汽车动力学检测

1、汽车动力性检测班 级：车辆2012-01班姓 名：苏超然学 号：20120884摘要汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。它是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。汽车的动力性越好，其运行的平均行驶速度越高，则运输生产率也就越高。汽车动力性可在道路或台架上进行检测。道路检测主要是测定最高车速、加速能力和最大爬坡度等评价参数。台架上可以进行的汽车动力性试验有驱动轮输出功率和加速性能等。由于滑行距离能够表明底盘传动系与行驶系的配合间隙与润滑等技术状况，且可确定汽车的滚动阻力系数。本文主要介绍了汽车动力性评价指标及常用检测设备、原理及方法。关键词：

2、汽车动力性 台试 路试 评价指标 检测一、汽车动力性评价指标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、加速性能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动力性。 交通部行业标准汽车技术等级评定的检测方法（JT/T199-1995）中规定汽车动力性检测项目有：发动机功率、底盘输出功率和汽车直接档加速时间。1.最高车速 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.加速性能汽车加

3、速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常用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，由某一低速加速到某一高速所需的时间。 (1)原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低档起步，以最大的加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档后，加速到某一规定的车速所需的时间，其规定车速各国不同，如0-50 km/h，对轿车常用0-80 km/h，0-100 km/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，其规定距离一般为0-400m，0-800m，0-100Om，起步

4、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GB3798-83汽车大修竣工出厂技术条件中规定，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，应符合表1规定。 表1直接档加速时间发动机标定功率与汽车整备质量之比（马力/t）10-15>15-20>20-25>25-50>50（kw/t）7.36-11.03>11.03-14.71>14.71-18.

5、39>18.39-36.78>36.78加速时间（s）<30<25<20<15<103.爬坡能力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，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的限制，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 发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下，仅带维持运转所必需的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测试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是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

6、定的总功率。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，发动机带全套附件时所输出的功率。汽车发动机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。如我国JT/T 198-95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，将该车技术状况定为三级。所以发动机最大输出功率的大小作为一辆汽车在使用前、后和维修前、后动力性的评价指标很合理，但应注意，在汽车综合性能检测站用无外载测功法

7、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功率比较。 5. 底盘输出最大驱动功率底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用直接档行驶时，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底盘输出最大功率，是实际克服行驶阻力的最大能力，是汽车动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的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减小。二、汽车动力性检测项目与有关标准动力性检测可依据的标准有: JT/T198一95汽车技术等级评定标准； GB/T15746.2-1995汽车修理质量检查评定标准-发动机大修； GB37

8、98-83汽车大修竣工出厂技术条件； JT/T201-95汽车维护工艺规范。 三、路试检测汽车动力性1.实验条件试验汽车的装载质量为厂定的最大装载质量，且装载物均匀分布，固定牢靠，不因潮湿等条件变化而改变其质量。轮胎气压应符合该试验车技术条件的规定，误差不超过+10kPa。试验车使用的燃料、润滑油（脂）、制动液的牌号和规格均应符合该车技术条件和现行国家标准的规定，同一次试验必须使用同一批燃料和润滑油。试验必须在无雨无雾的天气中，相对湿度小于95%，气温0-40，风速不大于3m/s。试验道路应是清洁、干燥、平坦的混凝土或沥青铺成的平直路面，长2-3m，宽不小于8m，纵向坡度在0.1%以内。试验用

9、仪器、设备必须经过检查，符合精度要求2.实验设备汽车动力性道路试验主要仪器有第五轮仪、非接触式车速仪、汽车综合测试仪等。（一）第五轮仪在车辆道路试验时，为了测量车辆的行程速度，虽然可以利用车辆里程表和速度表，但这种方法不准确。因为车辆驱动轮的滚动半径直接受着驱动力矩、地面对轮胎的切向反作用力、车轴载荷、轮胎气压及磨损程度等因素的影响。此外，车用里程表和速度表本身精度也较低。为了消除这些因素对测量精度的影响，故采用第五轮仪。 第五轮仪分接触式和非接触式两种，接触式第五轮仪，由第五轮仪、传感器、二次仪表（信号处理、记录、显示等）及安装机架等部分组成。 非接触式第五轮仪以计算机为核心部件，配以相应的

