汽车试验学其它的试验设施与试验课件

汽车试验学第六章其它的试验设施与试验

第六章其它的试验设施与试验6汽车排放与噪声检测

1）汽车排放有害物及检测（1）汽车排放有害物一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、微粒物(由炭烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)和硫化物等。（2）汽油车排气污染物的检测汽油车排气污染物的排放限值、测量方法由ＧＢ１８３５２．２－２００１《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）》规定。第六章其它的试验设施与试验①检测仪器的结构和工作原理

国家标准规定，一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）分析应采用不分光红外线吸收型（NDIR，Non—DispersiveInfraredAnalyzer）监测仪进行检测；碳氢化合物（HC）分析应该采用氢火焰离子化（FID）型，用丙烷气体标定，以碳原子（C）当量表示；氮氧化物（NOx）应该采用化学发光（CLA）型或非扩散紫外线谐振吸收（NDUVR）型，两者均需带有NOx—NO转换器；颗粒物采用重量法测定收集的颗粒物，这些颗粒物应是在各种情况下，用装在样气流中的两个串联安装的过滤器收集的。第六章其它的试验设施与试验不分光红外线吸收型(NDIR)监测仪）的结构和工作原理NDIR的检测原理是基于某些待测气体对特定波长红外辐射能的吸收程度来测定其浓度的。除了单原子气体(如Ar、Ne)和同原子的双原子气体(如N2、O2和H2)外，大多数非对称分子如汽车排气中的有害气体CO、HC、NO等都有吸收红外线的能力，但不同气体在红外波段内有其特定波长的吸收带，如CO为4.5~5.0／μm，NO在5.3/μm附近。红外线被吸收的程度，与被测气体的浓度有对应的函数关系，气体浓度愈高，吸收红外线的能力也愈强。NDIR分析仪则根据废气吸收红外线的能量引起的变化来测量废气中各种污染物的浓度。对于特定的被测气体，测量时所用的红外光的波长是一定的。第六章其它的试验设施与试验不分光红外分析仪，可以测量CO、CO2、C6H14、NO等多种气体成分。而不分光红外线CO和HC气体分析仪由废气取样装置、气体分析装置、浓度指示装置和校准装置组成。例：MEXA—324F气路系统、电路系统、光路系统、检测器，标准气校准系统等结构组成。气路系统

第六章其它的试验设施与试验电路系统

电路系统包括前置放大器、主放大器。检测器、前置放大器结构示意图

主放大器：分析CO，HC用前置放大器：阻抗变换用第六章其它的试验设施与试验

光路系统（又称光学平台）光路系统由光源、气室(分叁比气室——又称标准气室、工作气室——又称测量气室)、切光电机，检测器等组成。从光源发出的两束红外光，分别通过标准气室和工作气室后，到达检器。光源：两个绕成弹簧状的光源丝，置于一个凹面反射器的中心。加电后，从焦点发出的红外光近似点红光源，经过凹面反射界形成平等光束向外发射第六章其它的试验设施与试验切光电机：它的转子为一块扇形的遮光板，它的作用是使遮光板交替地打开或遮断红外光光源，从而产生一个脉冲的红外光。调制频率为8.33Hz。参比气室和工作气室：分析部结构示意图a)CO分析部b)HC分析部1—光源2—切光电机3—机械检查器4—窗口SiO25—窗口CaF26—虑光片7—气室8—检测器（HC）9—检测器（CO）10—前置放大器第六章其它的试验设施与试验光学遮光板:调节参比气室和工作气室的通光量。理论上，当通入雾气后，参比光路和工作光路的光量应当相等。检测原理及检测器:检测器具有对不同的测量对象的选择性，这是与检测器内的气体成分有关。检测器只对4.67μm和3.45μm波段的红外光敏感。当这些波长的红外光进入检测室时，射入的红外光就被检测器内的气体吸收而引起能量的变化。其他波长的红外光则不起作用，这就是检测器的选择性。第六章其它的试验设施与试验控制系统：包括面板上的“电源”开关、“气泵”开关、“量程切换”开关、“调零”旋钮及“量距”旋钮等。为全面反映汽车污染物的排放情况、燃烧效率和供给系统工作情况，需进行四气(CO、CO2、HC、O2)或五气(CO、CO2、HC、O2、NOx)分析。这五种气体的浓度通常采用两类方法测定，其中CO、HC和CO2利用非分散型红外线气体分析的基本原理进行测定，而NOx和O2的浓度可采用电化学的原理测定。第六章其它的试验设施与试验四气体分析仪所测气体为CO、CO2、HC和O2的浓度，测试流程如图所示。四气体分析仪流程图1—测试室2—压力传感器3—氧传感器4—排气口5—排水口6—泵7、8—滤清器9—电磁阀10—被测气体入口11—氧标定气体入口12—标定气体入口13—泵14—电磁阀15—节流阀FGA—4015型排气分析仪实验中使用第六章其它的试验设施与试验②汽油车排气污染物的测定排气污然物检测有冷起动后排气污染物排放试验—I型试验、曲轴箱气体排放试验—Ⅲ型试验、蒸发排放试验—Ⅳ型试验等几种类型，下面介绍型式认证I型试验。受检车辆的要求车况应良好，经走合，在试验前应至少行驶了3000km；进、排气系统不得有泄漏；发动机和车辆控制装置的调整（怠速、冷起动装置、排气净化系统等）应按制造厂的规定进行；要保证采样管插入排气管有足够的深度。

