汽车试验学 第2版 课件 第七章 汽车整车性能试验

1第七章汽车整车性能试验有相当多的内容布置为自学，一定要认真完成。试验标准问题：“出发点和定位”

P167建议多查阅试验标准，学习、研究、思考第一节通用试验条件自阅第二节动力性试验以汽车理论未做项目为主一、底盘测功试验底盘测功的概念：测量驱动轮的输出功率（或驱动力）。底盘测功机（转鼓试验台）的构造和原理参见P85测试工况：节气门全开、最高挡、三个速度P170需注意的要点：新车散热功率测定值的影响因素第七章汽车整车性能试验2二、滑行试验整车性能试验的首做项目目的：滑行阻力、传动效率可以在测功机上进行，注意标准值不同P171三、最低稳定车速试验含义、目的、基本操作P172

两个“最低稳定车速”P173四、爬坡试验1.爬陡坡试验（1）坡路实测法坡路的要求基本操作特点

（2）负荷拖车法自主拓展建议查阅《GB/T12539-2018汽车爬陡坡试验方法》，理解“变动载荷或档位确定最大爬坡度”的方法2.爬长坡试验基本自阅

其本质—“长时间、大负荷”能力最高车速试验和加速试验自阅建议查阅《GB-T12544-2012汽车最高车速试验方法》和《GBT12543-2009汽车加速性能试验方法》（关注起步工况）第七章汽车整车性能试验3第三节燃料经济性试验一、概述等速与多工况试验标准。课后自学二、试验项目3项主要是等速和多工况循环。（NEDC已略显过时）三、数据结果的处理（不要求掌握具体的计算公式）1.重复性检验理论依据：增大重复测量次数可以提高测量结果的精密度。

商用车和乘用车的具体公式不同。2.数据的校正校正至标况四、测量方法直接法（油耗仪）与间接法（碳平衡法）碳平衡法P180

结合汽车理论，并查阅相关标准。需完成课程作业。第七章汽车整车性能试验燃料经济性试验——碳平衡法碳平衡法基本原理是：排气中的碳元素完全来自燃油，分析排气成分，根据其中各种含碳化合物的数量，推算燃油消耗量。（这种思想类似于检测发动机的混合气质量时，不直接测量进入发动机气缸的空气和燃油量，而是通过排气中一氧化碳或二氧化碳的含量来推算空燃比。）测量时，将排气采集装置安装在被试汽车排气管的开口处，连接部位安装固定好，不能有任何排气泄漏。采集分析所需的排气量（100L左右）

基于物质守恒定律：物质不会凭空产生，只是从一形态转换成另一种形态了。米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫（1711.11.19-1765.4.15），俄国百科全书式的科学家、语言学家、哲学家和诗人，被誉为俄国科学史上的彼得大帝。提出了“质量守恒定律”的雏形。燃料经济性试验——碳平衡法燃料经济性试验——碳平衡法燃料经济性试验——碳平衡法8第四节排放性试验排放包括：排气、曲轴箱污染物、燃油蒸发污染物一、排气污染物：CO、HC、NOx和碳烟等二、污染物排放量的表示方法P182

主要区别在于“分母不同”三、排气污染物的取样方法认真阅读并拓展，需完成课程作业四、排气污染物的检测原理（理化方法）

√1.一氧化碳：不分光红外分析法（下页）

电容式传感器2.碳氢：氢火焰离子分析法3.氮氧化物：化学发光分析法

四气体与五气体分析仪感兴趣了解4.烟度滤纸式烟度和不透光烟度（下页）五、排气污染物的试验方法（操作与工况）自阅了解1.汽油车怠速法、双怠速法和工况法2.柴油车稳态法（仅适用于台架试验）非稳态法包括自由加速法和加载减速法一般了解第七章汽车整车性能试验排放性试验——汽车排气污染物的主要成分及危害

一氧化碳COCO是燃料燃烧氧化不充分的产物，是汽油机排出的主要有害成分。柴油机的CO排放量相对较少，约为汽油机的1/10~1/5。CO是无色无味的气体，人吸入后和血液内的血红蛋白迅速结合，妨碍血红蛋白的输氧能力，引起头晕、头痛和恶心等中毒症状，严重时会导致死亡。排放性试验——汽车排气污染物的主要成分及危害

