《汽车动力性能检测》PPT课件.ppt

1 项目二汽车动力性能检测 2 动力性评价指标 最高车速加速性能上坡能力 3 汽车的驱动力 4 一 滚动阻力 滚动阻力Ff是当车轮在路面上滚动时 由于两者间的相互作用和相应变形所引起的能量损失的总称 滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮载荷的乘积 Ff W f 5 二 空气阻力 汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力 空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部分 摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力在行驶方向上的分力 压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力 压力阻力分为形状阻力 干扰阻力 内循环阻力和诱导阻力等四部分 6 空气阻力计算公式 7 空气阻力系数CD CD值的大小和汽车外形关系极大 这就要求汽车外形的流线型好 CD值可通过风洞试验测定 根据现代空气动力学的原理 轿车车身常采用下列方法降低CD值 1 整车 1 在汽车侧视图上 它应前低后高 使车身呈l 2 的负迎角 这可减少流人车底的空气量 使CD值下降 并可减少升力 2 在俯视图上 车身两侧应为腰鼓形 前端呈半圆状 后端有些收缩 8 9 空气阻力系数CD 2 车身前部 1 发动机罩向前下方倾斜 面与面的交接处为大圆弧的圆柱面 2 挡风玻璃为圆弧状 尽可能躺平且与中部供起的车顶盖圆滑过渡 前窗与水平线夹角为30 左右时 CD值最低 3 前后玻璃支柱应圆滑 窗框高出玻璃面的程度应尽可能小 4 用埋入式大灯 小灯和门把 灯的玻璃罩与车头车尾组成圆滑的整体 5 后视镜等凸出物的形状应接近流线型 6 拱形保险杠与车头连成连续圆滑的整体 7 在保险杠之下的车头处 安装适当长度的向前或前下方伸出的阻流板 虽然它本身产生一定的阻力 但它能抑制车头处较大涡流的产生 10 空气阻力系数CD 3 汽车后部 1 在汽车侧视图上 后窗玻璃与水平线呈25 夹角以下的称为快背式车身 呈25 50 夹角的称为舱背式车身 最好采用快背式或舱背式 2 在其后端装有凸起的扰流板 它具有阻滞作用 使流过车身上表面气流的速度降低 从而降低了垂直于后窗表面的负压力的绝对值 使空气阻力减小 3 在外观上有行李箱的称为折背式车身 它的后窗玻璃与水平线尽可能呈30 角 并采用短而高的行李箱 11 空气阻力系数CD 4 车身底部 1 所有零部件在车身下应尽量齐平 最好有平滑的底板盖住底部 2 盖板从车身中部或从车轮以后上翘约为6 角 这可顺利地引导车身下的气流流向尾部 减少在车尾后形成的涡流 使CD值下降 12 5 发动机冷却进风系统恰当地选择进出风口位置 尺寸和形状 很好地设计通风道 在保证冷却效果的前提下 尽量减少气流内循环阻力 随着汽车的速度不断提高 汽车的CD值在不断地降低 如奥迪100 型轿车在 型基础上采用优化措施 使CD值由原来的0 42降至0 30 预计在不久的将来 轿车CD值可达0 2 随着高速公路的发展 载货汽车的外形设计也采用了减少CD值的方法 驾驶室顶盖 挡风玻璃及前胜在侧视图上具有大的圆弧 特别是整个驾驶室装用导流板装置 可大幅度减少CD值 13 三坡度阻力 汽车上坡行驶时 汽车重力沿坡道的分力称为汽车上坡阻力F F Gsin 在坡度较大时 道路坡度用坡道角 及坡度i表示 坡度是坡高h与相应的水平距离s之比 可用百分比表示的 即 i h s tan sin F Gi 当坡度角不大时 由于坡度阻力与滚动阻力都是与道路有关的阻力 而且都和汽车重力成正比 所以可把这两种阻力合在一起考虑 称为道路阻力 用F 表示 即 F Ff Fi fGcos Gsin Gf Gi G f i f i 称为道路阻力系数 则 F G 14 四 加速阻力 汽车加速行驶时 需要克服汽车质量加速运动时的惯性力 这就是加速阻力FJ 汽车的质量包括平移质量和旋转质量两部分 加速时平移质量产生惯性力 旋转质量 主要是曲轴 飞轮 离合器总成和所有车轮 产生惯性力偶力矩 为了计算方便 通常把旋转质量的惯性力偶力矩转化为平移质量的惯性力 计算时 用系数 作为计入旋转质量惯性力偶矩的汽车质量换算系数 因此 汽车加速时的加速阻力为 主要和飞轮的转动惯量 