1、实验教学系列课件-汽车整车性能测试实验重庆交通大学交通运输工程实验教学中心2010年12月 编制,汽车整车性能测试主要实验项目,实验一 动力性测试 汽车动力性能测试实验二 汽车经济性能测试实验三 汽车制动性能测试实验四 汽车平顺性能测试实验五 汽车操纵稳定性测试实验六 汽车的噪声测试,实验一 汽车动力性能测试,本节主要内容：1.1.1 理论基础1.1.2 实验目的及要求1.1.3 实验所用的主要仪器和设备1.1.4 实验设备的工作原理1.1.5 实验方法和步骤1.1.6 实验报告的基本内容和要求重点：实验设备的工作原理,一、理论基础,1汽车动力性能的评定指标 (1) 汽车的最高车速Uamax(
2、2) 汽车的加速时间t直接档加速一档起步加速至指定车速(3) 汽车能爬上的最大坡度imax直接档最低档,动力性测试,一、理论基础,2汽车的驱动力与行驶阻力1) 驱动力汽车驱动力分析示意图如图1.1所示，汽车的驱动力用式(1-1)表示。,动力性测试,一、理论基础,2汽车的驱动力与行驶阻力1) 驱动力汽车驱动力分析示意图如图1.1所示，汽车的驱动力用式(1-1)表示。,动力性测试,一、理论基础,2汽车的驱动力与行驶阻力2) 行驶阻力 汽车行驶时，必须克服以下阻力：滚动阻力Ff空气阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj其中滚动阻力和空气阻力在任何行驶条件下总是存在的。,动力性测试,一、理论基础,3汽车驱动
3、力行驶阻力平衡为保证汽车的正常行驶，必须有一定的驱动力以克服各种行驶阻力，驱动力与行驶阻力之间存在一定的平衡关系，即汽车的行驶方程式为,动力性测试,一、理论基础,3汽车驱动力行驶阻力平衡,动力性测试,二、实验目的及要求,(1) 测定最高车速、加速能力、最大爬坡度等评价参数。(2) 测量汽车的驱动力和各种阻力。(3) 熟悉实验步骤以及掌握实验台各相关仪器的使用方法。注：汽车的动力性能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。台架实验可测量汽车的驱动力和各种阻力。,动力性测试,三、实验所用的主要仪器和设备,转鼓（滚筒、转筒）实验台,a）单轮单滚简式 b）
4、双轮双滚筒式 c）单轮双滚筒式,动力性测试,三、实验所用的主要仪器和设备,转鼓（滚筒、转筒）实验台功率吸收装置：水力测功机或电力测功机或电涡流测功机 转鼓组件 ：转鼓、飞轮 举升装置测量装置：测力装置、测功装置、测速装置控制与指示装置纵向约束装置：从动轮固定、钢丝绳固定冷却装置：发动机冷却装置 、轮胎冷却装置,动力性测试,四、实验设备的工作原理,测功机能产生一定的阻力矩并调节转鼓的转速(即汽车的速度)。为了固定汽车，应有钢丝绳拉住实验汽车。从装在钢丝绳中的拉力表可读出汽车的挂钩拉力,动力性测试,四、实验设备的工作原理,根据汽车驱动轮和转鼓的力矩平衡，可以得出驱动轮上的驱动力矩为,测出各个排挡、
5、各种车速下节流阀全开时的Fd与F，即能得出表征汽车动力性能的驱动力图。,动力性测试,五、实验方法和步骤,1实验前准备工作1) 实验台准备除按厂家规定的项目及期限对实验台进行检查、调整、润滑外，在使用过程中，还要注意仪表指针的回位，举升器工作和导线的接触情况，发现故障，及时排除。,动力性测试,五、实验方法和步骤 （一）,1实验前准备工作2) 被检汽车的准备(1) 仔细调整发动机供油系统及点火系统至最佳工作状态；(2) 检查、调整、紧固和润滑底盘有关部位；(3) 轮胎沾有水、油等物质或轮胎花纹沟槽内嵌有小石子时，一定要清除干净，轮胎气压应符合标准。(4) 运行走热全车。,动力性测试,五、实验方法和
