汽车新能源与节能技术实验指导书

1、汽车新能源与节能技术实验指导书编者斯海林张军重庆交通大学交通运输学院二00六年八月本指导书适用于汽车运用与服务工程专业、车辆工程专业本科生及研究生使用。着重介绍了与汽车新能源与节能技术相关的发动机速度特性、发动机负荷特性、发动机喷油器性能检测、汽车燃料经济性能、电控汽油发动机认识与检测、自动变速器故障诊断、汽车加速性能、天然气一汽油两用燃料汽车性能对比等实验内容及实验方法。力求通过上述实验，使学生能更好地掌握实验内容、实验方法、有关检测技术，巩固所学课堂理论知识，学会实验资料整理和对实际问题的分析能力，为学生从事本学科试验研究工作奠定基础。本指导书也可作为其他相近专业以及从事汽车销售、售后服务

2、以及汽车维修检测等相关从业人员的实践参考书，或供汽车爱好者自学使用。目录TOC o 1-5 h z实验一发动机速度特性试验1实验二发动机负荷特性试验7实验三发动机喷油器性能检测实验13 HYPERLINK l bookmark12 实验四汽车燃料经济性能实验19实验五电控汽油发动机认识与检测实验286767实验六自动变速器故障诊断实验55实验七实验六自动变速器故障诊断实验55实验七高压共轨柴油发动机实验61实验八天然气一汽油两用燃料汽车性能对比试验实验四汽车燃料经济性能实验一、实验教学组织1、集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。2、讲解实验内容、注意事项及操作步骤。3、根据实验目的、要求进行分

3、组。4、在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对试验、检测数据进行记录。5、教师总结实验情况。二、实验学时：2学时三、实验目的1、掌法掌握汽车燃料消耗量测量方法。2、熟悉实验仪器、设备的工作原理及使用方法。3、熟悉国家标准GB/T12545.1-2001乘用车燃料消耗量试验方法的有关规定，。四、实验要求1、遵守实验仪器、设备操作规程。2、记录实验数据，并根据实验数据对检测结果进行分析，分析评价实验车的燃料经济性能。3、结合实验数据完成实验报告。五、实验内容等速行驶燃料消耗量实验；六工况燃料消耗量实验。六、实验仪器、设备1、车速仪1台2、油耗仪1台3、计时器1部4、标杆4根5、底盘测功机1台6、

4、实验车1辆七、油耗仪结构、原理油耗仪按不同的结构和测试原理可分为流量式、容积式、质量式等，目前主要采用四活塞式油耗仪。四活塞式油耗仪的结构。活塞式油耗仪的传感器由流量测量机构和信号转换机构组成，如图4-1示。流量测量机构主要由活塞、液压缸、连杆、曲轴、上壳体、上盖和进出油道组成。四个活塞及其缸呈十字形向心布置,活塞装在液压缸内，通过各自的连杆与曲轴连接。曲轴通过轴承支承在上壳体内。在上壳体及上盖内开有进、出油道。当燃油在泵油压力作用下经进油道进入油腔并通过上壳体内的油道来到活塞顶部时，可迫使活塞、连杆推动曲轴转动，并将对面活塞顶部的燃油通过上壳体内的油道经由上盖油道排出。当曲轴旋转一周时，四个

5、活塞及其液压缸各完成一次进、排油。信号转换机构装在曲轴的另一端，由主动磁铁、从动磁铁、转轴、光栅板、发光二极管、光敏管、电缆插座和下壳体等组成。当曲轴转动时，由于一对永久磁铁的吸引作用，转轴及其上的光栅板也随之转动，通过发光二极管和光敏管的光电作用，能把曲轴的转动变成光电脉冲信号。每个光电脉冲信号代表一定容积的燃油量，通过专用电缆线把脉冲信号送人计量显示仪表，经过计算、处理后，即可显示出流经的燃油量。图4-1四活塞油耗仪结构图八、实验准备1、实验车准备实验车各系统及附属装置应配置完整并且符合技术要求。实车辆在试验前应进行磨合，至少应行驶3000km。应根据制造厂规定调整发动机和车辆操纵件。特别