第六章其它的试验设施与试验试验设备试验设备为测量范围、精度等满足GB18352.2标准规定的底盘测功机。

台架试验程序起动发动机：按照制造厂使用说明书的规定，使用起动装置，起动发动机。发动机保持怠速运转40s。在40s怠速终了时开始第一个循环。怠速：根据标准GB18352.2，安手动或半自动变速器、自动变速器规范进行怠速。加速：进行加速时，在整个工况过程中，应尽可能地使加速度恒定。若加速未能在规定时间内完成，如有可能，超出的时间应从工况改变的复合公差允许的时间中扣除，否则，必须从下一等速工况的时间内扣除。对于自动变速器，若加速不能在规定时间内完成，则应按手动变速器的要求，操作档位选择器。第六章其它的试验设施与试验减速：离合器、变速器、加速踏板、制动器的使用符合标准GB18352.2的规定。等速：从加速过渡到下一等速工况时，应避免猛踏加速踏板或关闭节气门。等速工况应采用保持加速踏板位置不变的方法实现。若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值。试验应重复三次。取样探头插入排气管中，深度为400mm第六章其它的试验设施与试验

仪器的校正开始检测前，或在检测过程中怀疑仪器的检测数据不准时，应对仪器进行校正，具体见使用说明书。I型试验排放限值

I型试验排放限值

单位：g/km车辆类型基准质量RM/kg限值一氧化碳（CO）L1碳氢化合物+氮氧化物（HC+NOx）L2颗粒物（PM）L3点燃式发动机压燃式发动机点燃式发动机非直喷压燃式发动机直喷压燃发动机非直喷压燃式发动机直喷压燃发动机第一类车全部2.21.00.50.70.90.080.10第二类车RM≤12502.21.00.50.70.90.080.101250<RM≤17004.01.250.61.01.30.120.14RM>17005.01.50.71.21.60.170.20注：基准质量是指整车整备质量加100kg质量。（第一类车、第二类车划分，见标准GB18352.2）第六章其它的试验设施与试验（3）柴油车排放微粒物的测定GB17691—2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》，对排放微粒物分析方法、柴油车排放微粒物限值做了规定。其具体试验方法、限值可以参见标准。以FBY—2烟度计为例，介绍滤纸式烟度计测量烟颗粒的方法。GB/T11798.5-2001《机动车安全检测设备检定技术条件第5部分：滤纸式烟度计检定技术条件》对仪器的检定做了规定。①检测仪器的结构和工作原理该类仪器主要由取样系统、走纸机构、光电检测系统和控制系统四部分组成

第六章其它的试验设施与试验取样系统包括抽气泵、取样探头、取样软管及电磁阀等，抽气泵内有橡胶活塞。取样前将活塞压下到底，此时活塞被锁紧机构锁紧，即到“复位”状态。当踩下脚踏或按下“手动抽气”按钮时，活塞在弹簧力的作用下上升到顶端，此时称“自由”状态。在活塞上升的过程中，柴油机的排气经取样管、电磁阀，流经滤纸过滤后进入抽气泵内。废气在流经滤纸时，炭烟等微粒物就留存在滤纸上．使虑纸染黑。第六章其它的试验设施与试验走纸机构

光电检测系统主要包括硒光电池、光源和指示器。硒光电池接收到从滤纸上反射的光产生电流输送给表头，直接指示出滤纸的染黑度。控制系统包括电磁阀、走纸电机、继电器、脚踏开关和控制按钮等，用于控制抽气、走纸、清洗、复位等操作的进行。

