汽车综合性能检测

1、汽车综合性能检测汽车综合性能检测前言 概论1. 国内外汽车检测技术概况 汽车从发明到今天已一个多世纪。在现代社会，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人们造福的同时，也带来大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。汽车本身又是一个复杂的系统，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况不断恶化。因此，一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面要借助维护和修理恢复其技术状况。汽车综合性能检测就是在汽车使用、维护和修理中对汽车的技术状况进行检测和检验的一门技术。 2. 国外概况 2.1 制度化 在国外汽车检测工作由交通部门统一领导，全国各地建有由交通部门认证的汽车检测场（站）负责

2、新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测场的检测，以确认其安全性能和排放是否符合国家标准。 2.2 标准化 工业发达国家的汽车检测有一整套的标准。断定汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主观上的误差。 除对检测结果有严格完整的标准外，国外地检测设备也有标准规定，对检测设备的使用周期、技术更新等也有具体要求。 2.3 智能化 自动化检测是随着科学技术的进步而进步的，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断

3、、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代化综合性能检测技术与设备。 3.国内概况 我国从60年代开始研究汽车检测技术，70年代我国大力发展了汽车检测技术。进入80年代，随着我国经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展。汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展，加之我国的汽车制造和公路交通运输业发展迅猛，对汽车检测诊断技术和设备的需求也与日俱增。我国机动车保有量迅速增加，随之而来的是交通安全和环境保护等社会问题。为配合汽车检测工作，国内已发布实施了有关汽车检测的国家标准、行业标准、计量验定规程等100多项。使汽车综合性能检测的具体检测项目都基本上做到了有法可依。 3.1化

4、我国的发展方向 我国汽车综合性能检测技术经历了从无到有、从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用；从单一性能检测到综合性能检测，取得了很大的进步。尤其是检测设备的研制生产得到了快速发展，缩小了与先进国家的差距。我国汽车检测技术要赶超世界先进水平，应该从汽车检测管理网络化等方面进行研究和发展。 （一）汽车检测技术基础规范化 （1）制定和完善汽车检测项目的检测方法和限制标准，如驱动轮输出功率 、底盘传动系功率损耗、滑行距离等； （2） 制定营运汽车技术状况检测评定细则，统一规范全国各地的检测要求及操作技术； （3） 制定用于规定综合性能检测站的大型检测设备的形

5、式认证规范，以保证综合性能检测站履行其职责。 （二）汽车检测设备智能化 目前国外的汽车检测设备已大量应用机、电一体化技术。并采用计算机控制，有些检测设备有专家系统和智能化功能，能对汽车技术状况进行检测，并能诊断出汽车故障发生的部位和原因，引导维修人员迅速排除故障。 （三）汽车检测管理网络化 目前我国的汽车综合性能检测站部分已实现了计算机管理系统检测，虽然计算机管理系统采用了计算机控制，但各个站的计算机测控方式千差万别。随着技术和管理的进步，今后汽车检测将实现真正的网络化（局域网），从而做到信息资源共享、软件资源共享。在此基础上，利用信息高速公路将全国的汽车综合性能检测站联成一个广域网，使上级交

6、通管理部门可以即时了解各地车辆状况。 第一章 汽车燃油经济性检测1.1 汽车燃油经济性路试检测与仪器1.1.1 汽车燃油经济性测试的必要性 能源是发展生产和提高生活水平的物质基础。汽车的主要能源是石油产品中的汽油和柴油。随着我国汽车保有量的逐年增加（预计到2000年汽车保有量将超过1500万辆），意味着石油消耗的增长，1996年我国汽油产量的76.7%和柴油的26.6%用于汽车，而我国的石油产量增长较慢。自1996年成为纯石油进口国后，1996年虽然生产石油1.55亿t，但仍进口2500万t，预计每年需进口3000万t。石油能源短缺使人们开始关注汽车燃料经济性，交通部1990年第13号令汽车运

7、输业车辆技术管理规定中要求对营运车辆进行燃料经济性的检测评价。       对汽车燃油经济性的评价，一般是通过汽油消耗量试验来确定的，它是用以评价在用汽车技术状况与维修质量的综合性参数，也是诊断和分析汽车故障的重要参考。检测汽车燃油消耗量常通过燃油消耗检测仪测定燃油消耗量的容积和质量来表示。在汽车燃油消耗检测中可通过汽车道路试验检测，但更多是在底盘测功试验台上模拟路试来检测其燃油消耗量。1.1.2 汽车燃油经济性路试检测 汽车燃油消耗量与发动机类型、制造工艺状况、道路条件、气候情况、海拔高度、驾驶技术等多种因素有关。因此其主要试验方法必须有完整

8、的规范。根据中华人民共和国GB/T12545-90汽车燃料消耗量试验方法规定，汽车在路试条件下燃料消耗量的试验方法如下： 1.    试验规范 汽车路试的基本规范可参照GB/T12534-90汽车道路试验方法通则。 2.    试验车辆载荷 除有特殊规定外，轿车为规定载荷的一半（取整数）；城市客车为总质量的65%；其他车辆为满载，乘客质量及其装载要求按GB/T12534-90汽车道路试验方法通则规定。 3.    试验仪器 试验仪器及精度要求如下： （1）    车速测定仪和