10、I/O接口及外设，不需要路面接触或设置任何测量标志，采用光电相关滤波技术，安装在车上的光电路面探测器（简称光电头）照射路面，把路面图像变换为频率信号，用于汽车动力性、制动性和燃油经济性能的测试。它主要由光电头、二次仪表（微处理器、键盘、LED显示器、微型打印机及接口等）及安装机架等组成。 （1）传感器部分 接触式第五轮仪传感器部分主要包括第五轮和安装在轮架上的磁电传感器和齿轮盘。当第五轮转动时，由于磁电传感器磁场强度发生变化，致使传感器内线圈产生交变信号，通过整形电路，将连续的脉冲信号送入二次仪表，通过计数器，便可知行驶距离。在测试过程中，通过检测脉冲周期，便可得出瞬时车速。非接触式第五轮仪传

11、感器主要由一个系统和电池组成。光电探测器是由于路面图象的移动是光电池输入宽带随机信号，其主频与车速成正比关系，通过空间滤波器将与车速成正比的主频检出，送入二次仪表进行速度运算和距离计数。 （2）记录部分 接触式第五轮仪由计数译码器计数，用数码管显示一定时间间隔内汽车的行程，既该段时间中的平均速度。除可用数码管显示车速外，也能经过数模转换，将数字变量的模拟量（电压）输至磁带记录仪，在加速性能试验中，即可由数字显示读得加速时间的数值，也能用磁带记录仪记录整个加速过程，试验完毕后，记录仪可直接得到加速行程曲线。 二次仪表以计算机为核心，第五轮仪的记录通过仪表中的单片机来实现。当选择完相应的功能键，并

12、检查、设置传感器系数后按下开始键，在试验过程中即可打印试验过程，也可打印试验曲线。（二）非接触式车速仪测试原理：以微型电脑为核心部件，配以相应的I/O接口及外设，不需要与路面接触或设置任何测量标准，采用光电空间相关滤波技术，安装在车上的光电路面探测器（即速度传感器）照射路面，把路面图象变换成频率信号，经CPU分析处理得到汽车在每一时刻的速度，用于汽车动力性、制动性的测试。该速度传感器可克服五轮仪由于接触地面发生滑动、跳动和轮胎气压变化而产生的误差。跟踪滤波器分析出中心频率f，通过计算得出车速v，并作外部显示。由车速和脉冲式中产生的时标信号即可计算出行驶距离等其他导出量。其中v=p0mf式中，p

13、0梳状光电管节距 f光电系统放大率（2）测试功能：汽车滑行试验、制动试验（轿车热衰退试验）、最低稳定车速与最高车速的测定、直接档加速和连续换挡加速试验、等速油耗试验、百公里油耗试验、加速油耗试验、多工况油耗试验等。（三）汽车综合测试仪汽车综合测试仪是一种以微型计算机为核心的智能化仪器，配以不同的传感器，可用于测定汽车的动力性，包括滑行性能、加速性能、最高车速、最小稳定车速等。并具有数据处理、显示、存储、打印等功能。各类汽车综合测试仪的操作规程大体可分为以下六个阶段：初始阶段（开机或启动程序）；选择工况（进行所需的试验项目）；预置数据（根据各工况的试验规程，预先输入试验所需的有关数据）；准备阶段

14、（检测是否满足试验开始的条件）；试验过程（自行进行有关数据的采集、存储。显示）；打印阶段（自行打印试验结果和曲线，试验结束）。3试验项目及规程（1）最高车速试验在符合试验条件的道路上，选择中间200m为测量路段，并用标杆做好标志，测量路段两端为试验加速区间；根据试验汽车加速性能的优劣，选定充足的加速时间，使汽车在驶入测量路段前能达到最高的稳定车速；试验汽车在加速区间以最佳的加速状态行驶，在达到测量路段前，保持变速器在汽车设计最高车速的相应档位，油门全开，使汽车以最高的稳定车速通过测量路段；试验往返各进行一次，测定汽车通过测量路段的时间；试验结果按下式计算：va =式中：va汽车最高车速，km/