2.碳氢化合物HCHC不是单一种物质，而是许多种由碳元素和氢元素构成的化合物的总称，也就是化学中的“烃”。HC是燃料燃烧不彻底、剩余燃料分解出来的产物，汽油机的HC排放比柴油机高很多。较高浓度的HC会引起人头晕和恶心等中毒症状。排放性试验——汽车排气污染物的主要成分及危害

3.氮氧化物NOx发动机在大负荷、高温富氧的条件下工作时，少量氮气N2会被氧化成NO和NO2，在排气管排出时大部分NO又被氧化成NO2。NOx主要指的就是排气中的NO和NO2。NOx既是汽油机也是柴油机的主要污染物。NOx随氧化程度的不同而呈白色、黄色或暗褐色。其中，NO2有剧烈的毒性和刺激性。而且碳氢化合物HC和氮氧化物NOx混合后在强紫外线照射下，会形成极具刺激性的“光化学烟雾”。1943年洛杉矶光化学烟雾事件排放性试验——汽车排气污染物的主要成分及危害

4.碳烟(微粒PM)碳烟是燃料不完全燃烧而产生的固体颗粒物，主要是多孔性碳粒，有白色、蓝色和黑色等不同颜色。由于可燃混合气形成方式以及燃烧机理的不同，柴油机的碳烟排放量比汽油机大得多，可达30~80倍。碳烟及其吸附物对人的呼吸系统有刺激和毒害，同时黑色碳烟还会妨碍驾驶员和行人的视线，破坏环境美观。排气中还有少量硫氧化物（如，二氧化硫SO2，是造成酸雨的主要物质）和醛类化合物，也属于对人体有害的污染物。氯氟烃等物质则会破坏大气臭氧层。另外，排放中含量最多的气体是二氧化碳CO2，二氧化碳本身对人体无害，但是“温室效应”理论认为二氧化碳属于温室气体，会导致地球变暖以及一系列宏观环境问题，因此汽车排气中的二氧化碳量也日益受到人们的关注。13→第七章汽车整车性能试验14课程作业2收集并查阅我国现行车辆燃油经济性的相关测试标准与资料，掌握碳平衡方法测量车辆燃油经济性所涉及的术语与定义、试验条件、试验方法与计算步骤相关知识。①撰写不少于1000字综述报告一份。②利用所总结的碳平衡法知识完成如下试验数据算例。数据如下：以碳平衡方法测量某汽油车燃油消耗量，本次试验行驶距离为10km，共测得稀释排气容积为51961L（已换算至标准状态），测得稀释排气样气中HC为92ppm，CO为470ppm，二氧化碳体积分数为1.6%，稀释空气样气中HC为3.0ppm，CO为0ppm，二氧化碳体积分数为0.03%。（设标准状态下：汽油密度为0.725kg/L，HC密度为0.619g/L，CO密度为1.25g/L，二氧化碳密度为1.964g/L）。求该次试验的燃油消耗量（单位为km/L或L/100km均可）第七章汽车整车性能试验15第五节噪声试验噪声及其分类自阅了解一、声音的物理评定各种“级”的概念声压级为重点测量仪器与试验项目P190二、车外噪声试验基本操作：场地和仪器布置、背景噪声、测试工况数据平均问题P191三、车内噪声试验现场要求

测量点的选择

测试工况的选取四、驾驶员耳旁噪声试验工况不同于定置车内噪声试验五、喇叭声级试验自阅，一般性了解第七章汽车整车性能试验16第六节制动性试验不同车型标准不同一、制动性的道路试验1.磨合试验

了解磨合试验的总体次序。2.冷态制动效（性）能试验结合汽车理论，掌握。3.制动器热衰退试验重点掌握“衰退率”，了解试验原理

也有“反过来”的标准规范：保持？恒定，测量？的变化。二、制动性的台架试验（不是“制动器试验台”）1.滚筒式，又包括反力式和惯性式。自阅，基本了解原理建议思考P195“为了能测得车轮的最大制动器制动力…”2.平板式重点掌握其优点、结构与原理（下页）第七章汽车整车性能试验17制动器制动力等于（条件？）地面制动力等于车轮施加于平板的切向力Fxb等于（近似？）拉力传感器6受力第七章汽车整车性能试验18第七节操纵稳定性试验操纵稳定性的评价指标体系复杂，试验项目较多。“三类”P196一、稳态回转试验思考：是否必须“角阶跃输入”？—查阅标准

