汽车综合性能检测.docx
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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、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。
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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.?
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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.?
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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.?
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试验仪器
试验仪器及精度要求如下：
（1）?
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车速测定仪和汽车燃油消耗仪：
精度0.5%；
（2）?
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计时器：
最小读数0.1s。
4.?
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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.?
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试验项目
试验项目如下：
（1）?
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直接档全油门加速燃料消耗量试验；
（2）?
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等速燃料消耗量试验；
（3）?
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多工况燃料消耗量试验；
（4）?
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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
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100kpa；汽油密度0.742g/ml；柴油密度0.830g/ml。
修正公式为：
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；
ρ—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.?
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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Qc—v曲线，如图1-1所示为某些车型Q—V曲线。
绘制时应使曲线与各散点的燃油消耗量差值的平均和为最小。
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.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1－2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E1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；
πd2/4—代表某一活塞截面积（cm2）
2h—2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1－3FP系列四活塞容积式油耗议传感器
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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1－4质量式油耗议
1-?
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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。
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。
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/T12545—90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.?
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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.?
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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?
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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）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0～50km/h，对轿车常用0～80km/h，0～100km/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0～400m，0～800m，0～1000m，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）
>10－15
>15-20
>20-25
>25-50
>50
7.36~11.03
>11.03~14.17
>14.17~18.39
>18.39~36.78
>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，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/T198—95《汽车技术等级评定标准》
GB3798—83《汽车大修竣工出厂技术条件》
GB/T15746.2—1995《汽车修理质量检查评定准则与发动机大修》
JT/T201—95《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
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。
（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/T198—95《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。
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/T12534—90《汽车道路试验方法通则》进行；汽车最高车速试验按照GB/T12544—90《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/T12543—90《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/T12539—90《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/T12537—90《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（1500～2500mm），制造和安装费用大，但测试精度高；双滚筒底盘测功机滚筒直径小（180～500mm），成本低，使用方便，但测试精度差。
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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
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工作原理
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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
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