15、h； t试验往返所测时间的平均值，s。测量仪器多采用非接触式汽车速度仪，直接得出汽车速度。（2）加速性能试验进行起步连续换档加速性能试验时，汽车停于仪器上，变速器置人该车的起步档位，迅速起步并将油门踏板快速踩到底，使汽车尽快加速行驶。当发动机达到最大功率转速时；力求迅速无声地换档，换档后立即将油门全开，直至最高档最高车速的80以上。进行直接档(或最高档)加速性能试验时，汽车停于仪器上，变速器置人该车的起步档位，设定汽车起始速度，在汽车达到起始速度前，将档位换到直接档（或最高档）。当汽车达到起始速度时，迅速将油门踏板踏到底，使汽车加速行驶至该档最大车速的80以上。 测量仪器多采用测功机。（3）滑

16、行试验在长约1000 m的试验路段两端立上标杆作为滑行区段，汽车在进入滑行区段前车速应稍大于50 kmh。汽车驶入滑行区段前，驾驶员将变速器排档放入空档（松开离合器踏板），汽车开始滑行。当车速为50kmh时（汽车应进入滑行区段），用第五轮仪进行记录，直至汽车完全停住为止。在滑行过程中，驾驶员不得转动方向盘。记录滑行初速度（应为50±0.3 kmh）和滑行距离。试验至少往返各滑行一次，往返区段尽量重合。用实测初速度和实测滑行距离，算出标准初速度V0=50kmh的滑行距离。S=-b+b2+ac2a式中，s初速度为50km/h的滑行距离，m；a 计算系数。（4）爬陡坡试验选择与该车预计爬坡

17、度相近的坡道，坡道长度不小于25m，试验车停与坡底靠近坡道的平直路段上，采用最大牵引力输出。汽车起步后，将加速踏板全开进行爬坡。如果汽车能顺利爬上该坡道，选择更大一级坡道进行试验，直到汽车不能爬上坡道为止，所能爬上的最大坡度，就是汽车的最大爬坡度。（5）最低稳定车速试验一般指汽车以直接档能够稳定行驶的最低转速，对于未设置直接档的汽车，最低稳定转速指的是最接近直接档速比的档位能够稳定行驶的最低车速。该车速反映了汽车以直接档作低速档时，发动机及传动系能够正常工作的最低限度。若该车速较低，则在行驶过程中遇到减速情况是，可不必换挡即可保证正常行驶，简化驾驶员的操作。在实验过程中不允许切断离合器或者使离

18、合器打滑。变速器置于要求档位，汽车保持一个很低但稳定行驶的车速行驶通过一段不低于50m的测试路段。当汽车驶出测试路段时，立即快速踩下加速踏板。要求不应该出现发动机熄火或传动系统抖动等异常现象，汽车应该能够平稳加速。能够满足这一要求的最低转速即为最低稳定转速四、台试检测汽车动力性1.底盘测功机的功能 室内台试检测汽车动力型主要是在底盘测功机上进行。底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备。它采用滚筒替代路面，用加载的方法模拟道路阻力，用飞轮模拟汽车的惯性，以便用室内试验的方法代替道路试验。底盘测功机具有如下功能: 测量汽车驱动轮输出功率。 检验汽车滑行性能。 检验汽车加速性能。 校验车速表。

19、 校验里程表。 配备油耗仪的底盘测功机可以在室内模拟道路行驶，测量等速油耗。 2.底盘测功机的基本结构 汽车底盘测功机主要由滚筒装置、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构成。（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度。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）在汽车检测线上所用的底盘测功机功率吸收装置的类型有：电涡流式、水力式、电力式。 由于一般水力式功率吸收装置的可控性较电涡流式差，电力测功

