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1、王海林Wang Hailin华南农业大学车辆工程系Vehicle Engineering Faculty，SCAU,汽车检测与诊断技术Inspection and Diagnosis of Automobile,第一讲 汽车动力性检测与评价底盘测功发动机功率检测汽车发动机密封性检测传动系效率,汽车动力性评价指标,最高车速加速能力原地起步加速时间 超车加速时间(直接档加速时间)最大爬坡度发动机最大输出功率底盘输出最大功率直接档行驶，(车速在发动机额定转速附近)测试方法：台试与路试,Q1 整车输出功率检测,第一节 底盘输出功率的测定,底盘测功的目的：汽车驱动轮的输出功率和牵引力动力性评定汽车底盘传
2、动系的技术状况测试方法：室外试验场室内底盘测功试验台,底盘测功机的功能：底盘测功机是模拟汽车在道路上行驶时受到的阻力,测量其驱动轮输出功率以及加速、滑行等性能的设备。有的底盘测功机还带有汽车燃料消耗量检测装置。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。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。,一、底盘测功试验台的原理与结构1、测量原理 底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备，它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。道路模拟实现汽车的运动阻力模拟模拟汽车道路行驶的行驶阻力惯性模拟模
3、拟汽车整车的运动惯性,2、底盘测功机的结构 汽车底盘测功机主要是由：滚筒装置功率吸收装置(加载装置)测量装置控制和指示系统辅助装置,1）滚筒装置滚筒形式：双滚筒式支持多、机械损失大 单滚筒式机械损失小滚筒表面状况：滚筒由金属制成,一般为光滑表面。滚筒相当于连续移动的路面,由被检车的车轮带动旋转。安置角：车轮与滚筒接触点的切线方向与水平方向的夹角。,轮胎滚动时的功率损失,取决于轮胎气压和滚筒直径等因素。提高胎压可以显著降低其功率损失。一般在作测功试验时,小客车的轮胎气压应提高50%,载货汽车的轮胎气压应提高30%。,2）功率吸收装置类型：电涡流（水冷、风冷）水力式（可控制性差）电力式（成本高）电
4、涡流测功器作为功率吸收装置,用来吸收汽车驱动轮输出功率。具有测量精度高、振动小和结构简单等优点,并具有较宽的转速和功率范围。电涡流测功器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,电涡流测功器分为风冷和水冷两种类型。,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。,转子,F,A,B,.,.,定子,转子：包括主轴，和主动滚筒相联；齿状凸轮的感应子。定子：铁芯、涡流环、励磁绕组、端盖。定子外壳可以摆动浮动测力矩(与转速和励磁电流有关),惯性模拟装置,为了检测汽车的加速性能和滑行性能,需要模拟汽车的惯性,在
5、滚筒一端安装有飞轮组,按照不同汽车的质量,匹配相应重量的飞轮,模拟汽车在道路上行驶时的惯性。飞轮与滚筒的结合与断开由电磁离合器控制。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。,3）测量装置。在底盘测功机上测试时,汽车驱动轮输出功率等于驱动力与行驶速度的乘积:Nk=Fv/3600式中：NK一驱动轮输出功率,KW;F一一驱动力,Nv一一行驶速度.km/h。,PT.n/9549(kW),因此测量装置包括测速装置和测力装置两部分:(1)测速、测距装置。目前使用的测速装置多为磁电式、光电式传感器和测速电机。由传感器测出滚筒的转速,根据滚简直径换算成滚筒圆周的线