9、汽车燃油消耗仪：精度0.5%； （2）    计时器：最小读数0.1s。 4.    试验一般规定 试验的一般规定如下： （1）试验车辆必须清洁，关闭车窗和驾驶室通风口，只允许开动为驱动车辆必须的设备； （2）由恒温器控制的气流必须处于正常调整状态。 5.    试验项目 试验项目如下： （1）    直接档全油门加速燃料消耗量试验； （2）    等速燃料消耗量试验； （3）    多工况燃料消耗量试验； （4）&

10、#160;   限定条件下的平均使用燃料消耗量试验。 汽车在进行路试时，一般以等速行驶燃料消耗量试验来检测汽车燃油消耗量，汽车在常用档位（直接档），从车速20km/h（当最低稳定车速高于20km/h时，从30km/h开始）开始，以间隔10km/h的整数倍的预选车速，通过500m的测量路段，测定燃油消耗量（ml）和通过时间t（s），每种车速试验往返各进行两次，直到该档最高车速的90%以上（至少不少于5种预选车速）。两次试验时间间隔（包括达到预定车速所需要的助跑时间）应尽量缩短，以保持稳定的热状态。 各平均实测车速v及相应的等速油耗量的平均Q0为： 上式中t，是预选车速下的平均

11、值。算出Q0后正为标准状态下的Q0。标准状态指：大气温度20ºC；大气压力    100kpa；汽油密度0.742g/ml；柴油密度0.830 g/ml。修正公式为：                                   &#

12、160;        式中： 修正后的燃油消耗量；（L/100km） C1环境温度校正系数； C2大气压力校正系数； T试验时的环境温度，ºC； P试验时的大气压力，kpa； 试验时的燃油密度，g/ml。 各种车速下油耗测试值对其平均值的相对误差不应超过±2.5%。 6.    绘制等速燃料消耗量特性曲线 以车速为横轴，燃油消耗量为纵轴，绘制等速燃料消耗散点图，根据散点图绘制等速燃料消耗量的特性图即Qcv曲线，如图1-1所示为某些车型QV曲线。绘制时应使曲线与各散点的燃油消耗量差值的

13、平均和为最小。 图1-1 某些车型的等速百公里油耗特性曲线 1.1.3 汽车燃油消耗仪（简称油耗仪） 汽车的燃料消耗量是用油耗仪（包括油耗器和两次仪表）来测量的。而油耗计种类繁多，按测量方法可分为：容积式油耗计、重量式油耗计、流量式油耗计、流速式油耗计。大多数油耗计都能连续、累计测量，但测试的流量范围和流量误差各不相同。 1.1.3.1 常见油耗传感器的结构原理 1. 容积式油耗传感器的结构原理 容积式油耗传感器有容量式和定容式两种。容量式油耗传感器通过累计发动机工作中所消耗的燃料总容量，用时间和里程来计算油耗量。它可以连续测量，其结构有行星活塞式、往复活塞式、膜片式、油泡式等，现以行星活塞式

14、油耗传感器为例予以说明： 其流量检测装置是由流量变换机构及信号转换机构组成。流量变换机构是将一定容积的燃油流量变为曲轴的旋转运动，它是由十字型配置的四个活塞和旋转曲柄构成，其工作原理如图1-2所示。 图12 行星活塞式油耗传感器原理图 燃油在油泵压力下推动活塞运动，活塞运动推动曲柄旋转，曲柄旋转一周既四个活塞各往复运动一次，完成一个排油循环。活塞在油缸中处于进油行程还是排油行程，取决于活塞相对于进排油口的位置。图1-2(a)表示活塞1处于进油行程，从其曲轴箱来的燃油通过P3推动活塞1下行，并使曲柄做顺时针旋转，此时活塞2处于排油行程终了，活塞3处于排油行程中，燃油从活塞3上部通过P1从排油口E

15、1排出，活塞4处于进油终了。 当活塞和曲柄位置如图1-2（b）所示时，活塞1进油终了，活塞2处于进油行程，通道P4导通，活塞3排油终了，活塞4处于排油行程，燃油从P2经排油口E2排出。同理，可描述位置图1-2（c）、（d）各活塞的进排油口状态。如此往复在燃油泵泵油压力的作用下，就可完成定容量、连续泵油的作用。曲柄旋转一周，各缸分别排油一次，其排油量可用下式确定： 式中：V四缸排油量（cm3）； 4代表四个油缸； d2/4代表某一活塞截面积（cm2） 2h2倍的曲轴偏心距（cm）。 信号转换机构如图1-3所示，装在曲柄的上端，由主动磁铁、从动磁铁、转轴、光栅板、发光二极管、光敏管、电缆插座及壳体

16、等组成。主动磁铁装在主轴上，从动磁铁装在转轴上，转轴通过轴承支承在壳体内，转轴的上端固定有转动光栅板，在固定光栅上、下方有发光二极管和光敏管。当曲轴转动时，由于一对永久磁铁的吸引作用，转轴及其上的转动光栅也随之转动，通过发光管和光敏管的光电作用，把曲轴的转动变成光电脉冲信号送入计量显示仪，经过内部运算处理后，即可显示出流经的燃油量。 图13 FP系列四活塞容积式油耗议传感器 1-     信号端子 2-转动光栅 3-转动/脉冲转换部 4-流量/转速转换部 5-活塞 6-磁性联轴节 7-固定光栅 8-光敏管LED(对置) 2.质量式油耗传感器 质量式油耗传