6、步骤 （二）,1实验前准备工作3) 检测点的选择检测点除制造厂给出的发动机最大功率相应的转速(或车速)和最大扭矩相应的转速两个点以外，还应选择12个常用转速(例如经济车速)作为检测点，或根据具体情况要求选择检测点。,动力性测试,五、实验方法和步骤（三）,2实验步骤 (1) 接通实验台电源，并根据被检车辆驱动轮输出功率的大小，将功率指示表的转换开关置于低挡或高挡位置；(2) 操纵手柄(或按钮)，升起举升器的托板；(3) 被检汽车的驱动轮尽可能与滚筒成垂直状态，停放在实验台滚筒间的举升器板上；(4) 操纵手柄，降下举升器托板，直到轮胎与举升器托板完全脱离为止；,动力性测试,五、实验方法和步骤（四）
7、,2实验步骤 (5) 用三角铁板架抵住位于实验台滚筒之外的一对车轮的前方，以防止汽车在检测时从实验台上滑出去，将风扇置于被检汽车正前方，并接通电源；(6) 启动发动机，由低挡逐级换入选定的挡位，逐渐踩下加速踏板，同时调节实验台功率吸收装置的负荷旋钮，测出发动机最大功率时相应的运转转速；(7) 待发动机转速稳定后，读取并记录仪表指示的功率(或牵引力)值和转速值；,动力性测试,五、实验方法和步骤（五）,2实验步骤 (8) 保持发动机节流阀全开，调节实验台的功率吸收装置的负荷旋钮，增加测功器负荷，使发动机以最大扭矩相应的转速运转；(9) 待发动机转速稳定后，读取功率和转速值；(10) 部分抬起加速踏
8、板，按上述方法检测发动机节流阀在部分开度工况下的驱动轮输出功率值。,动力性测试,六、实验报告的基本内容和要求,(1) 实验过程的详细记录；(2) 实验数据的记录和处理；(3) 根据所测数据计算驱动力；(4) 讨论模拟加速过程各阻力的方法，设计测量汽车加速性能的实验；(5) 分析用该设备还可进行哪些方面的实验。,动力性测试,实验二 汽车经济性能测试,本节主要内容：1 理论基础2 实验目的及要求3 实验所用的主要仪器和设备4 实验设备的工作原理5 实验方法和步骤6 实验报告的基本内容和要求重点：实验方法和步骤,一、理论基础（3-1）,汽车的燃油消耗量与汽车发动机和底盘的技术状况密切相关，因此汽车的
9、燃油经济性可作为综合指标评价汽车的技术状况。汽车燃油经济性试验有道路试验和台架试验两种基本方法。 试验方法：GB/T 12545.12001乘用车燃烧消耗能量试验方法、GB/T 12545.22001商用车燃烧消耗能量试验方法和GB/T 192332003轻型汽车燃烧消耗能量试验方法,经济性测试,一、理论基础（3-2）,1、路试：（1）规范：依照GB/T 125341990汽车道路试验方法通则 （2） 试验项目： 直接挡全节气门加速燃油消耗量试验； 等速燃油消耗量试验； 多工况燃油消耗量试验； 限定条件下的平均使用燃油消耗量试验。,经济性测试,一、理论基础（3-3）,2、台试：（1）规范：JT
10、/T 1982004营运车辆技术等级划分和评定要求（2） 试验项目：汽车等速百公里油耗。 用底盘测功机检测等速百公里油耗。在具有可模拟汽车行驶动能的飞轮机构，并采用自动控制的底盘测功机上，也可按规定的试验循环测定汽车的多工况燃油消耗量。,经济性测试,二、实验目的及要求,(1) 测定汽车的燃油消耗量。(2) 熟悉实验步骤，掌握实验台各相关仪器的使用方法。,经济性测试,三、实验所用的主要仪器和设备,质量式油耗仪容积式油耗仪底盘测功机电喷式汽油机流量传感器,经济性测试,四、实验设备的工作原理（5-1）,油耗仪由油耗传感器和显示装置构成，按测试方法可分为容积式油耗仪、质量式油耗仪、流量式油耗仪和流速式
11、油耗仪。本节介绍容积式和质量式油耗仪。,经济性测试,四、实验设备的工作原理（ 5-2）,1容积式油耗仪容积式油耗仪通过测量发动机运转时累计消耗的燃料总容量，将汽车行驶时间和行驶里程换算为汽车的燃油消耗量。1、2、4、5活塞 3连杆 6曲轴 P1、P2、P3、P4油道 E1、E2、E3、E4油道口,经济性测试,四、实验设备的工作原理（ 5-3）,1容积式油耗仪1-进油道 2-油缸 3-活塞 4-曲轴 5-曲轴轴承 6-主动磁铁 7-从动磁铁 8-转轴 9-光栅板 10-电缆线插座 11-光敏管 12-发光二极管 13-下壳体 14-上壳体 15-出油道,经济性测试,四、实验设备的工作原理（ 5-
