第十章 汽车室内台架试验系统

第十章汽车室内台架试验系统

汽车室内台架试验的特点是精度高、试验不受室外环境条件的影响，因此实验效率高、实验结果的重复性好。室内台架试验系统不仅可以进行机构、总成及零部件试验，如发动机、变速器、悬架装置等的性能和它们的结构强度、刚度、疲劳寿命、耐久性等，还可进行整车性能试验，如动力性、经济件、制动性、操纵稳定性、平顺性等。10.1汽车整车性能室内台架试验系统

汽车性能只有在运行的过程中才能体现出来，为此要想在室内进行整车性能试验，就必须让汽车运行起来。然而，将试验道路建在室内不太现实，为此常利用转鼓替代汽车行驶的路面，即转鼓试验台，又称汽车底盘测功机，是汽车在室内进行整车性能试验最基础的设备。一、汽车底盘测功机的结构型式车轮在转鼓上的受力

（10-1）

由于

，因此

，汽车在转鼓上行驶的滚动阻力比在道路上行驶的阻力大。车轮半径越大，

越小，

与

的差值越小；车轮半径越小，

越大，

与

的差值越大。此外，由于汽车在双转鼓上车轮与转鼓的作用状态与在路面上的作用状态存在很大的差异，由此亦会带来较大的测试误差。二、汽车底盘测功机的结构原理

汽车底盘测功机主要由测功机、传感器、转鼓组件、控制系统与车辆固定装置等组成。转鼓组件是汽车室内性能试验的行驶“路面”；借用测功机模拟汽车行驶时的空气阻力、坡道阻力及加速阻力；利用各种传感器获得测试结果。加载装置——测功机

测功机有水力、电涡流和电力等多种不同的结构型式。由于电力测功机既可模拟汽车行驶时的各种阻力，又可利用其驱动功能模拟汽车的惯性，因此装用电力测功机的汽车底盘测功机具有最优的各项性能。此外，电力测功机在模拟汽车行驶阻力的过程中处于发电模式，汽车车轮施加给测功机的机械能被转换为电能并回馈给电网，因此它具有良好的节能效果。

水力侧功机和电涡流测功机都不具有驱动功能，为了模拟汽车行驶时的惯性，常在汽车底盘测功机上配有可自由组合的惯性飞轮组。三、汽车整车室内台架试验的内容

汽车整车室内台架试验的内容十分丰富，除前面述及的汽车动力性和经济性的各项性能外，室内台架试验还可以进行汽车制动性能、汽车低高温环境实验、汽车噪声试验、汽车操纵稳定性试验、汽车行驶平顺性试验、汽车排放试验及其他各类研究性试验。

汽车动力性、经济性、噪声、环境、可靠性与耐久性等的室内试验，所用的主体基础设备都是汽车底盘测功机，对于不同的试验项目，视其试验内容和要求的不同，在室内构建与之相适应的测试环境，并补充相应的传感器就可完成相关的试验。1、汽车操纵稳定性试验系统

汽车操纵稳定性的实车试验往往比较困难，如：高速蛇行、高速回正、转向盘转角脉冲、转向盘转角阶跃等项目的试验。除此之外，还有更极端工况的试验，如汽车高速紧急避障、汽车下陡坡失去速度控制状态下的急转等试验在实车上几乎根本不可能进行，但类似的上述极端工况在实际的行驶过程中不时还会发生。为很好地解决汽车操纵稳定性问题，有些汽车公司开始利用模拟试验台进行汽车操纵稳定性试验。2、汽车行驶平顺性试验系统

汽车行驶平顺行驶性台架试验需在专门的单鼓四轮式汽车底盘测功机上进行。10.2汽车整车道路振动模拟试验系统

汽车整车的振动特性、汽车结构件与传力部件的结构疲劳强度、整车异响评估、汽车悬架与车身的可靠性耐久性等性能参数，是汽车研发过程中必须的重要技术资料。为了快速方便地获得这些性能参数，目前国际上的汽车制造商普遍采用汽车整车道路振动模拟试验系统。10.3

汽车排放试验系

自1957年美国加州颁布实施世界上第一部汽车排放法规以来，世界各国陆续制定了自己的汽车排放法规。由于我国汽车产业的发展相对比较滞后，因此直到1983年才出台了第一份汽车排放标准，其内容是检测汽油车怠速污染物浓度和柴油车自由加速的烟度。但到上个世纪末，由于汽车保有量的快速增长，汽车所带来的大气环境污染日益严重。我国对大城市大气环境监测的结果表明，汽车排放对大气环境污染的贡献率已超过60%以上。为了改善大气环境质量，我国自2001年开始改变过去只检测汽油车怠速污染物浓度和柴油车自由加速烟度的方法，引进欧共体的汽车排放标准体系，制定了我国的第一部汽车排放法规，对新开发的车型采用工况法检测汽车排放有害气体的总量。由于受设备条件和可操作性等因素的限制，对于新车的出厂检验和在用车，沿用老标准直到2005年才出台了新的简易工况法的汽车排放标准。一、汽油车双怠速及简易工况法排放测试

国标规定，轻型汽车的高怠速转速为2500±100r/min；重型车的高怠速转速为1800±100r/min。双怠速排放的测试方法是：测试发动机怠速运行和高怠速运行工况所排出废气中HC、CO和NOX等有害气体的浓度。

国标中定义的简易工况有三种，即：稳态工况、瞬态工况和简易瞬态工况，对于机动车保有量大、污染严重的地区，可任选其中一种。

瞬态工况和简易瞬态工况排放检测的测定值是汽车按照规定的工况行驶，每一公里所排出HC、CO、NOX和CO2等气体成分的克数。

稳态工况排放检测，国标定义了二个匀速运行工况：一是汽车在底盘测功机上以25±1.5km/h的车速、50%的负荷匀速运行；二是汽车在底盘测功机上以40±1.5km/h的车速、25%的负荷匀速运行。测试此二个工况下汽车排气中HC、CO和NOX等有害气体的浓度。二、柴油车烟度测试系统

GB3847—2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》中规定，柴油车应对发动机全负荷稳定运转、自由加速及加载减速等运行状态的烟度进行检测。关于烟度的检测，目前的主流设备是不透光式烟度计，如图8-7所示。欲检测发动机全负荷稳定运转及加载减速等运行状态的烟度，还需调用汽车底盘测功机。三、工况法汽车排放测试系统

我国汽车排放法规所规定的工况法采用的是欧共体的排放体系，测试汽车按照规定的15个工况运行四个循环加上400S的郊外高速运行工况全过程平均每公里所排出HC、CO、NOX和PM（碳烟）等有害气体的质量（g）。由于工况法汽车排放测试需要模拟较为复杂的汽车运行工况，因此需要使用性能良好的高精度汽车底盘测功机；汽车排放污染物测试需采用硬、软件设备有：汽车排放定容稀释采样系统、多组份排放分析系统、颗粒物测试系统、汽车排放检测控制系统和汽车排放测试主控软件系统等，如图10-13所示。图10-13汽车排气污染物测试系统1--定容稀释采样系统，2--多组份排放分析系统，3--颗粒物测试系统，4--汽车排放检测控制系统1、汽车排放定容稀释采样系统