17、感器由称量装置、记数装置和控制装置组成。如图1-4所示。 图14 质量式油耗议 1-     油杯 2-出油管 3-电磁阀 4-加油管 5、10-光电二极管 6、7-限位开关 8-限位器 9-光源 11-鼓轮机构 12-鼓轮 13-计数器   在测量消耗一定质量的燃油所需的时间后，按下式算出单位时间内发动机的燃油消耗量。 G=3.6 /t 式中： 燃油质量，g； t测量时间，s； G燃油消耗量，kg/h； 称量装置通常利用台秤改制，量程为10kg，称量误差为±0.1%。应该指出的是质量式油耗仪有一个系统误差，即测量时油杯油面发生变化。

18、 伸入油杯中的油管浮力的反作用力也变化，造成称时的系统误差。此项系统误差必须根据汽车油耗量及油杯液面高度变化进行修正。此外在用（1/100km）油耗量单位时，在换算中必须考虑燃油密度与温度之间的关系。 1.1.3.2 常见油耗计的使用方法 在路试检测油耗时，一般采用油耗传感器与非接触式或接触式第五轮仪配合使用，在GB/T1254590下开始路试，以非接触式第五轮仪为例，首先在非接触式第五轮仪上定好测量距离（500m），测量档位，然后开始检测，当车速稳定到某一测量速度（例50km/h），在车速仪上按下“开始”，直至该车跑满500m里程（该车速仪由于定好500m距离，故在500m自动停止计量），随

19、后按下“停止”键，此时，该车在某一车速下500m里程所消耗的燃油量和已被换算好的百里耗油量即被打印输出。 （一）汽车油耗计的维护 由于汽车油耗计的使用频率较高，为保证其检测数据的公正性和确保检测精度，必须有专人维护保管而且应每年进行计量检定。行星活塞式油耗计在维护不当时一般有以下两种常见故障。 1.    油耗传感器活塞在传感器缸体中卡死 此故障多发生在使用不干净燃油做油耗试验，由于燃油中有微小颗粒（异物），如果没有清除，那么小颗粒通过油耗传感器入口进入缸内，再由活塞运动到缸壁，容易形成拉缸或卡死现象，故一定要在传感器入口前安装一个燃油滤芯防止异物进入油耗计，而且

20、在不使用油耗计的情况下，在其进出口加套保护，并且保证其表面清洁。 2.    油耗传感器无脉冲信号 此故障多发生在传感器被强烈碰撞后，其机械部分尚能正常工作，但无脉冲信号输出。这是由于传感器壳体上部的从动磁铁与下部主动磁铁之间磁场相位因外力而变化，故无脉冲信号输出，所以一定要在检测油耗时固定住油耗传感器以防止发生碰撞后出现上述故障。 如果发生上述故障，只需备用一块磁铁在油耗传感器外部顺时针方向旋转几次即可恢复传感器内原磁场相位第 二 章   动 力 性 检 测2.1 汽车动力性检测项目及检测方法2.1.1 汽车动力性评价标准 汽车动力性是指汽车

21、在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力，是汽车的基本使用性能之一。汽车检测部门一般常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、底盘输出最大驱动功率作为动力性评价指标。 1. 最高车速 （km/h） 最高车速是指汽车以厂定最大总质量状态在风速3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，能够达到的最高稳定行驶速度。 2. 加速能力t（s） 汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常以汽车加速时间来评价。加速时间是指汽车以厂定最大总质量状态在风速3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由某一低速加速到高速所需的时间。 （1

22、）原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低速起步，以最大加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档位后，加速到某一规定的车速所需的时间，如050km/h，对轿车常用080km/h，0100km/h，或用规定的低档起步，以最大加速度逐步换到最高档后，达到一定距离所需的时间，其规定的距离一般为0400m，0800m，01000m，起步加速时间越短，动力性越好； （2）超车加速时间亦称直接档加速时间，指用最高档或次高档，由某一预定车速开始，全力加速到某一高速所需的时间，超车加速时间越短，其高速档加速性能越好。 我国对汽车超车加速性能没有明确规定，但是在GB3798汽车大修竣工出厂技

23、术条件中规定，大修后带限速装置的汽车以直接档空载行驶，从初速20km/h加速到40km/h的加速时间，应符合下表规定。   发动机标 定功率（Ps/t）与整备质量之比（kw/t） >1015 >15-20 >20-25 >25-50 >50 7.3611.03 >11.0314.17 >14.1718.39 >18.3936.78 >36.78 加速时间（s） <30 <25 <20 <15 <10   3. 最大爬坡度imax（%） 最大爬坡度是指汽车满载，在良好的混凝土或沥青路面的坡道上

24、，汽车以最低前进档能够爬上的最大坡度。由于受道路坡道条件限制，汽车综合性能检测站通常不做汽车爬坡测试。 4. 发动机最大输出功率Pmax 发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下用来带动维持运转所必须的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的功率。在国外 ，有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。常在额定功率后注有“净”字，以示区别。净功率是指在全负荷状态下，发动机带有全套附件时所输出的功率。 汽车发动机