12、4）,1容积式油耗仪曲轴每旋转一圈，各缸分别泵油1次，从而具有连续定容量泵油的作用。曲轴旋转1周的泵油量为 ：,经济性测试,四、实验设备的工作原理（ 5-5）,2质量式油耗仪由称量装置、计数装置和控制装置构成 。1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,经济性测试,四、实验设备的工作原理（ 5-6）,2质量式油耗仪质量式油耗仪通过测量消耗一定质量的燃油所用的时间来计算油耗，燃油消耗量可按下式计算 。,经济性测试,五、实验方法和步骤（1/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 1) 油耗传感器在油路中的连接对于一
13、般无回油管路的汽油车（化油器汽车）：,图1.8 无回油管路时油耗传感器的安装 1油箱 2滤清器 3汽油泵 4油耗传感器 5化油器,经济性测试,五、实验方法和步骤（2/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 1) 油耗传感器在油路中的连接对于一般有回油管路的汽油车（电喷汽车）：,经济性测试,五、实验方法和步骤（3/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 1) 油耗传感器在油路中的连接对于柴油车为保持喷油泵油室中有一定压力，一般在喷油泵出口装有溢流阀，大量多余燃油经溢流阀和回油管路流回输油泵入口或直接流回油箱；此外，从喷油器工作间隙处泄漏的少量燃油也经回油管流回油箱。,第二节 经济性测试,经济性测
14、试,五、实验方法和步骤（4/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 1) 油耗传感器在油路中的连接对于柴油车油耗传感器接在油箱到高压油泵之间的油路上，回油管路则用三通接在油耗传感器的出油管路上，以免燃油被油耗传感器重复计量。,经济性测试,五、实验方法和步骤（5/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 1) 油耗传感器在油路中的连接对于柴油车,经济性测试,1油箱 2粗滤器 3输油泵4细滤器 5油耗传感器 6喷油泵 7喷油器,五、实验方法和步骤（6/25）,1油耗传感器在燃油管路中的安装 2)油路中空气泡的排除 为什么要排除气泡？如何排除气泡？,经济性测试,五、实验方法和步骤（7/25）,2等速百
15、公里油耗测试测试条件为：汽车为正常热状态；变速器挂直接挡或最高挡；加载至限定条件并使汽车稳定在试验车速。试验车速为：轿车(602)km/h铰接式客车(352)km/h其他车辆(5020)km/h,经济性测试,五、实验方法和步骤（8/25）,2等速百公里油耗测试模拟加载量的确定 。汽车克服滚动阻力和空气阻力所消耗的驱动轮功率按照下式计算 ：,经济性测试,五、实验方法和步骤（9/25）,2等速百公里油耗测试测试步骤：把汽车驱动轮驶入底盘测功机滚筒装置，把油耗仪油耗传感器接入汽车的燃油管路；设定好试验车速，启动发动机，变速器挂直接挡；逐渐踩下加速踏板，使底盘测功机指示的功率值等于计算值并使之稳定，此
16、时按下油耗测量按钮；当驱动轮在滚筒上驶过不少于500 m的距离时，即可从显示装置上读得汽车的等速百公里油耗值。为消除偶然因素的影响，应重复试验3次，取其平均值作为被检汽车在给定测试条件下的百公里油耗值。,经济性测试,五、实验方法和步骤（10/25）,2等速百公里油耗测试油耗特性曲线可在不同试验车速下进行汽车的等速百公里油耗试验，并作出汽车的等速百公里油耗特性曲线。在不同试验车速和所对应加载功率的条件下，每个试验车速测试3次，取其测试值的平均值作为被测汽车在给定试验车速时的百公里油耗量，便可在以车速为横坐标、百公里油耗为纵坐标的坐标系中给出该车的百公里油耗特性曲线图。,经济性测试,图1.10 某