车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关 15 汽车的行驶阻力为 F Ff十Fw十Fi十Fj 16 汽车的驱动力平衡方程 汽车行驶时 作用于汽车的外力有驱动力和行驶阻力 它们相互平衡 表示汽车驱动力与行驶阻力之间关系的等式 称为汽车的驱动力平衡方程 即 或说明汽车行驶中驱动力与各行驶阻力的平衡关系 反映了汽车的结构参数与使用参数的内在联系 汽车驱动力平衡方程可由严格的受力分析推导而得 17 汽车行驶的驱动与附着条件 一 汽车行驶的驱动条件由汽车驱动力平衡方程可知 Ft Ff Fw Fi时 汽车将等速行驶 Ft Ff Fw Fi时 汽车将加速行驶 Ft Ff Fw Fi时 汽车将无法开动或减速行驶以至停车 可见汽车行驶的必要条件是 称为汽车的驱动条件 18 二 汽车行驶的附着条件 在一定的轮胎与路面条件下 当驱动力增大到一定程度时 驱动轮将出现滑转现象 增大驱动轮的转矩 只能使驱动轮加速旋转 地面明向反作用力并不增加 这表明汽车行驶还要受轮胎与路面附着条件的限制 汽车行驶的附着条件可近似地写成 Ft F 19 三 汽车的驱动与附着条件 将汽车的驱动条体与附着条件联写 则得 Ff Fw Fi Ft F 上式即汽车行驶的驱动与附着条件 也是汽车行驶的充分与必要条件 汽车行驶首先要满足驱动条件 即汽车本身具有产生足够驱动力的必要条件 保证汽车正常行驶 轮胎与地面必须有良好的附着性能 即附着力足够大 地面才能在附着力的限制下对驱动轮作用足够的切向反作用 20 四 影响附着系数的因素 影响附着系数的主要因素是 路面的种类和状况 轮胎的结构和气压 还有其他一些使用因素 1路面的种类和状况2轮胎的结构和气压3使用因素 21 汽车的驱动力一行驶阻力平衡图与动力特性图 一 驱动力一行驶阻力平衡图前面已得到汽车的行驶驱动力方程 Ft Ff Fw Fi Fj汽车驱动力方程表明了汽车行驶时驱动力和外界阻力之间的相互关系 可以确定汽车在节气门全开时可能达到的最高车速 加速能力和爬坡能力 22 汽车行驶驱动力方程通常用图解法进行分析 比较清晰形象 图解法就是在汽车驱动力图上再画上汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力曲线 作出汽车驱动力一行驶阻力平衡图 并用来确定汽车的动力性 图上既有各档的驱动力 又有滚动阻力以及滚动阻力和空气阻力叠加后得到的行驶阻力曲线 23 汽车驱动力 行驶阻力图 24 汽车行驶最高速度图解法 从图上可以清楚地看出不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系 ft曲线与 Ff Fw 曲线的交点便是uamax 因为此时驱动力和行驶阻力相等 汽车处于相对稳定的平衡状态 图中最高车速为88km h 从图上还可以看出 当车速低于最高车速时 驱动力大于行驶阻力 这样 汽车就可以利用剩下来的驱动力加速或爬坡 当需要在60km h等速行驶时 驾驶员可以减小节气门开度 图中虚线 此时发动机只用部分负荷特性工作 相应地得到虚线所示驱动力曲线以使汽车达到新的平衡 25 汽车的动力特性图 利用汽车的驱动力一行驶阻力平衡图 可以确定一台汽车的最高车速 加速能力和上坡能力 可以评价同一类型汽车的动力性 但它不能用于评价不同类型汽车的动力性 因为汽车的道路阻力和加速阻力均与汽车重力成正比 空气阻力则与汽车外形等因素有关 所以不能单纯根据汽车驱动力的大小 简单地判定汽车的动力性 需要有一个既考虑驱动力又包括汽车重力和空气阻力的综合性参数 为此将汽车驱动力平衡方程进行一定的变换 即可求得评价不同汽车的动力性参数 汽车的动力因数D 26 汽车的动力特性图 27 一 汽车的动力因数和动力特性图 由汽车行驶驱动力方程 将汽车行驶动力方程两边除以汽车重力 当 较小时 经整理得 28 汽车的动力特性图 29 汽车的功率平衡 汽车行驶时 其驱动力和行驶阻力是相互平衡的 汽车发动机输出功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡的 在汽车行驶时的每一时刻 发动机发出的功率始终等于机械传动损失与全部运动阻力所消耗的功率 汽车功率平衡方程式 30 影响汽车动力性的主要因素 为了提高汽车的动力性 使汽车具有合理的动力性参数 必须对影响汽车动力性的各种因素进行分析 影响汽车动力性的主要因素有 发动机特性 传动系参数 