6、速度.它与车轮外圆的线速度相等,单位为km/h,即汽车的行驶速度。其值由指针式仪表或数码管显示。利用底盘测功机的测速装置,可以校验汽车的车速表。在进行汽车滑行距离和燃料消耗量检测时,需要测出行驶距离。将计量时间内测功机滚筒的转速乘以滚筒的周长,即为汽车行驶的距离,单位为m或km。利用测功机的测距装置,可以校验汽车的里程表。,(2)测力装置拉压传感器、位移传感器电涡流测功器的定子通过轴承装在支架上,可以绕其轴线摆动。在定子外壳上安装一根具有一定长度的杠杆臂。工作时,定子线圈通电以后.在对旋转的转子施加制动阻力矩的同时，定子本身也受到大小相等、方向相反的反作用力矩。这个反作用力矩迫使定子连同杠杆一
7、起绕定子轴线摆动,此时,在杠杆臂一端的测力装置将力测量出来,再根据杠杆臂长度与滚筒半径之比,换算成驱动轮的驱动力。测力装置有压力传感器和平衡弹簧加滑动电阻两种形式。,4)电气控制及辅助装置。电气控制主要包括自动控制、校验调整装置和保护装置。改变定子线圈的电流,可以改变对转子的制动阻力矩。利用这一原理,能够很方便地实现自动控制。在测试时,控制的方法有两种,一种是定车速控制,另一种是定转矩控制。定车速控制就是在测试前,利用控制盒上的旋钮.选定一个试验车速,当达到这个试验车速后,如果驱动轮输出功率增大使得转速增高,测功机的控制系统能自动加大励磁线圈的电流,从而加大滚筒的阻力矩,使车速回到原设定的数值
8、。在整个测试过程中,车速会自动保持在设定的数值不变。定转矩控制就是保持励磁线圈中的电流不变,因而给驱动轮施加的阻力矩也固定不变。当发动机输出功率增大的时候,车速提高。,对于水冷电涡流测功机,为了保护励磁线圈不致过热,要求冷却水有一定的流量。当水流量不够时,仪表盘上的水表示灯不亮,测功机不进行功率吸收。这是自动保护装置。校验调整装置用于仪器的标定,在滚筒不旋转的情况下,可以设定一个速度,在杠杆的自由端施加一个力,看仪器显示的功率是否等于力与速度的乘积。如有误差,可进行调整。辅助装置主要是举升器、滚筒锁止系统、引导系统等。,二、底盘测功机的使用底盘测功机型号不同,其使用方法也有区别,应按不同机型的
9、说明书进行操作,下面介绍一般的操作方法。1.实验前的准备1)被测车辆的准备。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。轮胎气压应符合规定。轮胎清洁,不得沾有油、水、泥,轮胎花纹沟槽内嵌有石子时,一定要清除干净。运行走热全车。2)测功机准备。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.检测点的选择在全面评价汽
10、车发动机及底盘技术状况的时候,可以选择三个有代表性的工况检测驱动轮输出功率。一是发动机额定功率转速所对应的车速;二是发动机最大转短转速所对应的车速；三是选用汽车的常用速度(如经济车速),作为检测点。测试时,变速器在直接档(对于小轿车可用比直接档低一档作为测试档位)。值得注意的是,检测汽车驱动轮最大输出功率时,汽车一定要经过充分的走合,以免损坏发动机。在一般情况下,不选用最大输出功率测试,而选取常用车速,比如,载货汽车选用50km/h,轿车选用80krn/h,节气门全开,测试驱动轮输出功率。,4.注意事项走合期的新车或大修车,不宜进行底盘测功试验。测功时,应密切注意各种异响和发动机水温。被检车前
11、严禁站人,以确保安全。,影响底盘测功机测试精度的因素,机械阻力冷却风扇风冷式滚动阻力滚筒(滚筒半径、表面特性、滚筒中心距、安置角等)轮胎气压,三、检测结果分析 交通部JT/T198-95汽车等级评定标准和JT/T199-95汽车技术等级评定的检测方法中规定，汽车动力性测试可采用底盘测功试验台测量底盘输出功率来换算发动机功率。由底盘测功试验台实测的底盘输出功率换算成发动机的输出功率，需要求出功率转换系数，即KP k/P f，式中：K-功率转换系数；P k-底盘输出功率/kw P f-发动机输出功率/kw从分析发动机功率传输关系可得到汽车底盘输出功率P kP f*Tm式中：T-汽车的传动效率；m-
12、底盘测功试验台的传动效率。,驱动轮输出功率不足的原因驱动轮输出功率不足的原因主要有两方面,一是发动机技术状况不良,本身输出功率低；二是传动系损失功率大。传动系的功率损失可能在离合器、变速器、分动器、中央手制动器、万向传动机构、主减速器、差速器和轮毂等处,其中最主要的是离合器和轮毅两处。除离合器以外,其他部分的技术状况可用下面两种方法来检查:一是在制动试验台上检测车轮的阻滞力;二是在底盘测功机上做滑行性能试验。方法是,根据被检汽车的空车质量选择适合的飞轮,操纵电磁离合器使飞轮与测功机滚筒结合,将车速提高到30km/h,稳定一段时间后,迅速踩下离合器踏板,变速器置空档,测试滑行距离。如果滑行距离符