20、机的成本较高，因而国内所生产的汽车底盘测功机大多数采用电涡流式功率吸收装置。电涡流测功器主要由定子和转子两部分组成。在定子四周装有励磁线圈，转子与测功机主动滚筒相连，在磁场中转动。当励磁线圈通以直流电时，磁力线在定子、涡流环、空气隙和转子之间构成回路。磁通的大小与励磁线圈的应数以及所通过的电流大小有关。转子外圆制成凸凹不同的形状，由于通过齿顶和凹槽的磁通不一样，凸出部分比凹陷部分通过的磁通多，当转子旋转时，引起磁通的变化，从而在固定的涡流环中产生涡流。这种涡流产生的磁场又产生一个与转子旋转方向相同的转矩，由于作用与反作用的关系，转子产生一个与自己转动方向相反的转矩，该转矩是转子转速和磁场电流的

21、函数。由于转子与滚简相连，就等于给滚筒施加了一个阻力，用这个阻力来模拟汽车在道路上行驶的阻力。这个对转子起制动作用的扭矩，使浮动的定子顺着转子旋转方向摆动。制动力矩的大小可以通过控制励磁电流来调节，所以，电涡流测功器很容易实现自动控制。 涡流环必须能使涡流在其中自由产生，为此要求制作涡流环的材料电阻越小越好。对转子和定子要求磁力线能顺利通过，材料应具有高的导磁率，电工纯铁和低碳钢适合于做这些零件的材料。为了避免磁力线通过转子轴造成不必要的损失，转子轴可采用非导磁材料制造。 电涡流测功器是一个功率吸收装置，它将吸收的汽车驱动轮输出功率转变成热能，经空气或冷却水散发出去。由于冷却方式不同，电涡流测

22、功器分为风冷和水冷两种类型。 1）水冷式电涡流功率吸收装置的基本结构如图1所示，水冷式电涡流功率吸收装置主要由转子(包括带齿状凹凸的感应子17、主轴7）和定子(包括作为磁轭的铁芯1、涡流环2、励磁绕组18、端盖3）组成。其特点是：a.结构复杂，安装不便，特别是我国北方冬季，由于气温低，必须注意冷却水管路保温以防水管冻裂； b.较风冷式测量精度高； c.冷却效率高，适合持续运行工况使用； d.冷却水温度一般不得超过60 以防结垢，冷却水pH值按说明书规定执行。 图1 水冷式电涡流功率吸收装置2）风冷式电涡流功率吸收装置的基本结构如图2所示，风冷式电涡流功率吸收装置主要由转子、定子、励磁线圈、支承

23、轴承、冷却风扇叶片、力传感器等组成，其特点是： a.结构简单，安装方便； b.冷却效率低，功率吸收装置不易长时间运行，其转子的导磁率随温度的上升而下降；因而其最大吸收功率随温升而减小，所以一般风冷式功率吸收装置在高转速、大负荷下工作时间不宜超过5min； c.由于冷却风扇在工作时消耗一定的功率，所以应该将风扇所消耗的功率计入汽车底盘输出功率。 1定子 2.转子 3.励磁线圈 4.拉压传感器图2 风冷式电涡流功率吸收装置的基本结构（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。（4）飞轮组件汽车在道路上行驶时汽车本身具有一定的惯性能，即汽车的动能；而汽车在底盘测功机上运行时车身静止不动

24、，是车轮带动滚筒旋转，在汽车减速工况时，由于系统的惯量比较小，汽车很快停止运行，所以检测汽车的减速工况和加速工况时，汽车底盘测功机必须配备惯性模拟系统。 汽车底盘测功机台架转动惯量是通过飞轮来实现的，目前由于我国对汽车台架的惯量没有制订相应的标准，因而国产底盘测功机所装配的惯性飞轮的个数不同，且飞轮惯量的大小也不同，飞轮的个数越多，则能匹配的惯量级数越多，量程就越大，适应车型越多，而模拟汽车行驶的平均动能就能越准确。例如，国产RCD-1030型底盘测功机，按照常用汽车的质量，将飞轮组合成四级，见下表。 表2 按车质量选择惯性飞轮 汽车质量（kg）选择飞轮汽车质量（kg）选择飞轮1000不挂飞轮

