第三章汽车动力性能检测.ppt

汽车行驶阻力 滚动阻力Ff空气阻力Fw上坡阻力Fi加速阻力Fj四项阻力称为汽车的行驶阻力 汽车行驶时候存在4种阻力 一 滚动阻力 1 滚动阻力的产生 1 道路塑性变形损失 2 轮胎弹性迟滞损失 3 其它损失 说明 汽车在松软路面行驶时滚动阻力主要由路面变形引起 汽车在硬路面行驶时滚动阻力主要由轮胎变形引起 弹性迟滞损失 弹性迟滞损失 2 弹性车轮在硬路面的滚动 1 橡胶体的载荷变形曲线加载过程 OCA曲线 做功为CF 减载过程 ADE曲线 做功为DF 2 从动轮在硬路面上滚动 计算公式阻力偶距或平衡条件或若则为滚动阻力系数 从公式中可以看出滚动阻力系数是在一定行驶条件下滚动时单位车重所需的推力 滚动阻力 滚动阻力系数 车轮载荷 3 驱动轮在硬路面上滚动 计算公式平衡条件整理后得 可以知道滚动阻力为驱动力和地面切向反作用力之差 3 滚动阻力的计算在一般计算中通常把前后车轮的滚动阻力系数看成相等 可见滚动阻力系数表示单位车重的滚动阻力 轮胎状况 结构 材料 气压 道路条件 路面的种类与状况 车辆的使用条件 行驶速度与受力情况 4 影响滚动阻力系数的因素 二 空气阻力 1 产生和组成车辆相对于空气运动时 空气作用力在行驶方向上的分力 空气阻力的组成 包括 由空气动力学的研究与试验结果可知 空气阻力FW可以用下式计算 式中 Cd 空气阻力系数 空气密度 一般 1 2258 N s2 m4 A 汽车迎风面积 即正投影面积 m2 V 汽车与空气的相对速度 m s 可近似地取汽车行驶速度 2 空气阻力的计算 空气阻力与空气阻力系数和迎风面积的平方成正比 车辆的迎风面积不能过多的减小 所以从结构上降低空气阻力主要是从降低空气阻力系数入手 3 空气阻力系数 主要措施 1 车身前部 2 整车 前低后高 呈腰鼓形 3 汽车后部 快背式 舱背式 扰流板尾翼 4 车身底部 5 发动机冷却进风系统 4 降低空气阻力系数 汽车的空气阻力系数与迎风面积车型迎风面积A m2 空气阻力系数K小客车1 4 1 90 32 0 50载重车3 0 7 00 60 1 00大客车4 0 7 00 50 0 80将车速V m s 化为V km h 并化简得 5 空气阻力系数 三 上坡阻力 1 产生汽车上坡行驶时 汽车重力在平行于路面方向的分力 汽车下坡时上坡阻力变为汽车行驶动力 2 计算 四 加速阻力 1 汽车的质量平移质量 产生惯性力旋转质量 产生惯性力矩2 加速阻力定义加速行驶克服汽车质量的惯性力和惯性力矩 3 计算 汽车旋转质量转换系数 汽车质量 汽车行驶加速度 1 滚动阻力Ff和空气阻力Fw在任何行驶条件下都存在 2 上坡阻力Fi和加速阻力Fj仅在一定的条件下存在 两点说明 作业 1 绘图说明滚动阻力产生的原因 并分析影响滚动阻力的因素 2 分析空气阻力的影响因素 3 汽车加速阻力的来源是什么 汽车动力性 一 汽车的动力性指标 从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发 汽车动力性主要应由汽车的最高车速 汽车的加速能力和汽车的最大爬坡度这三个方面的指标来评定 1 汽车的最高车速 汽车的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 汽车能够达到的最高稳定行驶速度 用表示单位为 h 一般轿车最高车速为130 200 h 客车最高车速为90 130 h 货车的最高车速为80 110 h 2 汽车的加速能力 汽车的加速能力是指在行驶中迅速增加行驶速度的能力 通常用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 由某一低速加速到某一高速所需的时间 用t表示 单位为s 汽车加速时间分原地起步加速时间与超车加速时间两种 原地起步加速时间指汽车由低档起步 并以最大的加速度逐步换至最高档 达到某一距离或车速所需的时间 一般常用原地起步行驶 以0 400m距离所需的时间秒数来表明汽车原地起步加速能力 也有用原地起步从0 100m s行驶速度所需的时间来表明汽车原地起步加速能力 表1直接档加速时间 3 汽车的最大爬坡度 汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度来表示的 二 汽车的驱动力 为了确定汽车的动力性 确定汽车沿行驶方向的运动状况 我们需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力 即驱动力与行驶阻力 根据这些力的平衡关系 建立汽车行驶方程式 就可估算汽车的最高车速 加速性能和最大爬坡度 1 汽车驱动力的影响因素 1 发动机的速度特性节气门全开或高压油泵供油齿杆处于最大供油量位置时 发动机发出的功率 转矩与发动机转速之间的关系曲线 称为发动机的外特性 2 传动系的机械效率发动机所输出的功率在经传动系传至驱动轮的过程申 有部分功率消耗于克服传动系各机构中的阻力 传动系的功率损失由传动系中的变速器 传动轴 万向节 主减速器等部件的功率损失所组成 其中变速器和主减速器的功率损失较大 其他部件的功率损失较小 3 车轮半径车轮装有充气轮胎 在不同情况下具有不同半径 自由半径是按规定气压充好气时的半径 静力半径是充好气并在车重作用下 轮心到地面的距离 2 汽车的驱动力图 一般用驱动力与车速之间的函数关系曲线来全面表示汽车的驱动力 称为汽车的驱动力图 根据汽车发动机的外特性曲线 传动系的传动比 传动效率 车轮半径等参数 求出各个档位的发动机相应转速的驱动力值 三 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 四 汽车行驶的驱动与附着条件 1 汽车行驶的驱动条件2 汽车行驶的附着条件3 汽车的驱动与附着条件4 影响附着系数的因素 五 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图 1 驱动力 行驶阻力平衡图2 汽车的动力特性图 