25、最大输出功率是汽车动力性的基本参数。汽车在使用一定时期后，技术状况发生变化，发动机的最大输出功率变小，所以用其变小的差值评价发动机技术状况下降的程度。我国汽车技术等级评定标准就是按在用汽车的发动机最大输出功率与额定功率相比较小于75%时，将该车技术状况定位三级。但应注意，在汽车综合性能检测站用无外载测功法或底盘测功机所测定的发动机功率，必须换算为总功率后才能与额定规律比较。 5. 底盘输出最大驱动功率DPmax 底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用中行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率（相应的车速在发动机额定转速附近）。 底盘输出最大驱动功率一般简称为输出功率，是实现克服行驶阻力的最大能力，是汽车动

26、力性评价的一项重要指标。汽车在使用过程中，发动机本身、发动机附件及传动系统的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减小。2.1.2 汽车动力性检测项目与有关标准 汽车动力性检测项目主要有：加速性能、最高车速检测、滑行性能检测、发动机输出功率检测、汽车底盘输出功率检测。 动力性检测可依据的标准有： JT/T19895汽车技术等级评定标准 GB379883汽车大修竣工出厂技术条件 GB/T15746.21995汽车修理质量检查评定准则与发动机大修 JT/T20195汽车维护工艺规范 2.1.3 汽车动力性检测方法 汽车动力性检测方法可以分为台试与路试两种 2.1.3.1 汽车动力性台架检测

27、汽车动力性室内试验的方式，主要是用无功仪检测发动机功率，底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制。另外，由于底盘测功机的结构不同，对汽车在滚筒上模拟道路行驶时的滚动阻力也不同，在说明书中还应给出不同尺寸的车轮在不同转速下的滚动阻力系数值。 （一）汽车底盘输出功率的检测方法 通过底盘测功机检测车辆的最大底盘驱动功率，以评定车辆技术状况等级。 （1）在动力性检测之前，必须按汽车底盘测功机说明书的规定进行试验前的准备。 （2）汽车底盘测功机控制系统、道路模拟系统、引导系统、安全保障系统等必须工

28、作正常。 （3）在动力性检测过程中，控制方式处于恒速控制，当车速达到设顶车速（误差±2km/h）并稳定5s后（时间过短，检测结果重复性较差），计算机方可读取车速与驱动力数值，并计算汽车底盘输出功率。 （4）输出检测结果。 （二）发动机功率的检测方法 用发动机无外载检测仪检测发动机功率，使用方便，检测快捷，在规范操作前提下，可对发动机动力性检测与管理有效数据。还可以用于同一发动机调试前后、维修前后的功率对比，因此也得到广泛使用。 （1）起动发动机并预热至正常状态，与此同时接通无外载测功仪电源，连接传感器； （2）按仪器使用说明书进行操作； （3）从测功仪上读取（或算出）发动机的功率值。

29、 （三）数据处理 （1）检测的数据处理 目前底盘测功机显示的数值，有的是功率吸收装置的吸收功率的数值，有的是驱动轮输出的最大底盘输出功率的数值。对于显示功率吸收装置所吸收功率数值的，在检测结果的数据处理时，必须增加汽车在滚筒上滚动阻力消耗的功率、台架机械阻力消耗的功率及风冷式功率吸收装置的风扇所消耗的功率，其计算式应为： 汽车底盘最大输出功率 = 功率吸收装置所消耗的功率+滚动阻力所消耗的功率 + 台架机械阻力所消耗的功率 + 风冷式功率吸收装置冷却风扇所消耗的功率。 （2）检测发动机最大输出功率的数据处理 依据JT/T19895汽车技术等级评定标准的规定，所测定发动机最大输出功率应与发动机的

30、额定功率相比较。为此，发动机最大输出功率的计算式应为： 发动机最大输出功率Pmax = 附件消耗功率P1 + 传动系统消耗功率P2 + 底盘最大输出功率DPmax。 所以，在测得底盘最大输出功率之后，应增加传动系统消耗功率P2及附件消耗功率P1，才可确定发动机最大输出功率Pmax。若该汽车发动机额定功率为净功率，不包括发动机附件消耗功率P1，则处理后发动机最大输出功率Pmax的数值为Pmax P2 + DPmax。 用发动机无外载测功仪测得的发动机功率P，若该汽车发动机的额定功率为总功率，而不是净功率，则所测得的功率P应加发动机附件消耗功率P1后才可与额定功率相比较。 2.1.3.2 汽车动力

31、性道路检测 通过道路试验分析汽车动力性能，其结果接近实际情况，汽车动力性在道路试验中的检测项目一般有高速档加速时间、起步加速时间、最高车速、陡坡爬坡车速、长坡爬坡车速，有时为了评价汽车的拖挂能力，进行汽车牵引力检测。另外，有时为了分析汽车动力平衡问题，采用高速滑行试验测定滚动阻力系数f及空气阻力系数Cd，但由于倒道路试验受到道路条件、风向、风速、驾驶技术等因素的影响，而且这些因素可控性性差。 道路试验标准如下： 汽车动力性路试基本规范可按照GB/T1253490汽车道路试验方法通则进行；汽车最高车速试验按照GB/T1254490汽车最高车速试验方法的有关规定进行；汽车加速性能试验按照GB/T1