25、，利用滚筒等转动件3000挂大飞轮2000挂小飞轮4000挂大飞轮加小飞轮日本弥荣CDM-600型底盘测功机的惯性飞轮安装在滚筒机架左边，也是用离合器将飞轮与滚筒联结起来。飞轮根据被测车的质量选配，见表3。 表3 CDM-600型底盘测功机的惯性飞轮 汽车质量（ kg）需配置的飞轮（kg）汽车质量（kg）需配置的飞轮（kg）小于800不配置飞轮1400-21001200800-1400700大于2100700+1200（5）反拖装置由于电涡轮测功器只能吸收动能，不能输出动能，所以，采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

26、械损失及车轮在滚筒上的滚动阻力。（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。引导装置用于引导驾驶员按提示进行操作。安全装置用于保障检测作业的安全进行。（7）控制系统底盘测功机的控制大多全自动控制方式，即全部测试项目都是自动控制。此外，全自动控制方式可以自动模拟运行工况。3.底盘测功机的原理路面模拟是通过滚筒来实现，即以滚筒的表面代替路面，滚筒的表面相当于汽车作旋转运动。检测时，被测汽车驱动轮支撑在滚筒上，驱动轮带动滚筒转动，滚筒相当于活动路面，模拟汽车和路面间的相对运动。如图3所示。图3 底盘测功机工作原理图汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性、行驶阻力，要在

27、试验台上模拟汽车道路运行工况，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质量的惯量，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的惯量模拟。至于汽车在运行过程中所受的空气阻力、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。与滚筒串接的加载装置用定子对转自施加制动作用，进行加载以增加滚筒转动的阻力。汽车驱动轮为带动滚筒转动必须输出相应的动力以克服滚筒转动的阻力（即汽车行驶阻力）。汽车的运行阻力可根据检测的需要进行调节和控制。汽车等速

28、运转时，驱动轮输出的动力与滚筒系统地转动阻力平衡。加载装置的定子对转子进行加载的同时，也受到大小相等、方向相反的力矩作用，此反力矩使定子绕其轴摆动并经一定长度的杆臂传给测力传感器。家在装置所吸收的功率、力矩和转速有如下的关系：P=Fv9549=Mn9549式中，P加载装置所吸收的功率(kW) F测得的作用于定子上的反力（N） v汽车车速（km/h） L测力臂长度（m） M加载装置吸收的力矩（Nm） n滚筒转速（r/min）在系留装置及车偃等安全措施保障下，通过控制系统可对加载装置及惯性模拟系统进行自动或手动控制，以实现对车辆的动力性如加速性能、汽车底盘输出功率、底盘输出最大驱动力、滑行性能、车

29、速表校验、里程表校验等项目的检测。4.底盘测功机的测试方法（1）使用前的准备工作 被测试车辆驶上汽车底盘测功机滚筒前，必须进行以下准备工作: 车辆外部清洗干净；不容许轮胎花纹中夹有石粒； 轮胎气压符合标准； 发动机底壳机油油面应在允许范围内； 发动机机油压力应在允许范围内； 发动机冷却系统的工作应正常；自动变速器(液力变扭器)的液面应在规定的范围内；汽车发动机和底盘经过维护，供油系和点火系处于最佳工作状态；运行走热全车。 测功机的准备： 对于水冷测功机，应将冷却水阀打开。接通电源，升起举升器托板，根据被检车的功率，选择测试功率的档位。用两个三角铁抵住停在地面上的车轮的前方，防止汽车在检测中由于误操作而冲出去。为防止发动机过热，将一台冷却风扇置于被检汽车前方约0.5m处，对发动机吹风。使汽车以5km/h的速度运行，观察有无异常。看水表示灯是否点亮。 （2）汽车底盘测功机的使用 开机前必须按使用说明书的要求，对底盘测功机作好准备工作；按规定程序进行操作；惯性模拟系统除进行多工况油耗试验、加速、滑行试验用外，不允许任意使用；突然停电时，引车驾驶员应即刻松油门并挂空档；引车驾驶员必须严格按引导系统提示操作。 （3）检