汽车质量和使用因素等 31 一 发动机特性 发动机特性受其结构型式的影响 不同种类的发动机有不同的特性 活塞式发动机的汽车在车速低时后备功率小 能提供的驱动力也小 这是因为该发动机在低转速时功率较小 若不配备变速器 只能通过很小的坡度 汽车上配备的发动机的功率越大 则汽车的动力性越好 但功率过大 会使经济性降低 为了评价汽车的动力性能 可用汽车的比功率作为指标 比功率是发动机最大功率Pemax与汽车总质量m之比 即P m 也称功率利用系数 其值大小因汽车型式的不同而异 汽车发动机的转矩特性对汽车动力性有很大影响 低速发动机 其转矩变化较大 适应性系数稍高 在低速范围内 具有较大的转矩 但转速低将导致功率下降 降低了高速行驶时的汽车动力性 高速发动机 其转矩变化较小 适应性系数稍减 但选择了适当的传动系后 可以使转矩随转速增加而下降缓慢 32 二 传动系参数 传动系对汽车动力性的影响取决于主减速器传动比 变速器档数与传动比等 一 主减速器传动比对于装有一定发动机的汽车 其动力性可因改变主减速器传动比io而有所变化 从提高汽车的加速性出发 io应尽可能大 但若过分增大io 将使汽车最高速度uamax减小 并使发动机以较高转速工作 而影响其寿命 由于io加大 与之相应的主传动器外形尺寸加大 使结构过于复杂 并减小驱动桥的离地间隙 影响汽车的通过性 33 三 汽车总质量 汽车总质量增加 则汽车动力性能下降 所以 减轻汽车自重 会改善汽车的动力性 对具有相同载质量的不同汽车 其自重较小者 总质量亦较小 因而动力性较好 对于自重占汽车总质量比例较大的轿车 减轻自重所得的效果亦显著 在货车中 为了提高运货量 采用挂车 则汽车总质量增加 汽车动力性变差 即汽车带上整车后的平均行驶速度将有所降低 但由于运货量增加 只要运输生产率增加 对汽车运输仍是有利的 34 四 使用因素 汽车的动力性还在不同程度上受到汽车运行条件的影响 如道路 气候 海拔高度 驾驶技术 技术维护与调整 交通规则与运输组织等 在汽车使用过程中 加强维护 采用正确的驾驶方法 合理的运输组织 充分发挥汽车的动力性能 以提高运输速度与运输生产率 35 发动机综合性能检测 一 发动机综合性能检测的基本内容及特点发动机是汽车的动力源 是汽车的心脏 汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系 所以发动机综合性能的检测对整车性能的了解至关重要 发动机技术状况变化的主要外观症状有 功率下降 燃料与润滑油消耗量增加 起动困难 漏水 漏油 漏气 漏电以及运转中有异常响声等 36 发动机综合性能检测 发动机台架试验是发动机拆离汽车以测功机吸收发动机的输出功率进行定量测定 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对发动机各系统的工作状态 如发动机功率 点火 喷油 电控系统和传感元件以及进排气系统和机械工作状态等的静态和动态参数进行分析 为发动机技术状况判断和故障诊断提供科学依据 有专家系统的发动机综合分析仪还具有故障自动判断功能 有排气分析选件的综合分析仪还能测定汽车排放指标 37 发动机综合性能检测 发动机台架试验是发动机拆离汽车以测功机吸收发动机的输出功率进行定量测定 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对发动机各系统的工作状态 如发动机功率 点火 喷油 电控系统和传感元件以及进排气系统和机械工作状态等的静态和动态参数进行分析 为发动机技术状况判断和故障诊断提供科学依据 有专家系统的发动机综合分析仪还具有故障自动判断功能 有排气分析选件的综合分析仪还能测定汽车排放指标 38 发动机综合分析仪的基本功能 1 无外载测功功能即加速测功法 2 检测点火系统 初级与次级点火波形的采集与处理 平列波 并列波与重叠波和重叠角的处理与显示 断电器闭合角和开启角 点火提前角的测定等 3 机械和电控喷油过程各参数 压力 波形 喷油 脉宽 喷油提前角等 的测定 4 进气歧管真空度波形测定与分析 5 各缸工作均匀性测定 6 起动过程参数 电堰 电流 转速 测定 7 各缸压缩压力判断 8 电控供油系统各传感器的参数测定 9 万用表功能 10 排气分析功能 39 发动机综合性能检测仪特点 发动机综合性能检测仪具有以下特点 1 动态的测试功能它的传感系统和信号采集与记忆存储系统能迅速准确地捕获发动机各瞬变参数的时间函数曲线 