光电转换元件第六章其它的试验设施与试验②测量方法及测量前准备

仪器的准备按仪器生产厂使用手册的规定进行气路和电路的连接、预热等项准备；测量前要用标准烟度卡对仪器进行标定；要保证滤纸符合规定，洁白无污，保证滤纸传送装置工作状态良好；保证压缩空气清洗系统工作正常无泄漏，保证清洗用压缩空气压力符合仪器要求；保证烟度检测系统状态良好。

第六章其它的试验设施与试验受检车辆的准备排气系统不得有泄漏；取样管插入深度不小于300mm，否则排气管应加接管并保证接口不泄漏；发动机达到使用说明书规定的热状态。第六章其它的试验设施与试验③测量规程取样探头逆气流固定于排气管内并使其中心线与排气管轴线平行；将踏板开关固定于加速踏板上端，并使检测仪表上的转换开关位于与踏板结合的位置；由怠速工况将加速踏板迅速踏到底，约4s后松开，重复三次后即可开始测量；在完成滤纸走位、清洗取样管之后，将加速踏板与踏板开关—并迅速踏到底，至4s时松开加速踏板和踏板开关，并由指示表头读数。下一次踏加速踏板距前一次间隔15s。如此重复三次，取三次读数的算术平均值作为测量烟度。

第六章其它的试验设施与试验④仪器的校正开始检测前或怀疑仪器检测不准时候做这项工作。具体方法为：将标准烟度卡（烟度值约等于5波许单位）从校准插口插入，烟度卡正面朝上插到底（注意：标准烟度卡必须插在滤纸的上方）。按下并转动“粗调”和“微调”旋钮，将电表指针调到标准烟度卡的标称值外，然后取出标准烟度卡，校准工作即告完成。取出标准烟度卡后，电表指针回到零点或零点附近，不管表针是否指零、校准后不应再旋动”粗调”和“微调”旋钮。第六章其它的试验设施与试验（4）不透光式烟度计基本工作原理①滤纸式烟度计的缺陷滤纸式烟度计所测的是滤纸的染黑度，因此所测的烟度排放值不包含白烟、蓝烟的影响。所以存在缺陷…②不透光式烟度计基本工作原理以光吸收的物理作用为基本工作原理。在测量头的检测室内一定距离通道两侧，安装有光源发射装置和光源接收装置，当废气进入通道时，接收装置接收的光强度将被削弱，光强度大小可以反映烟度排放的大小。第六章其它的试验设施与试验烟度测量（尾气采样器）示意图M—检测室H—加热器D—压力传感器T—温度传感器S—光源发射器E—光源接收器第六章其它的试验设施与试验相关的公式为式中：Φ0为入射光通量；Φ为出射光通量；L为通过被测气体的光通道的有效长度。烟度单位目前烟度的单位采用光吸收系数K和不透光度线性分度单位N来表示。不透光式烟度计型号选择的时候，应该注意适用范围，例如奥地利AVL公司的AVL437、AVL439分别适用于整车尾气测量和发动机试验测量。第六章其它的试验设施与试验2）汽车噪声及检测（1）汽车噪声的主要声源发动机噪声传动系噪声制动噪声轮胎噪声（2）汽车噪声的检测国家标准GBl495、GB1496、GB7258—2004等标准规定了限值和测量方法。①采用的仪器与结构原理第六章其它的试验设施与试验声级计传声器放大器和衰减器计权网络检波器和指示表头

声级计框图1—传声器2—前置放大器3—输入衰减器4—输入放大器5—计权网络6—输出衰减器7—输出放大器8—检波器9—指示表头

第六章其它的试验设施与试验②汽车噪声的检测方法车外汽车噪声的检测方法

a）场地环境条件测试场地跑道应为平直、干燥的沥青或混凝土路面，坡度不大于0.5%；声级计话筒布置在20m跑道中心点两侧，各距中心线7.5m，距地面高度为1.2m，话筒轴线平行于路面并垂直于车辆行驶方向；测试场地应空旷，在测试中以50m为半径的范围内不应有桥梁、建筑物、围墙等大的反射物；环境的本底噪声应比所测车辆噪声至少低10dB；减小人员、环境干扰。第六章其它的试验设施与试验噪声测量场地示意图