17、些车型的Qo-ua曲线,五、实验方法和步骤（11/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试汽车多工况燃油消耗量测试，须在具有可模拟汽车行驶动能的飞轮机构并采用自动控制的底盘测功机上，按规定的试验循环进行。其测试结果取决于飞轮机构对道路试验时，汽车在相应车速的动能的模拟精度和完成试验循环的准确性。,经济性测试,五、实验方法和步骤（12/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试1) 模拟加载量飞轮机构转动惯量的确定进行多工况燃料消耗量试验时，底盘测功机飞轮机构转动惯量所应满足的要求与加速能力试验相同。,第二节 经济性测试,经济性测试,五、实验方法和步骤（13/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(
18、1) 试验载荷： 轿车为规定乘员数的1/2(取整数)； 微型汽车为空载加两名乘员(含驾驶员)； 城市客车为总质量的65%； 其他车辆为满载。,经济性测试,五、实验方法和步骤（14/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(2) 试验循环： 轿车：试验循环按图1.11进行。,经济性测试,五、实验方法和步骤（15/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(2) 试验循环： 微型汽车：试验循环按图1.12进行。,经济性测试,五、实验方法和步骤（16/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(2) 试验循环：载货汽车：总质量小于3500 kg时，试验循环如图1.11所示。总质量
19、为350014000 kg时，试验循环如图1.13所示。,经济性测试,五、实验方法和步骤（17/25）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(2) 试验循环：载货汽车：总质量小于3500 kg时，试验循环如图1.11所示。总质量大于14 000 kg时，试验循环如图1.14所示。,经济性测试,五、实验方法和步骤（18/25 ）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环(2) 试验循环：客车：城市客车(包括铰接式客车)的试验循环如图1.15所示，其他客车的试验循环如图1.13所示。,经济性测试,五、实验方法和步骤（19/25 ）,3汽车多工况燃油消耗量测试2) 试验循环说明：汽车在进行多工况
20、试验时，加速、匀速和用车辆的制动器减速时，在每个试验工况，除单独规定外，车速允许偏差为2 km/h；在工况改变过程中，允许车速的偏差大于规定值，但在任何条件下超过车速偏差的时间不大于1 s，即时间偏差为1 s。每辆车的多工况燃油消耗量试验应进行4次，取4次试验结果的算术平均值为多工况燃料消耗量试验的测定值。,经济性测试,五、实验方法和步骤（20/25 ）,4油耗测试数据的重复性及其修正 1) 数据的重复性汽车的燃油消耗量测试数据必须满足下式要求。,经济性测试,表1-1 比例系数R的取值,五、实验方法和步骤（21/25 ）,4油耗测试数据的重复性及其修正 2) 数据的修正汽车的燃油消耗量测试数据
21、应修正为标准状态下的数值。标准状态指：气温20 、气压100 kPa、汽油密度0.742 g/mL、柴油密度0.830 g/mL。修正公式如下：,经济性测试,五、实验方法和步骤（22/25 ）,6电喷式汽油机流量传感器1)电喷式汽油机流量传感器(图1.4),经济性测试,五、实验方法和步骤（23/25 ）,6电喷式汽油机流量传感器2)电喷式汽油机流量传感器工作原理示意图 (图1.5),经济性测试,五、实验方法和步骤（24/25 ）,6电喷式汽油机流量传感器3)电喷式汽油机流量传感器部件图 (图1.16) 1进油口 2去发动机口 3去油箱口 4发动机回油口 5回油压力表 6发动机燃油压力表 7传感