13、合规定,说明底盘技术状况基本合格。,1.离合器的故障离合器打滑会产生功率损失,这种故障一般发生在转矩较大的情况下。现象:汽车起步时,离合器踏板抬得很高仍不能行走;汽车行驶无力;汽车在大负荷下工作时可闻到离合器片因摩擦产生的焦臭味。原因:离合器踏板无自由行程。离合器从动盘摩擦片磨损过多,表面硬化,销钉头外露或沾有油污。离合器压盘弹簧过软或折断。调整、紧固不当。2.轮毂的故障轮毂轴承过紧或制动蹄片与制动毅间隙过小都会引起传递功率损失。现象是汽车行驶无力,行驶一段路程后,用手触摸轮毅处感觉烫手。检查时.用千斤顶顶起后桥,转动车轮费力即为轮毅过紧。,Q2 发动机功率检测,进气真空度表漏气率检测仪废气分
14、析仪曲轴箱窜气量异响点火系机油压力机油分析仪配气相位功率、油耗等综合分析仪,一、发动机功率的检测 汽车动力性的好坏，首先取决于发动机的动力性。在汽车使用和维修部门检测发动机的动力性时，通常不将发动机从汽车上拆下，而是采用就车检测法。,检测方法：稳态或动态测功发动机输出的有效功率和有效转矩，是评价发动机动力性的指标。在汽车使用说明书上，一般都标明发动机的额定功率、额定转矩和最低燃料消耗率。这三项指标是在电力测功器或水利测功器上，在节气门全开的情况下，对发动机的曲轴施加一定载荷，在转速稳定时测出的数值。这种测功方法属于稳态测功。在汽车使用和维修部门通常使用动态测功的方法，即发动机在节气门开度和转速
15、均为变动的情况下测定其功率，并且不给发动机施加外部载荷，发动机只以它自身运动部件的惯性力矩为负载，因此又称为无外载测功。稳态测功精度高，但使用的设备价格高，操作复杂。需要将发动机从汽车上拆下来，不适于不解体检测。无外载测功正好相反，它无需专门的试验台架，就车测试，设备简单，操作方便。但后者精度较差，并且对于大多数车型无法直接测出功率。,无负荷测功的原理 无负荷测功是基于动力学原理的一种测功方法。当发动机与传动系脱开，并将发动机的节气门从怠速位置急速全开时，发动机将克服本身的惯性力矩，迅速加速到空载最大转速。对某一型号的发动机，其运动件的转动惯量可以认为是一个定值，因此，只要测出发动机在指定转速
16、范围内急加速时的平均加速度，或测量某一转速时的瞬时加速度，就可以确定发动机输出功率的大小。无外载测功的仪器按测功原理可分为两类，一类是用测定加速时间的方法测定平均功率，另一类是用测定瞬时角加速度的方法测定瞬时功率。,？平均功率与最大功率的关系,仪器的实现1、测瞬时加速度瞬时功率 通过测量加速过程中某一转速下的瞬时加速度（dn/dt），从而获得瞬时功率的方法,2、测加速时间平均功率 通过测量加速过程中某加速范围内的加速时间t，从而获得平均加速功率。,Question?发动机转速信号的获取途径？,曲轴飞轮齿圈分电器高压线感应电压低压电路的感应电压点火脉冲高压油管脉冲(柴油机)排气管排气脉冲信号,汽
17、油机单缸功率的检测 所谓单缸动力性检测，就是用仪器判断发动机各缸的工作情况。在判断发动机各缸的工作情况时，长期以来延用一种人工方法即单缸断火试验法。判断：听声音变化？总功率与单缸断火后功率差？转速下降？,单缸功率的判断标准 将发动机的转速稳定在1200r/min，单缸断火时，四冲程发动机转速下降值一般应在表所示的范围内，且各缸转速下降值相差不应超过25%。单缸断火时发动机的转速下降值发动机气缸数 转速下降值（r/min）转速下降率（%）4 144-168 12-14 6 96-108 8-9 单缸功率偏低的原因？,Q3 发动机密封性,目的：评价气缸活塞组的技术状况（发动机测功可以对发动机的动力