第六章其它的试验设施与试验b）加速行驶车外噪声的测量车走热；按规定用用第三档/第二档，对于自动换档车辆使用在试验区加速最快的档位，发动机转速为标定转速的3／4，（无转速表时可用该档转速相应的车速来控制）；车辆以50km／h的车速等速驶至始端线。到达始端线开始，立即将加速踏板踩到底，直线加速行驶。当车辆后端到达终端线时，立即停止加速。声级计用“A”计权网络“快”档测量，往返各进行一次

第六章其它的试验设施与试验c）匀速行驶车外噪声测量车辆用常用档位，节气门开度保持稳定，以50km／h的车速等速驶过测量区域。声级计的使用、数据的读取及测量结果同加速行驶车外噪声测量方法第六章其它的试验设施与试验车内汽车噪声的检测方法车内噪声测量通常在入耳附近布置测点，话筒方向朝前；用声级计“慢”档测量A计权声级，分别读取表头指针最大读数的平均值；客车测点还应加上车厢中部及最后排座的中间的位置；其他同车外噪声的检测方法。测点布置驾驶室内噪声测点位置

第六章其它的试验设施与试验③检测参数标准GB7258—2004《机动车运行安全技术条件》规定，汽车驾驶员耳旁噪声声级不应大于90dB(A)，客车以50km/h的速度匀速行驶时，客车车内噪声不应大于79dB(A)。机动车喇叭声级在距车前2m、离地高1.2m处测量时，其值为90dB(A)～115dB(A)。

第六章其它的试验设施与试验GB1495—2002规定车外最大允许噪声级：汽车加速行驶时，车外最大允许噪声级应符合下表的规定。汽车分类噪声限值dB（A）第一阶段第二阶段2002.10.1～2004.12.30期间生产的汽车2005.1.1以后生产的汽车M17774M2（GVM≤3.50t），或N1（GVM≤3.50t）：

GVM≤2t

2t＜GVM≤3.5t78797677M2（3.5t＜GVM≤5t），或M3（GVM＞5t）：

P＜150kW

P≥150kW82858083N2（3.5t＜GVM≤12t），或N3（GVM＞12t）：

P＜75kW

75kW≤P＜150kW

P≥150kW838688818384第六章其它的试验设施与试验噪声与排放试验相关标准：GB1495-2002

汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法；GB7258—2004机动车运行安全技术条件GB1496-1979

机动车辆噪声测量方法。QC/T57-1993

汽车匀速行驶车内噪声测量方法；GB17691—2001车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法GB/T11798.5-2001机动车安全检测设备检定技术条件第5部分：滤纸式烟度计检定技术条件GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）第六章其它的试验设施与试验6.2汽车可靠性试验6.2.1概述1)汽车可靠性的基本概念所谓汽车可靠性，就是汽车产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。2)可靠性试验的分类由于试验应力程度、特征值、程序和目的的不同，可靠性试验的种类是多种多样的(见图6.13)。

故障或失效图6.13可靠性试验的种类

第六章其它的试验设施与试验对于汽车系统，可靠性试验分为整车行驶试验和台架模拟试验。①汽车整车行驶试验。这里主要指整车耐久试验，此试验是为了早期发现在其他试验中难以发现的弱点，如各接头的松动、磨损、干涉等现象的综合性试验。在新产品开发初期，为模拟实际使用的苛刻条件，应在如搓板路、在典型坏路上加速、弯道上进行加速或制动、通过泥水路等条件下进行的试验，以最大限度地得到裂纹、磨损、性能降低、漏油等情报。第六章其它的试验设施与试验②台架模拟试验。在新产品开发阶段，最耗时间和经费的是可靠性评价试验。为尽量缩短试验时间，节省经费，需要进行模拟试验。模拟试验的有如下优点：用加速或强制老化试验能很快地做出评价；在条件稳定的情况下获得数据，寿命分布明确；比整车试验经济；条件相同可对同类产品进行比较。6.2.2整车可靠性试验1)汽车可靠性行驶试验第六章其它的试验设施与试验(1)试验条件①道路的选择：可靠性行驶试验的道路应能代表汽车在使用时的道路状况。表6.4、表6.5分别给出了美国福特公司密执根试验场轿车可靠性试验规范的部分内容。

道路种类每一循环行驶长度(km)道路种类每一循环行驶长度(km)加速可靠性试验综合可靠性试验加速可靠性试验综合可靠性试验基本耐久路34.213.3高速跑道56.232.0可靠性山路及陡路3.210.6连接路和转弯路3.2砾石路7.84.3坑凹路0.5卵石路0.42.1一次循环总计长度103.167.3振动与冲击路1.31.3表6.4美国福特公司轿车试验场试验道路种类、长度