六 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全部运动阻力所消耗的功率 七 装有液力变矩器的动力特性 1 液力变矩器的特性2 装有液力变矩器汽车的动力性 八 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 1 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 2 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 1 主减速器传动比 2 变速器参数 3 汽车总质量汽车总质量对汽车的动力性有很大影响 除了空气阻力以外 所有运动阻力都与汽车总质量有关 在其他条件相同的情况下 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 即汽车带上挂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 4 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 汽车动力性能检测 一 发动机综合性能检测 1 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 汽车的一些基木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 2 发动机综合性能检测装置的基本组成 3 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 1 稳态测功和动态测功 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 2 无负荷测功的测量原理 无负荷测功的测量原理 是基于一种动力学方法 该方法是通过测量发动机的瞬时角加速度或加速时间 经过公式计算 从而间接获取发动机功率的数值 4 点火系统检测与波形分析 1 点火系检测 2 点火波形分析 3 无触点点火系波形 4 无分电器点火系统波形 5 故障波形分析 5 点火正时的检测 点火正时是指正确的点火时间 点火时间一般用点火提前角 曲轴转角或凸轮轴转角 表示 当点火正时正确时 点火提前角处于最佳状态 然而 最佳点火提前角是随转速 负荷和汽油辛烷值等因素的改变而变化的 对于传统点火系 随转速和负荷的变化 是在动态情况下由分电器上离心式调节器和真空式调节器自动调节的 随辛烷值的变化 则是在静态情况下通过获得最佳初始点火提前角 亦即获得最佳分电器壳固定位置得到的 当使用的汽油辛烷值改变时 发动机的初始点火提前角亦即分电器壳的固定位置也要随之改变 6 电控汽油喷射系统的检测 电子燃油喷射系统 是用电脑控制燃油喷射以代替传统化油器的系统 简称为EW系统 对于汽油机来说 也往往称为电控汽油喷射系统 电控汽油喷射系统原理框图如图3 59所示 汽车运行申 EFI系统中的各种传感器和开关 能将各种状态参数 诸如发动机转速 迸气流量 节气门位置 迸气温度 冷却水温度 曲轴位置 排气氧含量 爆燃燃烧 起动变速器档位 转向助力器工作情况 点火开关 空调开关等 转变为电信号输入微机 电信号经放大处理后 再由微机计算 比较 然后发出指令信号给喷油器 点火器和怠速控制阀等执行器 使发动机得到最佳混合比 最佳点火时间和最稳定的怠速 亦即使发动机的动力性 经济性和排气净化性等处于最佳状态 1 电控喷油信号的检测 2 电控系统检测 7 进气歧笛真空波形测试 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 可以想像进气歧管真空波形中必然隐含着丰富的与迸排气有关机构的性能信息 如配气机构 气门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 过气压力还是计算机计量喷油量的重要参数 8 各缸压缩压力判断 发动机气缸压缩压力不仅是其工作循环中重要的热力学参数 也是气门和活塞环密封性是否优良的指标 在发动机不解体检验过程中还不能使用缸压表测试这一参数 如果不是为了苛求这一指标的具体数值而只是做 粗略的估计 或者是只对各缸压缩压力是否均衡进行判断 那么测定发动机不点火的空转起动电机电流波形就可达到这一目的 9 各缸工作均匀性判断 当发动机以某一稳定怠速运行时 其指示功率与该转速下的自身功耗平衡 当停止其中的一个工作缸时 总指示功率减小 发动机随即下降以寻求新的平衡点 如果发动机各缸工作能力均衡 则各缸轮换停止工作时转速下降的幅值应基本相等 反之将产生差异 这就是断缸试验法 10 柴油机喷油压力波形检测 柴油的自燃点比汽油约低200 可以在压缩行程末期喷人气缸自行着火燃烧 因此柴油机供油系并无电量可采集 这是柴油机检测的难点之一 发动机综合性能分析仪在检测柴油机的供油系时 首先要将非电量的供油压力转变成电量 在不解体检验作业中 只能用外卡式传感器 它以一定的预紧力卡夹在喷油泵与喷嘴之间的高压油管上 如图3 69所示 油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀 挤压外卡式传感器内的压电传感元件 产生压电电荷 经分析仪申的电荷放大器放大后供采控系统分析 11 空气流量传感器的检测 电控燃油喷射系统的空气流量传感器信号是计算机计量喷油量的主要参数 因而这一信号的检测就显得特别重要 空气流量传感器分为叶板式 卡门涡旋式和热线式三种 以下分述其检测方法 1 热线式空气流量传感器 2 卡尔曼涡旋式空气流量传感器 3 叶板式空气流量传感器 12 发动机异响的检测 发动机综合分析仪能观测到发动机异响产生的缸位 波形特征 波形幅度等 可实现快速诊断 1 异响检测的基本原理 2 波形观测方法 二 驱动车轮输出功率检测 1 汽车底盘测功机的基本结构及工作原理 1 汽车底盘测功机的基本结构 2 工作原理2 汽