6、应调整怠速装置(调整转速和排气中CO含量)、起动装置和排气净化系统。实验车辆必须清洁，车窗和通风口应关闭；只能使用车辆行驶必需的设备；如果有手控进气预热装置，应处于制造厂根据进行试验时的环境温度规定的位置。如果实验车辆的冷却风扇为温控型，应使其保证正常的工作状态。乘客舱的应关闭空调系统，但其压缩机应处于正常工作状态。实验车辆如果装有增压器，试验时增压器应处于正常工作状态。轮胎应选用制造厂作为原配件所要求的类型，并按制造厂推荐的轮胎最大试验负荷和最高试验速度对应的轮胎充气压力进行充气。轮胎可以与车辆同时磨合或者花纹深度应在初始花纹深度的50%90%之间。实验车使用的燃料和润滑油应符合该车的技术条

7、件。试验燃料应符合车辆制造厂规定。车辆试验质量为整车整备质量加上180kg，当车辆的50%载质量大于用180kg时，则车辆试验质量为车辆整车整备质量加上50%的载质量(包括测量人员和仪器的质量)。2、仪器设备准备将油耗仪安装好并固定。按规定对仪器进行校定。3、道路条件和气象条件天气应无雨、无雾，风速不大于3m/s,阵风不应超过5m/s,为5-35C,大气压力应在91kPa和104kPa之间，相对湿度应小于95%。实验场地应清洁、干燥、平坦，用沥青或混凝土铺装的直线道路，道路长23km，宽不小于8m,试验道路上任意的两点之间的纵向坡度在0+2%。4、燃料消耗量的计算公式：采用重量法确定燃料消耗量

8、C采用容积法确定燃料消耗量C九、实验方法、步骤1、等速行驶燃料消耗量道路试验(1)试验测试路段选500m插好标杆。汽车用最高档，以规定车速90km/h)等速行驶，通过测试路段，测量通过该路段的时间和燃油消耗量。汽车用最高档，以规定车速(120km/h)等速行驶，通过测试路段，测量通过该路段的时间和燃油消耗量。测试过程中的平均速度在规定车速0.5%km/h范围内，两种车速下沿测试道路正反方向各测量两次取算术平均值。2、等速行驶燃料消耗量台架试验实验车的非驱动轮应用车辆锁止装置固定牢固。将油耗仪安装好并固定。将实验车预热到正常工作温度。开启测功机的电源，按说明书对测功机进行检查。将测功机预热到正常

9、的热状态。为防止发动机过热，将一台冷却风扇置于被检汽车前方约1m处,对发动机吹风选择底盘测功机的汽车油耗测试功能。选定试验车速，根据试验车速和试验车质量设定底盘测功机，以模拟车辆总行驶阻力。9)以选定试验车速等速行驶，速度变化不大于0.5km/h，测量距离应不少于2km。至少测量三次，取其算术平均值。3、模拟域市工况循环燃料消耗量试验(1)模拟域市工况循环燃料消耗量试验在底盘测功机上进行。进行循环之前，应使发动机在规定条件下进行足够次数(至少进行五次循环)的模拟城市工况循环试验，直到温度稳定，特别应使机油温度稳定。发动机温度应保持在制造厂规定的正常工作范围内。如有必要，可采用附加冷却装置。发动

10、机保持怠速运转40s后开始第一循环。试验循环：按图15-2和表15-1规定的试验循环进行。测试时，测试车速与规定车速之间的误差应小于土1km/h，超过规定时间的误差不得大于土0.5s，当量惯量的误差应在土20kg以内。至少进行三个循环的连续测量。两循环之间的间隔时间(怠速状态)不超过60s，空档怠速时间为13s。取三次连续测量值的算术平均值，作为被测车辆模拟城市工况循环的燃料消耗量值。燃料消耗量值由两个连续的模拟城市工况循环所消耗的燃料量来决定如果进行三次试验后的燃料消耗量极限值与平均值之差超过5%,则按上述规定继续试验。直至获得至少5%的测量精度为止。测量精度由下式计算4、实验结果的重复性检

11、验、置信区间和数据校正等速行驶燃料消耗量实验和工况燃料消耗量实验结果必须经过重复性检验。实验的重复性按第95百分位分布来判断。(1)标准差第95百分位分布的标准差R与重复实验次数n有关，见表2。表2n23456R0.0530.0630.0690.0730.085表中：每次实验时，n次实验所测得燃料消耗量的算术平均值，L/100km。R标准差，L/100km。n重复实验的次数。重复性检验AQmax为每项实验时，n次实验结果中最大燃料消耗量值与最小燃料消耗量之差，单位L/100km。当AQmaxR时，认为实验结果的重复性好，不必增加实验次数。当AQmaxR时，认为实验结果的重复性差，应增加实验次数