第六章其它的试验设施与试验表6.5美国福特公司轿车试验场规定的每一循环操作次数每一循环操作次数加速可靠性试验综合可靠性试验制动停车自动变速器24次24次手动变速器25次26次制动减速10次19次倒车停车0.8次1次全速起步加速自动变速器13次10次手动变速器14次10次第六章其它的试验设施与试验②驾驶操作：对驾驶操作应做必要的规定。③载荷：目前我国的汽车可靠性试验均规定，按说明书规定加额定的载荷。所以试验中的载荷数量照理也应该根据不论车型分别作出规定。④保养维修：在可靠性行驶试验中，原则上应按说明书规定的内容、周期、方法进行保养维修。但进行新结构的试验或保养维修制度的试验时，应另行制定相应的方法或试验大纲。(2)试验评价①评价指标(MTBF、Cd)的计算：整车只计算本质故障，同一零部件发生几次(处)相同模式的故障则只计算一次，各子系统除计算本系统发生的所有本质故障外，还须计算由于其连接、协调、匹配不当造成其他子系统发生的故障。

第六章其它的试验设施与试验汽车平均故障间隔里程(MTBF)MTBF的点估计值：各子系统平均当量故障数

(6.5)(6.6)试验车样车数

试验车发生1、2、3类故障的总数，当r=0时，计r=1

试验截止里程，km

试验样车其子系统发生第i类故障数

第i类故障当量故障数

第六章其它的试验设施与试验②评价指标限值：基本车型：整车平均故障间隔里程(不小于)和各子系统的当量故障数(不大于)同时满足表6.6的要求，方可评定为合格。表6.6基本车型可靠性评价限值

车

型评价内容重型货车中型货车轻型货车微型货车大、中型客车轻、微型客车轿车专用汽车MTBF(km)7007507008007508001300----各子系统当量故障数Cd发动机12151818181510----传动系1212101012108----转向系1010881088----制动系121210101088----行驶系20181815201212----车身及附件1010101012108----电器及仪表12121212151210----专用装置----------------------------12第六章其它的试验设施与试验变型车：考核子系统当量故障数不大于表6.7相应规定值，评定为合格。表6.7变型车可靠性评价限值专用汽车：根据其使用条件按表6.6、表6.7的相应车型和试验类别结合专用装置要求进行评定。

车

型评价内容重型货车中型货车轻型货车微型货车大、中型客车轻、微型客车轿车专用汽车换装已定型发动机功率和转矩增大10％以上发动机8810101086----传动系8888886----传动系列换一个和一个以上总成发动机8810101086----传动系8888886----转向系结构变更转向系6655656----制动系结构变更制动系101088886----前轴、后桥(壳)结构变更；悬架结构变更行驶系15151512151010----客车车身改型；货车改换驾驶室；底、骨架结构变更车身及附件88881086----专用装置变更专用装置----------------------------8第六章其它的试验设施与试验2)汽车可靠性台架模拟试验利用汽车在道路模拟试验机上进行的模拟道路行驶状况的可靠性试验。通常国内汽车厂家主要用美国产MIS型及德国产Schenck道路模拟试验机进行这类试验。优点：可排除因驾驶员的疲劳等因素对试验结果的影响，并且没有人为造成的偏差，在统一的条件下进行试验；由于试验前对所采集的载荷谱进行了“删小”及“强化”处理，故可在取得与道路行驶试验同样效果的情况下缩短试验时间，节省试验费用。第六章其它的试验设施与试验方法步骤：

(1)载荷谱的采集

载荷谱：表示随机载荷统计特性的图形、表格、数字、矩阵等统称为载荷谱。载荷谱常见的形式有：表明各种不同大小载荷出现次数的载荷频次或累积频次图；表示不同频率下载荷能量分布的功率谱图；表示各级载荷相对频次的直方图等。随机载荷变化过程的统计方法：①功率谱法：给出载荷幅值的均方值随频率的分布，它保留了载荷的全部信息，是一种较精确、严密的载荷统计方法。

