）测速装置,测速装置由测速传感器及信号处理电路组成，用于测量测功机滚筒的转速，经变换后可得到相应的汽车行驶速度。测速传感器有光电式和磁电式等类型，其中光电式采用较多，其测量误差小于0.5。,图7-11 测速传感器 1-光源；2-圆盘；3-光敏管； 4-轮齿；5-感应线圈；6-永久磁铁,3）测距装置,在底盘测功机上测量加速距离、滑行距离、油耗时，除测量车速外，还需用测距装置测量汽车的行驶距离。,它采
9、用与滚筒相连的光电式测速传感器或磁电式传感器测取距离脉冲，结构原理同测速传感器。加速距离由计算机测量从V1加速至V2的光电脉冲数，经换算获取加速距离。,4.飞轮组件,为了模拟汽车在非稳定工况运行时的阻力，进行非稳定工况的性能测试（如加速性能、滑行性能等），底盘测功机通常配置模拟汽车质量的机械式转动惯量装置，即飞轮。通过动态调节飞轮的转动惯量，补偿底盘测功机滚筒等旋转件惯量的动能，模拟汽车在道路上非稳定工况行驶的阻力，而没有飞轮的底盘测功机只能测定稳定工况下的汽车性能。,为简化结构，底盘测功机通常配置若干个薄圆盘形飞轮组成的飞轮组。,5.反拖装置,由于电涡流测功器只能吸收动能，不能输出动力。故采
10、用反拖装置提供原动力以驱动被检汽车与底盘测功机的传动系运转，用来检测底盘测功机滚筒系统的机械损失、汽车传动系的机械损失及车轮在滚筒上的滚动阻力。,图7-12 反拖装置 1-反拖电动机；2-转矩计；3-滚筒；4-被测汽车车轮,6.举升、锁定、引导和安全装置,举升和滚筒锁定装置用于被测汽车驶上和驶出滚筒，如图7-13所示。,图7-13 气压式举升、滚筒锁定装置 1-车轮；2-滚筒制动器；3-举升器；4-滚筒,引导装置（又称司机助，图7-14）用于引导驾驶员按提示进行操作。,图7-14 引导装置（又称司机助）,安全装置包括左右挡轮、纵向约束装置和冷却风机等，用于保障检测作业的安全进行。,（1）左右挡
11、轮。 （2）纵向约束装置。 （3）冷却风机。,图7-15 冷却风机,7.控制系统,图7-16 控制系统结构图,7.2汽车动力性检测,7.2.1汽车动力性评价指标,1.表征汽车动力性的参数,表征汽车动力性的参数有：最高车速、加速时间、最大爬坡度、发动机输出功率和驱动轮输出功率等。其中，最高车速、加速时间和最大爬坡度是汽车定型试验时评价动力性的指标，发动机输出功率用于评价发动机动力性，驱动轮输出功率用于评价在用汽车的动力性。,2.发动机输出功率,发动机输出功率是汽车动力性的基础，发动机最大输出功率是评价汽车动力性的基本参数。通过发动机台架试验可以准确测量发动机的输出功率，但发动机台架试验成本高、耗
12、时长，多用于发动机定型测试。,在用汽车发动机输出功率的测量常采用无负荷测功方法，省时省力、简便易行，但测量精度稍低。,汽车经过一段时间的使用后，发动机的技术状况发生变化，最大输出功率会有所下降。因此，可用发动机最大输出功率的变化来评价发动机动力性的下降程度。通过比较发动机最大输出功率和额定功率的差异，即可从总体上对发动机的技术状况作出评价。,3.驱动轮输出功率,驱动轮输出功率用于评价在用汽车的动力性，是汽车综合性能检测的必检项目。驱动轮输出功率可以在汽车底盘测功机上进行检测，俗称底盘测功。,7.2.2驱动轮输出功率检测,1.检测项目的确定,底盘测功根据其目的不同可分为汽车动力性检测、经济,性检
13、测、排放检测等内容。测功前，首先应根据检测目的或应车主的要求，确定检测项目。因为不同的检测项目，其检测点的选取及测试方法有所不同。,常用的底盘测功检测项目如下：,（1）发动机全负荷额定功率转速下驱动轮输出功率的检测。 （2）发动机全负荷额定转矩转速下驱动轮输出功率的检测。 （3）发动机全负荷选定车速下驱动轮输出功率的检测。 （4）发动机部分负荷选定车速下驱动轮输出功率的检测。,2.检测点的选择,通常检测点的多少与所确定的检测项目有关。在进行汽车技术等级评定、在用汽车动力性评价时，只需测定发动机全负荷额定功率转速下和额定转矩转速下驱动轮的输出功率即可。,若需全面考核发动机的动力性、底盘的技术状况
14、及调整质量，还可进行中间转速下驱动轮输出功率的测量。,3.检测前的准备,4.功率测试步骤,5.注意事项,7.2.3影响底盘测功机测试精度的因素,1.机械阻力的影响,2.风冷式电涡流加载装置冷却风扇的影响,3.滚动阻力的影响,7.2.4汽车动力性检测分析,1.在用汽车动力性评价指标,台架检测时，常用发动机在额定转矩和额定功率时的驱动轮输出功率作为在用汽车动力性评价指标。汽车在使用过程中，发动机、传动系的技术状况会逐渐下降，其驱动轮输出功率将因此而减小，所以用驱动轮输出功率的数值能评价在用汽车的动力性和技术状况。,2.在用汽车动力性评价方法,1）测出实际驱动轮输出功率,在实际环境状态下，选取汽车发
15、动机额定转矩和额定功率的工况，在底盘测功机上测出汽车驱动轮的输出功率。该功率称为实测驱动轮输出功率，它不含轮胎滚动阻力和底盘测功机传动系阻力所消耗的功率。,2）计算校正驱动轮输出功率,实测驱动轮输出功率校正到标准环境状态下的功率，称为校正驱动轮输出功率。校正驱动轮输出功率的表达式为：,（7-4）,式中 标准环境状态下的校正功率； 校正系数，通过计算或查表得到； P实测驱动轮输出功率。,校正功率的标准环境状态是指：大气压100kPa、相对湿度30、环境温度298K（25）、干空气压99kPa（干空气压是基于总气压为100kPa，水蒸气分压为1kPa计算得到的）时的状态。,3）计算校正驱动轮输出功
16、率与相应发动机输出总功率的百分比,式中 汽车在额定转矩工况下的校正驱动轮输出功率（kW）； 汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率（kW）； PM发动机额定转矩功率（kW）； Pe发动机额定功率（kW）。 汽车在额定转矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比（%）； 汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比（%）。,（7-5）,（7-6）,4）在用汽车动力性评价,GBT182762000汽车动力性台架试验方法和评价指标中规定，在用汽车动力性合格的条件是：,式中 汽车在额定转矩工况下校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比的允许值（%）； 汽车在额定功率工况下校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比的允许值（%）。,GB185652001营运车辆综合性能要求和检验方法中规定，轿车的动力性按额定转矩工况进行检测和评价，应满足式（7-7）合格条件的要求；而其他车辆应按规定的式（7-7）、（7-8）两种合格条件中任选一种工