32、254390汽车加速性能试验方法的有关规定进行；汽车爬陡坡试验按照GB/T1253990汽车爬陡坡试验方法的有关规定进行；汽车牵引力性能试验按照GB/T1253790汽车牵引力性能试验方法的有关规定进行。2.2 汽车底盘测功机与第五轮仪2.2.1 底盘测功机的基本结构及工作原理 底盘测功机是一种不解体检测汽车性能的检测设备，它试通过在室内台架上汽车模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性，而且还可以测量多工况排放指标及油耗。同时能方便地进行汽车的加载调试和诊断汽车负载条件下出现的故障。底盘测功机分为两类，单滚筒底盘测功机，滚筒直径大（15002500mm），制造和安装费用大，但测试精

33、度高；双滚筒底盘测功机滚筒直径小（180500mm），成本低，使用方便，但测试精度差。 2.2.1.1 汽车底盘测功机的基本结构 汽车底盘测功机主要由道路模拟系统、数据采集与控制系统、安全保障系统及引导系统等构成。如图2-1所示为道路模拟系统。 1-机架 2-功能吸收装置 3-变速箱 4-滚筒 5-速度传感器 6-联轴节 7-举升器 8-制动器 9-滚筒 10-力传感器 图2-1 普通型汽车底盘测功机道路模拟系统结构示意图   2.2.1.2 工作原理     汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性、行驶阻力，要在试验台上模拟汽车道路运

34、行工况，首先要解决模拟汽车整车的运动惯性和行驶阻力问题，这样才能用台架测试汽车运行状况的动态性能，为此，在该试验台上利用惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋转体的 转动惯量及汽车直线运动惯量，采用电磁离合器自动或手动切换飞轮的组合，在允许的误差范围内满足汽车惯量模拟。至于汽车在运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等，则采用功率吸收加载装置来模拟。路面模拟是通过滚筒来实现的，即以滚筒表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车做旋转运动。2.3 发动机综合性能检测2.3.1 发动机综合性能检测的基本内容及特点 发动机综合性能检测与发动机台架试验不同，后者是发动机拆离汽车以测功机吸收发动机的输出功率

35、对诸如功率和扭矩以及油耗和排放等最终性能指标进行定量测定，而发动机综合性能检测装置主要是在检测线上或汽车调试站内就车对发动机各系统的工作状态，如点火、喷油、电控系统和传感元件以及进排气和机械工作状态等静态和动态参数进行分析，为发动机技术状态判断和故障诊断提供科学依据，有专家系统的发动机综合分析仪还具有故障自动判别功能，有排气分析元件的综合分析仪还能测定汽车排放指标。 发动机综合分析仪的基本功能： （1）无外载测功功能即加速测功法； （2）检测点火系统。初级与次级点火波形的采集与处理，平列波、并列波与重叠角的处理与显示，断电闭合角和开启角，点火提前角的测定等； （3）机械和电控喷油过程各参数（压

36、力、波形、喷油、脉宽、喷油提前角等）的测定； （4）进气歧管真空度波形测定与分析； （5）各缸工作均匀性测定； （6）起动过程参数（电压、电流、转速）测定； （7）各缸压缩压力判断； （8）电控供油系统各传感器的参数测定； （9）万用表功能； （10）排气分析功能。 发动机综合性能检测仪具有以下三大特点： （1）动态的测试功能：它的传感系统和信号采集与记录存储系统能迅速准确的捕获到发动机各瞬变参数的时间函数曲线，这些动态参数才是对发动机进行有效判断的科学依据。 （2）通用性：测试过程不依据被检车辆的数据卡（即测试软件）；只针对基本结构和各系统的形式和工作原理进行测试，因此它的检测结果具有良好的

37、普遍性，其检测方法同样也具有最广泛的通用性。 （3）主动性：发动机综合检测仪不仅能用于采集发动机的动态参数，而且还能主动地发出指令干预发动机工作，以完成某些特定的试验程序，如断缸试验等等。2.3 发动机综合性能检测2.3.2 发动机综合性能检测装置的基本组成 发动机综合性能检测装置千差万别，形式各异。概括起来不外乎由信号提取系统、信息处理系统、采控显示系统三大部分组成如框图2-24所示。 图2-25为发动机综合性能分析仪一般结构形式的外形图。 图2-24 发动机综合性能检测装置的基本组成 图2-25发动机综合性能分析仪结构外形图 2.3.2.1 信号提取系统 信号提取系统的任务在于拾取汽车被测

38、点的结构和参数性质不同，信号提取装置必须具有多种形式以适用不同的测试部位。图2-26所示为大多数发动机综合性能分析仪的信号提取系统，图中显示这一系统是由一些不同形式的接插头或探头组成。 图2-26 信号提取系统 电感式或电容式夹持器7分别钳于一缸点火线上和点火线圈高压线上以获得点火信号，件12实际上是一个电流互感器，夹持在蓄电瓶上，可感应出起动电流。因为高压电和强电流直接直接接触测量极为困难。以上都是对电量参数的提取，对于非电量参数就必须先经过某一类型的传感器将非电量转变成电量，这就是第三类，如件5电磁式TDC传感器提供上止点信号，频闪灯8可寻找点火提前角，压力传感器12可将进气管或喉管真空度

39、转变成电量，而件13为一热敏电阻，可将机油温度和冷却水温度等参数转变为电压值。对于电控燃油喷射（EFI）发动机，因计算机喷油脉宽和自动控制过程的需要，各非电量已被植入各系统的传感器直接转换成电量，它们的提取可用件9通过不同的转接头来完成，但为了不中断计算机的控制功能，必须通过T形接头来提取信号，如图2-27所示。 图-27 信号的T形接头 2.3.2.2信号预处理系统 信号预处理系统也称前端处理器，俗称“黑盒”，它是电控燃油喷射系统检测的关键部件，其作用相当于多路测试系统中的多功能二次仪表集合，工作框图如图2-28所示，它可将发动机的所有传感信号（图示为20个），经衰减、滤波、放大、整形，并将