22、器燃油压力表 8熔丝 9电源10、11、12工作指示灯 13信号输出接口 14燃油泵电源开关,经济性测试,五、实验方法和步骤（25/25 ）,6电喷式汽油机流量传感器4)电喷式汽油机流量传感器连接示意图 (图1.17),经济性测试,六、实验报告的基本内容和要求,(1) 实验过程的详细记录；(2) 实验数据的记录和数据处理；(3) 根据所测数据计算汽车燃油消耗量，并对汽车的燃油经济性和技术状况进行评价。,经济性测试,实验三 汽车制动性能测试,本节主要内容：简介汽车制动性能方面理论知识，性能试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验步骤。重点：实验设备的工作原理,一、理论基础（1/11）,汽车
23、的制动性是指汽车行驶时，能在短距离内停车且维持行驶方向稳定和下长坡时能维持较低车速的能力。1制动性的评价指标 (1) 制动效能：用制动距离、制动减速度、制动力来评价。(2) 制动效能的恒定性 ：抗热或水衰退性。(3) 制动时的方向稳定性：制动时按照驾驶意图行驶的能力。,制动性测试,一、理论基础（2/11）,2制动时车轮的受力 (1) 地面制动力FXb地面制动力越大，制动减速度就越大，制动距离就越短，所以地面制动力对汽车的制动性能有着至关重要的影响。,制动性测试,一、理论基础（3/11）,2制动时车轮的受力 (2) 制动器制动力 在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，以符号F
24、表示。,制动性测试,一、理论基础（4/11）,2制动时车轮的受力 (3) 地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 车轮纯滚动时：FXb= F，随着踏板力增大而增大。车轮滑动时：FXb达到极限值不再增大， F还可以随着踏板力增大而增大， FXb32km4) 气候 ：无雨，风速5 m/s,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 1) 随机输入行驶性能检测(1) 检测方法： 确定试验车速。试验车速至少有包括常用车速在内的3个车速。 人的乘坐姿势。 自然、放松但不靠背。 加速度传感器安装位置：轿车左侧前排和后排座椅上。客车驾驶员座椅、后轴上方座椅和最后排座椅上。货车驾驶员座椅上，车厢底板中心及
25、距车厢边板、车厢后板各300 mm处。,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 1) 随机输入行驶性能检测(1) 检测方法： 试验时，汽车在稳速段内要稳住车速，然后以规定的车速匀速驶过试验路段。在试验路段用磁带记录仪记录各测量点的加速度时间历程，测量通过试验路段的时间，以计算平均车速。样本记录长度不短于3min。,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 1) 随机输入行驶性能检测(2) 试验数据处理： 对人-椅系统推荐采用参数。截断频率fc=100 Hz；采样时间间隔t=0.005s；分辨带宽f和独立样本个数q，f=0.1953 Hz，q25；使用窗函数。 对车厢，建议截断频率fc=5
26、00 Hz，其他参数也可作相应改变。 在试验结果中应注明TFD或TCD值之均方根值及其相应的中心频率，并注明所使用的窗函数名称。,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 2) 脉冲输入行驶性能检测(1) 确定试验车速。10、20、30、40、50km/h。 (2)人的乘坐姿势。 自然、放松但不靠背。(3)加速度传感器安装位置：轿车左侧前排、后排座椅上及这些座椅底部的地板上；客车与驾驶员同侧的前轴、后轴正上方座椅及这些座椅底部的地板上，根据需要可增装至驾驶员座椅和最后排座椅上及这些座椅底部的地板上；货车、越野车驾驶员座椅上及其底部地板上，车厢底板中心处以及距车厢边板、车厢后板各300 mm处