连续加速法

定转向盘转角法

变侧向加速度法稳定车速法分类体系定转向半径法

固定侧向加速度法1.定转向盘转角法结合汽车理论，了解两种方法2.定转向半径法掌握下页3.固定侧向加速度法了解其原理公式及图见下页回顾：汽理实验是如何确定半径的？第七章汽车整车性能试验19第七章汽车整车性能试验20思考：为什么要“固定侧向加速度”？—有关理论建立在“线性二自由度汽车模型”基础上，忽略了若干实际存在的因素。同样的侧向加速度，是“公平的条件”，令那些实际起作用的因素（如侧倾）都一样，则以曲线评价是可靠的。定转向半径法固定侧向加速度法吉大版As

P198印刷第七章汽车整车性能试验21二、转向盘角阶跃输入下的瞬态响应试验（阶跃输入）了解若干要点预选车速直线行驶，向一侧靠紧转向盘“快速”转动转向盘转向盘预选位置“按稳态侧向加速度值确定”P198向左、向右均测量整理曲线第七章汽车整车性能试验22三、转向盘转角脉冲输入试验自阅，下次课研讨掌握测试目的：确定汽车横摆系统的频率响应特性。（回顾：窗函数理论、谱密度分析求解系统的频响特性）且要求阻尼比尽可能小，所以试验车速较高P199。第七章汽车整车性能试验23三、转向盘转角脉冲输入试验自阅，下次课研讨掌握测试目的：确定汽车横摆系统的频率响应特性。（回顾：窗函数理论、谱密度分析求解系统的频响特性）研讨：为什么可以采用转角脉冲输入试验测试频率响应特性？走不通的路：从微分方程出发，例如汽理式（5-20）走不通的原因：汽车理论P218-219的解释；汽车试验学的解释P24有点笨的路：“逐点标定”汽理P219简便而科学的方法：转向盘转角脉冲输入试验。通过该试验，实现：一次性输入各种频率的正弦信号；“窗函数的延拓思维”P161以输出—输入关系表达系统特性“谱密度分析的应用”P163第七章汽车整车性能试验24四、转向回正性试验自阅“撒手”试验力阶跃输入的瞬态响应试验低速与高速五、转向轻便性试验自阅操舵力试验4种国标要求“低速大转角试验”4种“8字形”路线，一般采用双纽线。六、蛇行试验属于闭环模型。有时采用主观评价掌握：客观评价的若干指标P203研讨：到底是不是“峰值”？（教材有、标准无）拓展：以“绕桩实验”等为关键词，课后搜索、观看视频，增进感性认识第七章汽车整车性能试验25第八节平顺性试验一、试验思想和评价指标1.“车速特性”理论分析与设计：路面和车速不变，平顺性取决于车辆。试验环节：车辆和道路不变，平顺性是车速的函数。2.评价指标与方法传统—“三个界限”课后拓展现代—加速度均方根值、（综合）总加权加速度均方根值等复习：汽车理论；拓展学习：GB/T4970-2009《汽车平顺性试验方法》加速度指标这是GB/T4970-2009《汽车平顺性试验方法》推荐的平顺性结果表达。就是要在不同车速下进行试验，测量“加速度指标”。

那么，这个“加速度指标”是……第七章汽车整车性能试验26第八节平顺性试验一、试验思想和评价指标3.试验方法随机输入与脉冲输入道路行驶试验（固有频率和阻尼比等的测试，划入汽车行驶系试验。建议复习汽车理论P217—下页）二、测试系统复习第二章相关知识点三、随机输入行驶试验—车速特性的测定车速的选择P205：至少有常用车速、低于常用车速和高于常用车速在内的三种。测点布置与加权计算：汽车理论、GB/T4970-2009《汽车平顺性试验方法》四、脉冲输入凸块设计：车速的选择P206：10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h和60km/h。取响应量最大值作为定量评价，该最大值也随车速变化。h在60mm、90mm和120mm中根据车型选取，B保证大于车轮宽度。第七章汽车整车性能试验27基本原理：系统在初始扰动下做有阻尼衰减振荡，其时间响应包含了固有频率和阻尼信息。汽车试验学课程实验：悬架系统特性的测定P217第七章汽车整车性能试验28第九节通过性试验略