12、。max置信区间实验结果的置信区间AQv(置信度90%)AQ=实验数据的校正燃料消耗量的测定值均应校正到标准状态下的数据。标准状态气温：20C气压：lOOkpa；汽油密度：0.742g/mL；柴油密度：0.830g/mL。校正公式式中：Q0校正后的燃料消耗量，L/100km；实测的燃料消耗量的均值，L/100km；C1环境温度校正系数，C=1+0.0025(20-T)；C2大气压力的校正系数，C2=1+0.0021(p-100);C3燃料密度的校正系数，汽油机：C3=1+0.8(0.742-G)；柴油机：C3=l+0.8(0.830-G)；T实验时的环境温度，C；P实验时的大气压力，kPa；G

13、s实验用的汽油平均密度，g/mL;Gd实验用的柴油平均密度，g/mL。十、注意事项1、实验时应关闭实验车的车窗及附属设施(如空调等)。2、流量传感器位置应安装正确，并垂直放置。3、油管连接处不得有漏油和渗油现象。4、与实验无关的人员禁止进入实验场地。十一、实验报告、实验结果整理与分析实验报告姓名学院、班级时间实验地点实验名称实验车型号轮胎型号轮胎气压仪器、设备发动机冷却水温度机油温度风速坡度气温一、实验目的、要求二、实验数据记录直接档等速燃料消耗量实验记录测试速度km/h序号行驶方向速度km/h通过500m的时间s燃料消耗量mL901212012卜五工况燃料消耗量记录实验工况次数燃料消耗量（m

14、L）备注123平均值三、实验结果分析四、实验收获及心得实验成绩指导教师（签名）日期,实验七高压共轨柴油发动机实一、实验教学组织1、集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。2、讲解实验内容、注意事项及操作步骤。3、根据实验目的、要求进行分组。4、在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对试验、检测数据进行记录。5、教师总结实验情况。二、实验学时：2学时三、实验目的1、进一步掌握电子控制柴油高压共轨系统的结构和工作原理。2、熟悉实验仪器、设备的工作原理及使用方法。四、实验要求1、遵守实验仪器、设备操作规程。2、记录实验数据，并根据实验数据对检测结果进行分析。3、结合实验数据完成实验报告。五、实验内容1、

15、从环境保护的角度分析，通过汽车烟度分析仪检测柴油高压共轨系统汽车和一般柴油喷油泵汽车使用同种标号柴油时的汽车尾气成分。并通过对比得出结论。2、通过本次实验使同学们明白和了解。电子控制柴油高压共轨系统它主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。3、高压共轨柴油机工作过程是将被高压油泵压缩的燃油储存在共轨中，在每

16、个工作循环时，能够保证瞬间燃油压力相对恒定，在提升燃油压力的同时，又降低了燃油压力的波动，保证了燃油的充分雾化，又使得发动机工作更加平稳，而整个燃油喷射过程由ECU自动控制，各电控元件的响应时间也大大缩短。六、实验仪器、设备及柴油高压共轨系统控制结构和工作原理1、柴油高压共轨系统实验台1套2、五十铃汽车（排量2.8T,带涡轮增压器）1辆3、汽车烟度分析仪1台4、柴油高压共轨系统控制结构和工作原理七、实验准备1、例行检查：（1）在起动发动机前，先检查发动机机油各冷却液是否足够。确保发动机机油各冷却液在安全使用范围内。（2）检查汽车的手刹车系统和制动系统工作是否良好。确保手刹车系统和制动系统工作正

17、常。（3）对于带涡轮增压器的汽车在发动后一定要怠速运转35分钟，以便在增压器转子高速运转之前让润滑油充分润滑轴承。所以刚启动后千万不能猛轰油门，以防损坏增压器油封。（4）对于带涡轮增压器的汽车在进行检测后，不能立即熄火。发动机工作时，有一部分机油供给涡轮增压器转子轴承润滑和用于冷却的。正在运行的发动机突然停机后，机油压力迅速下降为零，增压器涡轮部分的高温传到中间，轴承支承壳内的热量不能迅速带走，而同时增压器转子仍在惯性作用下高速旋转，因此，发动机热机状态下如果突然停机，会引起涡轮增压器内滞留的机油过热而损坏轴承和轴。所以发动机大负荷、长时间运行后，在熄火前应怠速运转35分钟，让增压器转子的转速