40、所有脉冲和数字信号直接输入（HSI），也可经FV转换后变成05v或010v的支流模拟信号送入高速瞬变信号采集卡。 图2-28 前端处理器框图 发动机上装配的传感器是发动机控制和判断发动机故障的关键部件，但其输出的电信号千差万别，不能被车载计算机或发动机分析仪的中央控制器直接使用，必须经过预处理转换成标准的数字信号后送入计算机。 车载传感器的输出信号从电子学角度分，无外于模拟信号和频率信号两种，应采用不同的处理方法。 对于模拟信号，如温度传感器、压力传感器、气门位置传感器等其幅值为05v，频率变化也比较慢，主要的处理手段是对其进行低通滤波和信号隔离。经低通滤波后的纯净低频信号再经过隔离装置送入A

41、/D转换器，以消除模拟电路和数字电路的共地干扰。 对于频率信号，如发动机的转速、判缸信号等。由于多选用电磁式、霍尔效应式和光电式传感器，其输出信号本身即为数字脉冲，但由于传输过程中的衰减、交变电磁波辐射等原因，也易形成一定程度的失真，故需对其进行整形，这多用电压比较器或施密特触发器进行实现，整形后输出的标准数字脉冲，再经高速光电隔离器送入后继电路，以消除其干扰，提高系统的工作可靠性。 为了实现传感器的准确测量，不影响发动机的正常运转，进行信号提取时必须保证电路有足够高的输入阻抗，而且为了保证预处理系统的主板安全，对各路输出信号均采取了限幅措施。 2.3.2.3采控与显示装置 发动机综合性能分析

42、仪多采用14英寸彩色CRT显示器，手提便携式则用小型液晶显示器，现代分析仪都能醒目地显示操作菜单，实时显示当前动态参数和波形，十字光标可显示曲线任一点的数值，同时也可显示极限参数的数值，配以色棒显示以示醒目，可任意设定显示范围和图形比例。 为捕捉喷油爆震等高频信号，采集卡一般具有采集功能，采样率可达10Msps，量化精度不低于10Bit并行通道，有存储功能以提供波形回取，锁定波形供观察分析或输出、打印之用。2.3.3 发动机动力性检测 发动机的动力性指标额定功率和扭矩，这些措施的确切数值只能在发动机台架试验中才能得到，在发动机不离车的情况下只能使用其他的方法对动力性进行间接地判断，加速法就是其

43、中常用的方法之一。 2.3.3.1 无外载测功法的理论依据 以发动机运转件换算到曲轴中心线的当量转动惯量J，在发动机急加速时的惯性阻力矩T为该工况下的唯一负载，即： 式中w= n/30为曲轴角速度，n为曲轴转速，将扭矩T代入有效功率Pe的计算式： 式中常数 （1） 只要得知被测发动机的n值，就可以通过测取发动机加速度来判断它的动力性能，因为是瞬态参数，所以式（1）计算得的也只是n转速下的瞬时功率，在实际操作中有一定的困难。比较可行的方法是求n1和n2两个转速之间的平均功率，既把公式（1）的微观概念予以宏观化，这一方法理论依据是认为发动机驱动曲轴转动所做的功等于曲轴旋转动能A的增量，数

44、值表达式为： 设角速度由1加速到2经历的时间为t，则此时间间隔的平均功率为： 2.3.3.2 测试方法 为了提高无外载测功机的测试精度，必须从提高方法和被检测车辆的准备工作入手，首先加速踏板下的速度和力度要均匀，且要求重复性良好，为此该项测试必须由经过专门训练的专职人员操作。为避免操作上的误差，必须取三次测试结果的平均值，若有飞点必须剔除。 被测车辆与加速性能有关的机构必须处于正常技术状况，尤其是供油系统的踏板拉线、油门摇臂机构的间隙对发动机的加速过程影响极大，在测试前不允许调整原车化油器的加速泵位置和柴油机的调整机构。 惯性系数k值的确定，对无外载测功至关重要，k值的内涵已经完全超

45、出发动机的转动惯量以如前述。仪器生产厂家提供的某些车型的k值多为发动机台架试验的总功率状态，即不带空气滤清器、冷却风扇和排气消音器，显然这一k值不能为检测站地汽车进行就车检测之用。因此，检测站测试必须使用有关部门提供的就车试验k值，即是同一机型也要注意是否有特殊的附件，如空调、转向助力泵、风扇的驱动力方式等等，也就是说，对同一底盘的各类型改装车，k值的选取必须慎重。 对于新型或初次试验的车型必须经过大量试验并与出厂指标和台架试验相对比后形成一个具有代表性的统计值作为该车型的k值。 为避免迅猛加速过程操作上的误差而引起的数离散，可将节气门事先开到最大，然后打开点火开关，发动机既起动并自由加速。为