第六章其它的试验设施与试验

②计数法：运用概率统计原理，把载荷变化过程中出现的极值(峰或谷)大小及其次数，或幅值(两相邻峰谷间的差)大小及其次数，或穿过某载荷量级的次数进行统计，得到表征载荷量值及其出现次数(频次)关系的载荷频次图。这种统计方法简便易行，数据处理工作量小，所用数据分析仪器简单，便于实时分析。但不够严密、精确，丧失了载荷随频率变化以及各量级载荷发生次序的信息。无论采用何种方法统计载荷谱，首先需获取典型条件下载荷的时间历程，通常选在试验场的可靠性试验路段上进行。(2)编谱编谱就是将上述实测的原始载荷谱编辑成运用于台架上进行道路模拟疲劳试验的期望响应应变历程，目的是为了缩短时间，编辑的主要手段是删小量及强化。

第六章其它的试验设施与试验①删小量：略去低载荷级可加速试验进程，可略去的低载荷级有；幅值小于最大载荷10％的载荷级(计数时执行)；小于1/2疲劳极限的载荷；如果载荷谱服从正态分布，可略去小于1.75σ(σ为载荷幅值分布的标准差)的载荷级。②强化：强化措施是基于疲劳累积损伤理论加速试验进程的有效途径。但强化程度应以零件不发生屈服极限为限。同时应保证强化前后试件的损伤部位及形式不变。③模拟疲劳试验技术——求驱动信号：以Schenck道路模拟试验系统主要由计算机及其软件系统(ITFC)、电子控制系统和液压伺服系统等组成。ITFC技术是实施道路模拟的核心部分，它根据线性系统分析原理，通过系统识别、迭代计算来得到再现控制点期望响应信号的试验驱动信号。第六章其它的试验设施与试验6.2.3极限条件与特殊条件下的可靠性试验

1)极限条件可靠性试验极限条件试验是对寿命试验的一种补充，考核在较短的时间观察汽车承受极限应力的能力。表6.8极限条件可靠性试验举例

项

目目

的说

明砂地脱出试验判断传动系统的强度后轮置于砂槽，前进、后退使汽车冲出泥泞路试验判断驾驶室、车架的锈蚀及橡胶件的损坏泥水深300mm，长50m，泥水槽中行驶急起步试验判断传动系及悬架、车架的强度在平路上及坡路上，拖带挂车，由发动机最大转矩转速急起步，反复操作急制动试验判断制动器、前轴转向系的强度在路面摩擦系数高的混凝土路面上直行及转弯时，以最大强度急制动垂直冲击试验判断悬架、车身的强度汽车以较高速度驶过单个长坡或连续长坡急转向试验考核转向机构的强度以可能的速度、以最大的转向角进行前进、倒退，反复行驶操作空转试验考验传动系的振动负荷原地将驱动桥支起，以额定转速的110％-115％连续运转，传动轴有一定的不平衡量第六章其它的试验设施与试验2)特殊环境可靠性试验这里所讲的特殊环境主要是指特殊的气候环境。在我国，特别的气候条件主要有严寒地区、高原地区和湿热地区。特殊环境试验一般在实际环境下进行，也可以在气候试验室进行。表6.9特殊气候地区的环境因素与可靠性问题地

区主要环境因素主要可靠性问题严寒地区低温冰雪冷起动、制动性冷动液、润滑液、燃油的冻结非金属零件的硬化失败，采暖除霜装置的性能、特殊维修性问题高原地区低气压低温长坡辐射冷却液沸腾、供油系气阻动力性下降起动性能恶化人的体力下降，增加维修困难湿热地区高温

高湿度高辐射(阳光)

雨水

盐雾

霉菌冷却液沸腾

供油系气阻

金属零件的老化、变质、发霉第六章其它的试验设施与试验6.3汽车被动安全性试验6.3.1概述汽车被动安全性研究的根本目的是要在事故中最大可能地避免或减缓对人员造成伤害。实车碰撞试验与真实的汽车碰撞事故情形最接近，其试验结果说服力最强，是综合评价汽车碰撞安全性能最基本的试验方法。其他两类试验都是以实车碰撞的结果为基础，模拟碰撞环境的零部件试验。按照碰撞试验的目的区分，实车碰撞试验大体可以分为以下三类：①由政府法规要求的强制性试验；②由汽车制造厂自己制订的碰撞试验方法；③为消费者提供信息的试验。

第六章其它的试验设施与试验6.3.2人体伤害试验1)人体伤害评价指标

人体伤害的评估可分为将伤害进行分级和对伤害进行定量测定两类。将伤害进行分级是从解剖学的角度出发，根据受伤的位置、伤害的类型和相应的程度来描述伤害，它衡量的是伤害本身，而不是伤害造成的后果。现在最常用的是简略伤害分级AIS(AbbreviatedInjuryScale)，这种分级方法很适合于交通事故中人员伤害程度的确认。简略伤害分级AIS是应用最广泛的伤害分级方法之一，在交通事故处理中普遍采用。AIS将伤害水平分为0~9级，如表6.10所示。