18、降下来以后再熄火。特别要防止猛轰几脚油门后，突然熄火汽车烟度分析仪仪器准备：1接通电源，接通电源，进行必要的30分钟预热。2清洁取样探头和导管内壁。八、实验方法、步骤1、汽车环保性分析：按下校准健，插入标准烟度纸校准，屏幕所显示的数值必须与标准烟度纸上的一致，如果不一致用fl健调整。校准后，取出标准烟度纸按复位键复位，再按测试健开起检测。检查取样装置和控制装置中各部机件的工作性能，特别要注意脚和手控制的抽气泵开关与抽气泵动作是否同步。检查控制用压缩空气源的压力和清洗用压缩空气的压力是否符合要求。检查五十铃柴油车和柴油高压共轨实验台排气系统不得有泄漏。如有泄漏，必须进行相应的修理。排气管应能保证

19、取样探头插入深度不小于300mm。否则排气管应加接管，并保证接口不漏气。必须采用生产厂规定的柴油机油和未添加消烟剂的柴油。五十铃柴油车和柴油高压共轨实验台应预热到说明书规定之热状态。检测五十铃柴油车的排气烟度值：取样探头逆气流固定于排气管内，并使其中心线与排气管轴线平行。将踏板开关引入汽车驾驶室。先由怠速工况将加速踏板踩到底，约4s迅即松开，如此重复三次以上以便把排气管内的碳渣吹掉。然后待速运转约11s。在此期间内要用压缩空气清洗机构对取样软管和取样探头吹洗3-4s在把踏板开关固定在加速踏板上，按下述方法开始检测。（11）将加速踏板与踏板开关一并迅速踩到底，至4s时迅即松开加速踏板。维持11s

20、。用压缩空气清洗机构对取样软管和取样探头吹洗3-4s。下一次重新踩下加速踏板与踏板开关时，距前一次的时间间隔为15s，如此重复三次。三次读数的算术平均值，即为五十铃柴油车该工况下的排气烟度值。用以上同样的方法和步骤可以检测出柴油高压共轨实验台的该工况下的排气烟度值。对比以上两组不同的数据，可以得出柴油高压共轨系统和柴油高压喷油泵系统的环保性能的差别。九、注意事项（1）实验车必须由专门驾驶员操作，无关人员不得入内。（2）驻车测量时，必须拉紧手制动器，并用三角木或其他设施纵向约束车轮，以防止车辆移动。（3）从取样探头至抽气泵的取样软管，最好能逐渐向上倾斜，以防止冷凝水流如抽气泵弄湿滤纸。（4）为保

21、护硒光电池的光敏层，光电传感器不用时应该套上测头盖或避开强光放置。（5）滤纸和校准用标准烟样，不要放置在日光下曝晒或灰尘多的地方。（6）应该保证取样，滤纸走位，读数及压缩空气清洁试管在15s内完成。十、实验报告、实验结果整理与分析实验八天燃气-汽油两用燃料汽车性能对比试验一、实验教学组织1、集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。2、讲解实验内容、注意事项及操作步骤。3、根据实验目的、要求进行分组。4、在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对试验、检测数据进行记录。5、教师总结实验情况。二、实验学时：2学时三、实验目的1、掌握天燃气-汽油两用燃料汽车性能对比试验方法。2、熟悉实验仪器、设备的工作原

22、理及使用方法。3、熟悉和了解Omegas系统的工作原理。四、实验要求1、遵守实验仪器、设备操作规程。2、记录实验数据，并根据实验数据对检测结果进行分析。3、结合实验数据完成实验报告。五、实验内容1、从环境保护的角度分析，通过汽车尾气分析仪测出同一台汽车在使用天燃气和汽油时的汽车尾气成分。并通过对比得出结论。2、通过本次实验使同学们明白和了解。Omegas系统作为多点顺序喷射的燃气系统，集提高性能，排放控制，故障诊断等先进技术于一身，它采用先进的燃气多点电控顺序喷射系统，使用独立的燃气ECU及燃气喷嘴保留原车喷油信号，以喷油时间信号为基础通过修正计算出喷气时间信号具有强大的自适应性，适应各种工况