18、性能进行评价，要分析故障原因，还需深入诊断，测量一些局部诊断参数，如本节的密封性等。）检测方法：气缸压缩压力、曲轴窜气量、气缸漏气率、进气歧管真空度等。,一、气缸压缩压力的检测 气缸压缩终了的压力气缸活塞组的密封性、气门组的密封性、气缸垫的密封性。（一）用汽缸压力表检测,首先预热发动机至正常热状况（冷却水温达70C80C）后停机，拆下各缸火花塞（或喷油嘴）以减少曲轴转动时的阻力，将化油器的节气门和阻风门全开，将专用的汽缸压缩压力表（图）的锥形橡胶塞压在火花塞（或喷油嘴）孔上，然后用起动机带动曲轴旋转3s5s，对汽油机转速应130r/min250r/min；柴油机转速应500r/min，压力表指
19、示值即为该缸的压缩压力。为保证测量数据准确，各缸应重复测量23次，依次测量各缸。,检验标准 气缸压缩压力标准一般由原厂提供，如教材102页表34。也可以工具经验公式推算 气缸压力不低于标准的30，同一发动机各缸压力差不大于0.1MPa结果分析 超标？符合标准？低于标准？何处漏气？,(二)电子汽缸压缩压力测量仪（或用发动机综合测试仪示波器功能）电子汽缸压缩压力测量仪的原理是利用示波器记录的起动电流曲线来测定发动机各缸的压缩压力。起动转矩M与起动机启动电流I近似成线性关系：M=f(I),二、曲轴窜气量的检测 气缸工作介质和燃气从气缸与活塞间的不密封处窜入曲轴箱的量气缸活塞组的密封性,密封曲轴箱通风
20、系统，只留加润滑油口，曲轴箱内气体通过软管从加润滑油口导出，输入气体流量计。起动发动机预热至正常水温，使发动机在加载状况下（加载可在底盘测功机上进行，如果在道路上进行，汽车需重载并选择大坡度道路低档上行），转速稳定在1200r/min1600r/min,节气门全开。记下气体流量计每分钟的流量。,注意：发动机工况的影响 发动机在一般的工作情况下，曲轴箱内的气压很低，即使是满负荷下也只有980Pa1960Pa 测试标准：经验判断,三、气缸漏气量检测 一定压力P1的压缩空气，经量孔进入气缸，由于配合间隙，压缩空气将从气缸活塞组的不密封处遗漏，所以测量表的空气压力下降为P2,活塞位置指示器的作用？变速
21、器挂低速档，拉紧驻车制度器手柄？技术标准与故障判断？,四、进气歧管真空度的检测气缸活塞组的磨损、配气机构的技术状况、点火和供油系的调整。真空度表进气歧管真空波形测试 往复式活塞发动机的进气过程是间歇的，这必然引起进气压力的脉动，可以想象进气歧管真空波形中必然隐含着丰富的与进排气有关机构的性能信息，如配气机构、气阀与活塞环等密封元件的参数变化，这必然会反映到进气歧管波形上，这样我们可以通过分析这一波形的办法实现本应拆卸发动机才能解决的问题，实现不解体检测。对于D型电控燃油喷射系统，进气压力还是计算机计量喷油量的重要参数。,Q4 传动系效率,汽车传动系是底盘的主要组成部分之一。它的基本功能就是将发
22、动机发出的动力传给驱动车轮。它的首要任务就是与汽车发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性，传动系的技术状况变化后将直接影响发动机动力的传递。,一、离合器打滑的检测,离合器打滑现象：低档起步时，离合器踏板抬起后，汽车不能起步或起步不灵敏；汽车加速行驶时，行驶速度不能随发动机转速的升高而升高，且伴随有离合器发热、产生糊味或冒烟等现象；拉紧驻车制动低档起步时，发动机不熄火。,原因：1、离合器踏板没有自由行程，使分离轴承压在分离杠杆 上；2、从动摩擦片油污、烧焦、磨损过薄、表面不平、表面硬化或铆钉露头；3、压盘、飞轮变形或压盘过薄；4、压力弹簧过软或折断，
23、膜片弹簧疲劳或破裂；5、飞轮与离合器盖之间的固定螺钉松动；6、分离轴承轴向运动使套筒与其导管之间卡死而不能回位。离合器打滑，动力不能有效地传递到驱动轮上，且使其过热、加剧磨损、烧焦、甚至损坏，必须及时排除故障。,离合器打滑故障诊断与检测方法,仪器诊断法用离合器打滑频闪测定仪诊断1、仪器结构：由透镜、闪光灯、电阻器、电容器、电源和传感器等组成，闪光灯用于指示离合器是否打滑，电极用于获得点火脉冲信号。如图41所示。2、工作原理：诊断时发动机火花塞高压线给仪器内高压电极输入电脉冲信号。火花塞跳火一次，闪光灯就亮一次，且闪光频率与发动机转速成正比。,3、诊断方法：支起驱动桥或置驱动桥于滚筒式试验台上进