含义和研究范围理论研究的局限性采用比较试验试验项目建议拓展《GB/T12541-1990汽车地形通过性试验方法》第十节汽车可靠性试验的基本理论一、基本理论重点掌握：可靠度、四类故障、故障率、可靠寿命二、可靠性分析中常用的理论分布模型“故障率（故障分布密度）的高低在时域上的分布特性”P2101.指数分布—最常用，适用于复杂机械系统或者电路“无记忆性”2.威布尔分布—适用于疲劳和磨损失效（3.正态分布—适用于应力和强度问题）三、快速可靠性试验的基本原理增大应力法浓缩应力法四、可靠性行驶试验的要点自阅台架试验与路面谱P215第七章汽车整车性能试验29第十节汽车可靠性试验的基本理论一、一些基本概念和基本理论重点掌握：可靠度、四类故障、故障率、可靠寿命可靠性：产品在规定的条件下、在规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性定义包含了四个要素：产品、条件、时间和功能。可靠度：可靠性的定量表达，即产品在规定的条件下、在规定的时间内，完成规定功能的概率。R(t)=P(T>t)其中，T为产品能在其内完成规定功能的时间，是一个随机变量；t为规定的时间。1、可靠性与可靠度第七章汽车整车性能试验30概念：产品不能完成规定的功能，就是不可靠，对于可修复产品来说称“故障”、对不可修复产品来说就是“失效”。汽车故障的四个（分类）级别：第1类故障—致命故障第1类=20*第3类第2类故障—严重故障第2类=5*第3类第3类故障—一般故障第3类=1*第3类第4类故障—轻微故障第4类=0.4*第3类2、故障（失效）及其分类第七章汽车整车性能试验31概念：又称不可靠度或失效度，是产品在规定的条件下和规定的时间内，丧失规定的功能而发生故障的概率。概念：故障分布密度函数是累计故障概率的变化率，也就是累计故障概率对时间的一阶导数，是故障在时间域上的分布信息。概念：工作到某时刻t尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。

3、累计故障概率

4、故障分布密度

5、故障率第七章汽车整车性能试验32概念：可修复产品两次相邻故障之间的平均工作时间。概念：不可修复产品故障前工作时间的平均值。概念：当给定可靠度时，所对应的产品工作时间

。中位寿命：就是产品可靠度为0.5所对应的工作时间，也就是同一批样品中刚好失效了一半、还有一半能完成规定功能的时间。6、平均故障间隔时间MTBF7、平均无故障时间MTTF8、可靠寿命第七章汽车整车性能试验33二、可靠性分析中常用的理论分布模型“故障率（故障分布密度）的高低在时域上的分布特性”1.指数分布—最常用，适用于复杂机械系统或者电路“无记忆性”概念：故障率为常数，适用于复杂机械系统或者电路。是汽车可靠性分析中最常用的寿命分布函数，适用于汽车或发动机的可靠性试验中对故障间隔时间的预测。2.威布尔分布—适用于疲劳和磨损失效概念：威布尔分布的故障分布密度函数为m为形状参数；γ为位置参数；t0为尺度参数；t是到出现故障位置的时间，是该函数的自变量。（3.正态分布—适用于应力和强度问题）第七章汽车整车性能试验34三、快速可靠性试验的基本原理增大应力法浓缩应力法四、可靠性行驶试验的要点自阅台架试验与路面谱评价指标故障频次首次故障里程实际行驶里程试验平均车速故障修理时间维护时间障修理费用维护费用…可靠度故障率当量故障数…第七章汽车整车性能试验35第十一节新能源汽车整车性能试验“新能源汽车”指电动汽车。（包括BEV、HEV、FCEV。）一般性的术语和条件等P215，自阅。重点掌握若干概念和试验方法。30分钟最高车速P215

及其试验方法P217

思考：为什么不探索真正的“最高”（对比油车）？

建议查阅2019年财政部《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》和2016年四部委的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》等。爬坡车速P215及其试验方法P218

查找M、N类汽车的概念

思考：如何“5）确定试验车辆能够达到并能持续行驶1km的最高稳定车速”？本质仍是“平均车速”续驶里程

认真学习，结合课程实验

理解“能连续行驶的最大距离”（GB/T18386.1-2021）4.电磁兼容性P231自阅第七章汽车整车性能试验一、电动汽车动力性能试验方法1.纯电动汽车动力性能试验方法

右图：爬坡性能测试（图源网络）试验项目30分钟最高车速试验坡道起步能力测试爬坡车速试验加速性能试验蓄电池40%放电蓄电池完全放电最高车速试验（50-80）km/h加速性能（0-50）km/h加速性能（0-30）km/h加速性能（3