27、的货厢底板上,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 2) 脉冲输入行驶性能检测(4) 将凸块放置在试验道路中间，并按汽车轮距调整好两个凸块间的距离。为保证汽车左右车轮同时驶过凸块，应将两凸块放在与汽车行驶方向垂直的一条线上。(5) 试验时，汽车以规定的车速匀速驶过凸块，在汽车通过凸块前50 m应稳住车速，并用测速装置测量车速。当汽车前轮接近凸块时开始记录，待汽车驶过凸块并冲击响应消失后，停止记录。试验时，用三角形凸块作为脉冲输入，根据需要可作长坡形凸块试验。每种车速的试验次数不得少于8次。,平顺性测试,五、实验条件和方法,2实验方法 3) 悬挂系统固有频率和阻尼比的测定(1) 滚下法：
28、(2) 抛下法： (3) 拉下法：,平顺性测试,六、实验报告的基本内容和要求,(1) 实验过程的详细记录；(2) 实验数据的记录和数据处理；(3) 根据自己乘车的感受，草拟一份实验方案，并进行测试。,平顺性测试,实验五 汽车操纵稳定性测试,本节主要内容：简介汽车操纵稳定性能方面理论知识，操纵稳定性能试验目的和要求，主要仪器设备及其工作原理，实验步骤。重点：基础理论、试验数据处理,一、理论基础,1、操纵稳定性定义：汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下，汽车能够遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的行驶方向，且当遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。评价方法：操纵
29、性可用汽车实际运动参量和驾驶员要求的运动参量之间的接近程度和渐进过程时间的长短来评价。,操稳性测试,一、理论基础,1、操纵稳定性定义：操稳性好的表现：(1) 根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能够正确地按驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶。(2) 汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定性的适当能力。差的表现：速度达到一定值时发“飘”，转向迟钝，过多转向，丧失路感等方面。,操稳性测试,一、理论基础,2汽车操纵稳定性的基本内容 ：(1) 方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应表征汽车操纵稳定性的转向盘角位移输入的时域响应。 (2) 横摆角速度频率响应特性在转向盘正弦输入下，频
30、率由0时，汽车横摆角速度与转向盘角的振幅比及相位差的变化曲线图形。(3) 回正性一种转向盘输入下的时域响应。(4) 转向半径评价汽车机动灵活性的物理参量。,操稳性测试,一、理论基础,2汽车操纵稳定性的基本内容 ：(5) 转向轻便性它是评价转向盘轻便程度的特性。(6) 直线行驶性它反映了汽车在直线行驶时在外界侧向干扰输入下的时域响应。(7) 典型行驶工况性能它是指汽车通过某种模拟典型驾驶操作的通道的性能。 (8) 极限行驶能力它是指汽车处在正常行驶与异常危险运动之间的运动状态下的特性，表明了汽车安全的极限性能。,操稳性测试,一、理论基础,3 稳态响应与瞬态响应 1) 系统输入给转向盘一个角位移输入，称为角位移输入；给转向盘一个力矩输入，称为力矩输入。 2) 输入种类 有阶跃输入、正弦输入、脉冲输入3种。,操稳性测试,一、理论基础,3 稳态响应与瞬态响应 3) 时域响应(1) 稳态响应：系统输入为周期性或恒定性的，输出也是周期性或恒定性的，输入和输出之间相对稳定。(2) 瞬态响应：从转向至稳态响应的中间过程，即系统输入为周期性或恒定性而输出不是周期性或恒定性，两者不保持相对稳定。,