第六章其它的试验设施与试验表6.10AIS分级定义

定量测定人体伤害是在实验室碰撞试验中使用假人评价整车或汽车安全保护系统安全性能的主要方法，主要伤害评价指标有头部伤害指标HIC(HeadinjuryCriterion)、黏性指标VC(ViscousCriterion)和胸部伤害指数TTI(ThoracisTraumalndex)。

AIS伤害程度AIS伤害程度0无伤害5重危1轻伤6死亡(24h之内，因一个致命伤害而死亡)2中伤7死亡(因两个致命伤害而死亡)3重伤(无生命危险)8死亡(因三个及以上的致命伤害而死亡或烧死4重伤(有生命危险)9情况不明第六章其它的试验设施与试验

(1)头部伤害指标定量地评价头部碰撞忍受能力的基础是WanyneState耐力曲线WSTC(WanyneStateToleraiceCurve)，如图6.14所示。图6.14WSTC(WanyneStateToleranceCurve)曲线“有效”加速度

第六章其它的试验设施与试验(2)黏性指标VC(ViscousCriterion)如图6.15所示，当碰撞速度小于3m/s时，挤压变形指标是比较适合的；但碰撞速度提高到30m/s时，则必须同时考虑挤压变形量和挤压变形速度；对于更高速度的冲击(爆炸)，挤压变形速度对伤害显得更重要。

图6.15黏性指标VC的有效范围(6.7)相对挤压变形%变形速度，m/s

变形量，m

躯干的初始厚度，m

第六章其它的试验设施与试验(3)胸部伤害指数TTI(ThoracisTraumaIndex)TTI是用于胸部侧面碰撞时伤害评价的指标，计算TTI所用的加速度从人体的第12根肋骨上测量。

(6.9)(6.8)胸部伤害指数，g用于试验的人体的年龄，岁第4、8根肋骨的侧面加速度峰值，g第12节胸部脊椎骨处的侧面加速度峰值，g用于试验的人体的质量，kg标准人体的质量，75kg对于50百分位男性假人，TTI可简化为：

第六章其它的试验设施与试验2）碰撞试验假人碰撞试验假人(Dummy)又称之为拟人试验装置(AnthropomorphicTestDevices)，是用于评价碰撞安全性的标准人体模型。要求：假人的尺寸、外形、质量、刚度和能量吸收性能与相应的人体十分相似，所以当假人处于模拟的碰撞事故条件下它的动力学相应与相应的人体十分相近。分类：按人体类型分，假人可分为成年假人和儿童假人。按碰撞试验类型分，假人可分为正面碰撞假人和侧面碰撞假人。通常，碰撞假人都是按第50百分位成年男性的身材开发的。

第六章其它的试验设施与试验3）人体伤害试验(1)头部的冲击响应特性头部的冲击响应特性是由一系列的尸体或头从一定的高度自由落下测得的，其中以霍奇森(Hodgson)和托马斯(Thomas)的研究最为成功。他们利用水平角度可调的平台实现自由落下，图6.16为头部的冲击响应特性。

图6.16头部冲击响应特性

颅骨不产生裂纹的区域颅骨产生裂纹的区域

第六章其它的试验设施与试验(2)面部的机械特性面部结构对头部冲击响应特性的影响应该受到足够的重视。头部伤害研究的基本目的是防止脑部严重受伤。面部机械特性与外层软组织及14根面骨有密切的关系。生物力学的研究则侧重在颊骨、下颌骨和上颌骨等主要面骨上，其目的在于获得以力来表示的允许值，因此，多少试验结果并非用力与变形特性来表示。霍奇森(Hodgson)用装有传感器的尸体头部进行过一系列的面部机械性测定，以载荷作用于颊骨或颊骨弧，对于颊骨静载高达890N，对于颊骨弧高达890N。结果表明颊骨的刚度为4939N/m，颊骨弧为1734N/m。第六章其它的试验设施与试验(3)颈部的动力学特性汽车碰撞中，多是由头部加速度引起的惯性载荷造成的颈伤，因此，颈部响应自然地被集中在研究惯性载荷对其他影响上。默茨(Mertz)等人的数据被认为是最符合实际情形的。图6.17和图6.18分别为颈部相对于身躯向前弯曲和向后弯曲的特性曲线。数据以带状形式表示，图6.17中两实线之间的带状表示颈部弯曲时在颈部基面处的水平速度变化值为9.75±1.5m/s，图6.18中为6.71±1.5m/s。试验时假人身躯应牢固在刚性座椅上，受载冲击时不得转动。试验前假人颈部的纵向轴线与颈一身躯连接处的夹角为25º，头部的前后轴线保持水平。