这些动态参数才是刘发动机进行有效判断的科学依 2 通用性测试过程不依据被检车辆的数据卡 即测试软件 只针对基本结构和各苎统的形式和工作原理进行测试 因此它的检测结果具有良好的普遍性 其检测方法同样也具有最广泛的通用性 3 主动性发动机综合检测仪不仅能适时采集发动机的动态参数 而灶还能主动地发出指令干预发动机工作 以完成某些特定的试验程序 如断缸试验等 由动力特性图可确定汽车的最高车速 加速能力 最大爬坡度 40 发动机综合性能检测仪 41 二 发动机综合性能检测装置的基本组成 由信号提取系统 信息处理系统 采控显示系统三大部分组成 信号提取系统信号提取系统的任务在于提取汽车被测点的参数值 鉴于被测点的机械结构和参数性质不同 信号提取装置必须具有多种形式以适应不同的测试部位 接触式 非接触式 42 信号提取系统 43 点火系统检测与波形分析 一 点火系检测首先使用先进电子技术的当属点火系统 而形式结构和工作原理更新最快的也非点火系统莫属 现用点火系统大体分为以下四类 它们在检测时的接线有所不同 必须区别对待 1 由电磁 红外或霍尔元器件构成的非接触式断电器组成的点火系统称为无触点点火器 其放大电路又分晶体管电路和电容放电电路两种 2 ECU控制的点火系由Ecu中的微处理器根据曲轴转角传感器的信号确定点火时刻 因而它没有断电器 只有分电器 根据Ecu送来的信号直接控制点火线圈初级电路的通断 3 无分电器点火系统是当前最先进的点火系统 曲轴传感器送来的不仅有点火时刻信号 而且还有气缸识别信号 从而使点火系统能向指定的气缸在指定的时刻送去点火信号 这就要求每缸配有独立的点火线圈或两个气缸配一个点火线圈 即六缸机为一 六缸 二 五缸和三 四缸分别共用一个点火线圈 即共有三个点火线圈 显然每一个点火线圈点火时 总有一个缸是空点火 检测时应注意到这一点 44 二 点火波形分析 1 传统式点火系波形 在发动机综合性能分析仪的操作面板上按菜单选择和确认按钮 使采控系统进入波形显示状态 即可得到点火波形 具体的操作步骤需按所用仪器的使用说明书进行 1 单缸波形图3 34所示为发动机l500r min时的单缸标准二次波形图 图中波形上各点的含义如下 a为断电器触点打开 二次电压急剧上升 ab为击穿电压 bc为电容放电 cd为电感放电 称为火花线 de为火花消失后 剩余磁场能维持的衰减振荡 e点为断电器触点闭合 ef为触点闭合导致的负电压 并引起闭合振荡 从左至右 ae为触点打开的全部时间 ea为触点闭合的全部时间 如果时间用分电器凸轮轴转角表示 则ae为断电器触点张开角 ea为断电器触点闭合角 45 多缸平列波形和多缸并列波形 多缸平列波即在屏幕上从左至右按点火次序将所有各缸点火波形首尾相连的一种排列方式 六缸发动机的标准二次平列波形如图3 36所示 46 多缸平列波形和多缸并列波形 多缸并列波即在屏幕上从下到上按点火次序将所有各缸点火波形之首对齐并分别放置的一种排列方式 六缸发动机的标准二次并列波形如图3 37所示 47 多缸重叠波形 多缸重叠波形是将各单缸波形之首对齐并重叠在一起的排列方式 六缸发动机的标准二次重叠波形如图3 35所示 48 波形上的故障反映区 如果实波形与标准波形相比有差异 说明点火系有故障 传统点火系的故障在波形上有四个主要反映区 如图3 38所示 图中A区为断电器触点故障反映区 B区为电容器 点火线圈故障反映区 c区为电容器 断电器触点故障反映区 D区为配电器 火花塞故障反映区 49 三 发动机功率的检测 发动机的有效功率是曲轴对外输出的功率 是一个综合性评价指标 通过该指标可以定性地确定发动机的技术状况 并定量地获得发动机的动力性 检测发动机有效功率的方法 有稳态测功和动态测功两种 一 稳态测功稳态测功是指发动机在节气门开度一定 转速一定和其他参数保持不变的稳定状态下 在测功器上测定功率的一种方法 常见的测功器有水力测功器 电力测功器和电涡流测功器等 测功器可测出发动机的转速和转矩 然后通过计算得出功率 稳态测功时 不论发动机的工作行程数和形式如何 其有效功率Pe kW 有效转矩Te 和转速n均具有下列关系 Pe Ten 9550式中 Te一发动机有效转矩 N m n 发动机转速 r min 50 动态测功 动态测功是指发动机在节气门开度和转速等均为变动的状态下 测定其功率的一种方法 动态测功时 无需对发动机施加外部负荷 故又称为无负荷测功或无外载测功 动态测功的基本方法是 当发动机在怠速或处于空载某一低速下运转时 突然全开节气门 使发动