23、下燃气系统的最佳运行状态加速补偿及减速断气功能。六、实验仪器、设备及OMEGAS系统控制流程TOC o 1-5 h z1、奇端天燃气（CNG）汽车1辆2、朗第伦索公司OMEGASPLUS多点喷射系统及接口1套3、手提电脑或者PC机1台4、汽车尾气分析仪1台5、CNG实验汽车OMEGAS燃气喷射系统（CNG）5、OMEGAS燃气喷射系统（CNG）零部件示意图七、实验准备1、例行检查：在起动发动机前，先检查发动机机油各冷却液是否足够。确保发动机机油各冷却液在安全使用范围内。检查汽车的手刹车系统和制动系统工作是否良好。确保手刹车系统和制动系统工作正常。除进行通常的车辆日常例行检查外，对天燃气(CNG

24、)汽车还必须检查天然气供给系统管路、接头组件是否泄漏以及系统中有无其它异常现象。如发现有天然气泄漏、管路损坏及供给系统有异常现象，应当立即停止使用，及时修复和排除。才能使用。如果在使用中发现轻微的天然气泄漏时，应立即关闭发动机同时关闭钢瓶截止阀,确认没有燃气泄漏后，燃用汽油行驶到服务站进行检查维修；发生大量天然气泄漏时，应立即关闭汽车电源迅速关闭钢瓶截止阀，并对现场严格控制，不要让行人靠近,禁止周围明火的出现然后对燃气管路进行检查，如有任何不能确认的情况，请向专业人员咨询。汽车发动机准备：正常状态下，发动机均以汽油进行启动。转换开关置于燃气挡位时，汽车会自动以汽油启动，并在满足设定的转换条件后

25、转换为使用CNG行驶，所谓设定转换条件是指发动机水温、燃气温度、发动机转速及电脑设定的最短转换时间等。当冬季冷启动后，转换时间会相应延长。转换开关置于汽油挡位时，汽车以汽油启动并运行。当发动机油路系统出现故障或汽油箱内汽油已耗尽的情况下，可对燃料转换开关进行简单操作后实现燃气直接启动，注意：冷车或低温状态下(特别是0c以下)，建议避免使用燃气直接启动功能。运行一段时间，待发动机水温、燃气温度、发动机转速达到要求后，系统自动转换为使用CNG行驶。汽车在正常使用过程中，油箱必须有10升以上标号不低于93#的无铅汽油；为保持汽油系统处于正常状态且油路保持畅通，建议您每使用CNG每行驶3000公里左右

26、后，转用汽油连续行驶50公里以上。汽车在正规的加气站和加油站加满天燃气和93#汽油。汽车尾气分析仪仪器准备：1、接通电源，仪器自动预热4min,然后对仪器进行泄漏检查。2、清洁取样探头和导管内壁。3、用标准样气对仪器进行校准。4、发动机上安装好转速计、点火正时仪、冷却液和润滑油测温计等测量仪方器。八、实验方法、步骤1、汽车环保性分析：以汽油作为燃料启动实验车，怠速运转至到满足设定的转换条件后转换为CNG燃料，这所指的设定转换条件是指发动机水温、燃气温度、发动机转速及电脑设定的最短转换时间等。让实验车以CNG燃料状态工作15分钟后怠速运行。CNG怠速工况测量：将怠速传感器夹在发动机任一点火线圈上

27、。发动机由怠速转速加速到0.7额定转速，维持60s后在15s内降至怠速转速。发动机降至怠速状态后，将取样探头插入排气管中400mm，并固定。发动机在怠速状态维持15s后开始读数，取30s内的平均值为测量结果并记录。从排气管中取出探头，清洗气路120s。CNG双怠速式况测量：发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后降至高怠速状态。将取样探头插入排气管中，深度不少于400mm,并固定在排气管上。维持15s后，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果。对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车，还应同时读取过量空气系数(九)的数值。发动机从高怠速降至怠速状态15s后，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速污染物测量结果。从排气管中取出探头，清洗气路120s，然后关掉电源。若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。若车辆排气管长度小于测量深度时，应使用排气加长管