46、使测试数据尽量准确并不伤害发动机，试验前必须充分暖车使冷却系统预热到正常温度。 必须说明的是上述无外载测功的理论依据尚需斟酌，首先这一方法所测得的是发动机的加速性能，仅仅是动力性的一个侧面，而不是全部，因为。功率指标高的发动机其加速性能不一定优良。 但因无外载测功法简单易行，在设有测功设备或勿须严格要求最终测试结果的情况下，例如作为同一台发动机调整前后或维修前后的质量判断，这是十分有效的。2.3.4点火系统检测与波形分析 2.3.4.1 点火系检测 在汽油机各系统中点火系对发动机性能影响最大，统计数值表明有将近一半的故障是因为电器系统工作不良而引起的，因此发动机性能检测往往从点火系统开始。 首

47、先，使用先进电子技术的当属点火系统。形式结构和工作原理更新最快的非点火系统莫属。现用点火系统大体分为以下四类；它们在检测时的接线有所不同，必须区别对待： （1）由电磁、红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统称为无触点点火器，其放大电路又分为晶体管电路和电容放电电路两种。 （2）ECU（Electronic Control Unit）控制的点火系，ECD中的微处理器根据曲轴转角传感器的信号确定点火时刻，因而它没有断电器，只有分电器，根据ECD送来的信号直接控制点火线圈初级电路的通断。 （3）无分电器点火系统（Distributor-Less Ignite）是当前最先进的点火系统，曲轴

48、传感器送来的不仅有点火时刻信号，而且还有气缸识别信号，从而使点火系统能向指定的气缸在指定的时刻送去点火信号，这就要求每缸配有独立的点火线圈，但如果是六缸机则1，6缸、2，5缸和3，4缸分别共用一个点火线圈，即共有三个点火线圈，显然每一个点火线圈点火时，总有一个缸是空点火，检测时应注意到这一点。 无触点点火系统能使用低阻抗电感线圈，从而大幅度提高初级电流，使次级电压高达30kv以上，增强点火能量以提高点燃稀混合气的能力，在改善燃油经济性的同时也降低排气污染。无分电器点火系统完全是电子器件无机械运动部件，彻底解决了凸轮和轴承磨损以及点接触烧蚀间隙失调而引起的一系列故障。 图2-29 机械点火系和晶

49、体管点火系信号提取接头的连接方法 检测点火系首先将信号提取系统连接到发动机线路上，图2-29是机械点火系和晶体管点火系信号提取接头的连接方法，图2-30是电容放电式点火系统的信号提取接头连接方法。 图2-30 电容放电式点火系统的信号提取接头连接方法 无分电器点火系统是将高压通过独立式点火线圈连接送向火花塞，当高压感应夹难以找到可夹持的位置时，可用一种专用感应夹具夹持于独立式点火线圈上以感应出高压信号，如图2-31所示。 图2-31 独立式点火线圈上夹持式感应器 2.3.4.2 点火波形分析 （一）触点式点火系波形   在发动机综合性能分析仪的操作面板上按菜单选择和确认按钮

50、（参见图2-25），使采控系统进入波形显示状态，选择当时即可得到点火波形如图2-32所示（具体的操作步骤需按所用仪器的使用说明书进行）。图示为触点式点火系统的正常点火波形，上面为次级波，下面上初级波。 图中A为触点开启段；B为触点闭合段，为点火线圈充磁区。 图2-32 触点式点火系统的正常点火波形 （1）触点开启点：点火线圈一次回路切断，次级电压被感应剧烈上升； （2）点火电压：次级线圈电压克服高压线阻尼、断电器间隙和火花塞间隙而释放充磁能量，12段为击穿电压； （3）火花电压：为电容放电电压； （4）点火电压脉冲：为充电、放电段； （5）火花线：电感放电过程，即点火线圈的互感电压能维持二次回

51、路导通； （6）触点闭合：电流流入初级线圈，因次级线圈的互感而产生震荡。 a.在火花持续期内因磁感应而在初级线路上电压震荡； b.火花期后，剩余磁场能量产生的衰减震荡； c.初级线圈的闭锁段。 从这一波形图上我们可以清晰地看到断电器闭合角、开启教以及击穿电压和火花电压的幅值，并可以测试到火花延迟期和两次震荡过程。对于无故障点火系统，触点闭合角为全周期的45%50%（四缸机）或63%70%（六缸机），八缸机约为64%71%，击穿电压超过15kv，火花电压9kv左右，火花时间大于0.8s。当这些数值或波形异常时，就意味着故障的出现或系统需要调整。 （二）无触点点火系波形 图2-33所示为无触点的电

52、子点火系统的正常点火波形，与有触点者相比，因其初级电路的通断不是机械触点的合与开，而是晶体管的导通持续期内初级电压没有明显的震荡，而充磁过程中因限流作用电压有所提高，这一变动因点火圈的感应引起次级电压线相应的波动（图中点2所示），这是无触点点火波形的正常现象，检测时需注意这一点。 （三） 无分电器点火系统波形 无分电器点火系统中两缸共用一分点火线圈将会发生一个缸在循环中点火两次，一次在压缩过程末期图2-34中（a）所示，是有效点火，该工况下因气缸的充量为新鲜可燃混合气的电离程度低，因此击穿电压和火花电压较高；另一次是在排气过程末期图2-34中（b）所示，是无效点火，该工况下因气缸为燃烧废气，电