24、行（1）汽车低档起步，逐渐加档于直接档，使汽车驱动轮在原地运转。（2）将闪光灯发出的光亮点投射到传动轴的某一点（可预先设置标志）上。若传动轴上某点与光亮不同步，则离合器打滑，且看到似乎传动轴相对于光亮点在缓慢转动；若传动轴上某点与光亮同步，则离合器不打滑。,二、传动系游动角度的检测,传动系游动角度增大传动系的游动角度是离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥的游动角度之和，因此也称为传动系的总游动角度。它能表明整个传动系的磨损和调整情况。,1、现象：汽车起步或车速突然改变时，传动轴发出“吭”的一声；汽车静止，变速器挂在某档上，抬起离合器踏板，松开驻车制动，在车下用手转动传动轴时，感到旷量很大。2、
25、原因：（1）离合器从动片与变速器第一轴花键配合松旷；（2）变速器各对传动齿轮啮合间隙太大或滑动齿轮与花键轴配合松旷（3）万向传动装置的伸缩节和各万向节等处松旷；（4）驱动桥主传动器一对锥齿轮、差速器行星齿轮与半轴齿轮、半轴齿轮与半轴花键等处配合间隙过大。,利用传动系游动角度检测仪可对各传动部分的游动角度进行检测。（一）游动角度检测仪的组成与工作原理1、数字式游动角度检测仪（1）仪器的组成：仪器的检验范围 是 0 30，使用的电源为直流12V。仪器由倾角传感器和测量仪两部份组成，二者以电缆相连。倾角传感器的作用是将传感器外壳随传动轴游动的倾角转换为相应频率的电振荡。传感器外壳内的装置如图42所示
26、。测量仪是一台专用的数字式频率计，其作用是直接显示传感器的倾角。,（2）仪器工作原理：仪器采用PMOS数字集成电路。由传感器送来的振荡信号，经计数门进入主计数器，在置成的补数基础上累计脉冲数。计数结束后，在锁存器接收脉冲作用下，将主计数器的结果送入寄存器，并由荧光数码管将结果显示出来。使用中，将游动范围内两个极端位置的倾角读出，其差值即为游动角度2、指针式游动角度检测仪该仪器由指针、刻度盘、测量扳手组成。,指针固定在驱动桥主动轴上，刻度盘则固定在主传动器壳上。测量扳手一端带有U形卡嘴，以便卡在十字万向节上。测量扳手上还有指针和刻度盘，以便指示转动扳手的读数值。（二）游动角度的检测方法1、用数字
27、式游动角度检测仪检测游动角度在整个检测过程中，该传感器一直固定在传动轴上。且进行分段检测游动角度时，遵循被测段一端固定而另一端检测的原则。,方法如下：（1）万向传动装置游动角度的检测。拉紧手制动，支起驱动桥，左右旋转传动轴至极端位置，两极端位置之间的转角即为万向传动装置的游动角度。（实际上是传动轴各万向十字轴间隙和传动轴伸缩花键轴间隙的总和）。（2）离合器和变速器各档位游动角度的检测。将变速杆置于要检查的档位上，抬起离合器，松开手制动，支起驱动桥。左右旋转传动轴至极端位置，两位置倾斜角度的差值即为该档位的游动角度。该游动角度减去已测得的万向传动装置的游动角度，即为离合器与变速器在该档位下的游动
28、角度之和。,（3）驱动桥游动角度的检测。将变速器置入空挡，松开手制动，踩下制动踏板，左、右旋转传动轴至极端位置，即可测得驱动桥的游动角度。（该角度包括传动轴与驱动桥之间万向节的游动角度）。2、用指针式游动角度检测仪检测游动角度将变速器挂入空挡并制动，用测量扳手卡在驱动桥主动轴万向节的从动叉上，测取驱动桥的游动角度。再用测量扳手卡在变速器后端万向节的主动叉上，测取万向传动和驱动桥的游动角度，该角度减去驱动桥的游动角度即为万向传动的游动角度。然后放松制动，变速器挂在要测档位，离合器处于接合状态，支起驱动桥，测量扳手卡在变速器后端万向节的主动叉上，即为不同档位下从离合器到变速器的游动角度。,传动系检测参数中型载货汽车传动系游动角度及各分段游动角度极限值为下表所示：,三、用振动声学方法诊断传动系故障,在传动系故障时常常引起机件的振动和发出各种响声。研究表明，每种故障都有其特征频率。由于故障程度的差异，对任何一种故障应有某一频率范围。振动声学法的本质：当配合副的间隙过大而继续工作时，零件间将产生碰撞。在冲击时，传动系零件产生的声学信号是衰减振动形式。式中：信号振幅，由冲击强度决定（mm）；衰减系数，表示振动能量扩散的速度特征；o 零件的固有频率（Hz）。参数 o 和 是传动系零件固有的，不取决于技术状态。振幅 值由工作状态决定，因此振幅可以作为诊断参数。,End,