第六章其它的试验设施与试验图6.17颈部弯曲特性(前弯)图6.18颈部弯曲特性(后弯)第六章其它的试验设施与试验图6.19第5百分位女子胸部撞击响应曲线图6.20第50百分位男子胸部撞击响应曲线冲击速度为6.71m/s

冲击速度为6.71m/s

冲击速度为4.27m/s

冲击速度为4.27m/s

第六章其它的试验设施与试验图6.21第95百分位男子胸部撞击响应曲线图6.22胸部撞击试验示意图第六章其它的试验设施与试验6.3.3实车碰撞试验

1)实车碰撞试验设备一个较为完善的实车碰撞实验室应包括：碰撞区、牵引系统、浸车环境室、照明系统、假人系统、假人标定室、测量分析室及车辆翻转台等。如图6.23所示为日本汽车研究所(JARI)的实车碰撞实验室。

图6.23实车碰撞试验室(日本JARI)第六章其它的试验设施与试验(1)固定壁障固定壁障设置在碰撞区的正面碰撞试验区域。按照SAEJ850推荐，固定壁障表面至少宽3m、高1.5m，壁障表面垂直与壁障前的路面，且覆盖一层19mm厚的胶合板，壁障尺寸和结构应足以限制其表面变形量，使其小于车辆永久变形量的1％。在日本标准JISD1060---1982中规定，要求壁障宽3m、高1.5m、厚0.6m，质量不低于70t。(2)移动壁障侧面碰撞和追尾碰撞是采用移动壁障对停放在碰撞区域中的试验车辆实施碰撞。移动壁障如图6.24所示。移动壁障的质量、碰撞表面结构根据不同的试验要求而不同。FMVSS208标准规定，移动壁障重1814.4kg，碰撞面为刚性平面的移动壁。FMVSS214和ECER95规定移动壁质量为该地区使用车辆的平均质量，移动壁前端是由蜂窝状铝材制成的吸能壁障。第六章其它的试验设施与试验(3)牵引系统牵引系统是将试验车辆或移动壁障由静止加速到设定的碰撞初速度的装置。实车碰撞试验牵引系统应满足以下几点要求：①准确的速度控制；②对于放置假人的试验车辆，为了防止加速过程中假人姿态发生变化，加速度不能大于0.5g，一般制0.2~0.25g；③具有导向和脱钩装置，导向装置确保试验车沿设定的轨道运动，脱钩装置用于实现牵引系统与碰撞车辆脱离，以确保碰撞车辆处于自由状态下发生碰撞。图6.24移动壁障第六章其它的试验设施与试验(4)照明系统在试验中，为了分析汽车的变形形态、了解假人的运动状态，必须采用多台高速摄影(摄像)机拍摄试验过程，因此在碰撞区设有专用的照明设施，如图6.25。图6.25照明系统布置图第六章其它的试验设施与试验2)正面碰撞试验统计表明，现在的交通事故中正面碰撞事故是最常见且造成乘员伤害最多的事故形式。表6.11列出了美国、日本和欧洲的正面碰撞法规试验的概况。我国的标准法规：GB／T11551—89《汽车乘员碰撞保护》标准。CMVDR294《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》。第六章其它的试验设施与试验表6.11正面碰撞法规试验概况法规名称／法规号FMVSS208(美国)TRAIS11—4—30(日本)ECER94(欧洲)碰撞形态碰撞速度48.3km/h50km/h50km/h试验车质量空车质量+行李+假人(2个)空车质量+假人(2个)空车质量+假人(2或3个)试验假人HybridⅢ第50百分位男性HybridⅡ或HybridⅢ第50百分位男性HybridⅢ第50百分位男性安全带不系安全带系安全带系安全带座椅位置中间位置可适当向后调节中间位置评价指标头部(HIC)≤1000≤1000≤1000胸部(3ms)≤60g≤60g------胸骨挤压变型量≤76.2mm≤76.2mm≤