53、离程度较高，因为击穿电压及火花电压较低，检测时加以区分。 图2-33 无触点式点火系统的正常点火波形 图2-34 无分电器式点火系统的两次点火过程 2.3.4.3 点火波形的各种组合 当气缸点火波形采集完成后，检测分析仪采集系统计算机软件将捕捉的点火波形进行不同类别的排列与组合，以供检测人员快捷而准确的判断故障的成因。 （一）平列波 按点火次序将各缸点火波形首尾相连排成一字开来，称为平列波，图2-35所示为一四缸发动机的平列波形，其作用主要用以分析次级电压的故障，各缸次级击穿电压是否均衡，火花电压是否均衡，火花电压是否有差异在平列波图上一目了然。 图2-35 标准四缸次级电压的平列波形 （二）

54、并列波 如将各缸的点火波形始点对齐而由上至下按点火次序排列而形成的波形，如图2-36所示为一个四缸发动机的初级电压并列波形。这一波形图可以看到各缸的全貌，分析各缸闭合角和开起角以及各缸火花塞的工作状态十分方便，如使用TDC传感器或频闪灯将上止点信号标于一缸电压波形上则可以检测到点火提前角。 （三）重列波 将各缸的点火波形起始点对齐，全部重叠在一个水平位置上称为重叠波，如图2-37所示。如果触点式点火系统的分电器凸轮磨损不均匀或凸轮轴磨损严重将会造成波形重叠不良，一般重叠角不能超过周期的5%。 图2-36 标准四缸次级电压的并列波形 图2-37次级电压重叠波 2.3.4.4 点火系统的加载调试

55、大多数情况下运行不正常的汽车并非因零部件损坏而引起故障，而是汽车某些系统没有达到或在使用过程中失去了正确的调整状态，其中尤以点火系统最为突出，因此在故障分析之前进行点火系统的正确调整是十分重要的。首先利用图4-39所示的并列波，测定各缸闭合角和点火提前角是否正常，六缸发动机和断电器凸轮角为60，闭合角标准值为3842，四缸机的凸轮角为90，闭合角为4045，八缸机凸轮角为45，闭合角标准值为2932。如这一角度过大则说明机械触点间隙太小，反之当闭合角过小则说明触点间隙太大，这时必须重新调整间隙以使闭合角达到标准值。 无触点的晶体管点火系当闭合角线段不正常时需调整点火信号的触发部件，如电磁式传感

56、器的凸轮齿与传感铁芯的间隙需调整到0.20.4mm，具体调整值要视各车型而定。 点火提前角是影响发动机动力性、经济性乃至排放指标的重要参数，利用并列波上第一缸的上止点标志可以清楚查看各缸的点火提前角，也可以用图2-26（8）所示的频闪灯对准曲轴飞轮上的第一缸上止点记号处，调整频闪灯上的电位2（如图2-38）使闪光相位前后移动直到曲轴飞轮上的标记对准飞轮壳上的记号，仪表即会显示第一缸的点火提前角。 图2-38 频闪灯测试点火提前角 上面所测到的点火提前角为总提前角，它由提前值和转速提前值组成，对于机械触点式点火系统即为真空提前量和离心提前量，测量时拆去真空管路即为离心提前量，两者之差就是离心提前

57、量。但在怠速工况下真空和离心提前量无法测定，给发动机的检测带来诸多不定因素。为了使这两个参数能不互相干扰的独立调整，例如要求在定转速改变负荷，就需要对发动机进行加载，也就是说汽车必须在底盘测功机上进行加载调试，如图2-39所示，加载时一般负荷率为40%70%，车速为经济车速。只有这样才能得知在不同转速各种负荷下。转速提前量和负荷量的数值和动态变化历程是否正常。 图2-39汽车加载调试 电子点火系统，尤其是无分电器的直接点火转速提前量和负荷提前量由微分处理器根据发动机转速传感器和节气门位置传感器，还有转速、进气真空度、凸轮位置、水温等信号，从预先贮存在RAM的数据中选定最佳点火提前角，再由微分处

58、理器向电子点火系发出指令送向各缸的点火线圈。这一系统各部件不可调整，但也须经上述检测确定故障是微分处理器损坏还是传感器失效。 2.3.4.5 故障波形分析 造成故障波形的原因很多，现场测得的故障作业十分复杂，以下就是一些常见的典型故障波形进行简略分析。 （一）初级电压分析 根据发动机综合分析所采集到的各类故障初级电压波形，可以分析点火系断电电路有关电气元件和机械装置的状态，为断电电路的调整和维修提供可靠的依据，以避免盲目拆卸。图2-40所示在触点开启点出现大量杂波，显然是触点严重烧蚀造成的，打磨触点或更换断电器即可证实。 图2-40 触点烧蚀的波形 图2-41所示的初级电压波形在火花期间衰减数明显减少，幅值也变低，显然是电器漏电造成的。 图2-42所示波形在触点闭合阶段有以外的跳动造成这种现象的原因是触点因弹簧力不足引起不规则跳动。 图2-41电器漏电 图2-42触点因弹簧力不足 图2-43所示曲线的充磁期即触点闭合角太小，一般由触点间隙过大造成。 如果触点接地不良就会引起低压波水平部分的面积杂波，如图2-44所示。 图2-43 闭合角过小 图2-44 接地不良 图2-45为电子点火系统的低压故障波形，对比图2-34所示之正常波形，在充磁阶段电压没有上升，说明电路的限流作用失效，无分电器点火系无元件可以调整，当这一波形严重失常时只能逐个