《汽车试验技术》-第3章

3.1发动机性能试验3.1.1发动机主要性能参数测量1.转矩测量发动机转矩用测功机测量。通过轴承支撑在支架上的测功机外壳，当受外力作用时能自由回转，从而带动装在外壳上的力臂摆动，使与力臂连接的载荷单元受到力的作用，由此测量出作用在外壳上的转矩，见图3一1。发动机转矩(Te)的计算式为Te=Fe.D式中Fe—作用在载荷单元上的力;D—力臂长度。2.转速测量转速测量装置用于测量发动机转速并进行特性控制，提供用于计算功率的转速信号，见图3一2。下一页返回3.1发动机性能试验测功机的磁电式转速计的测速齿盘和磁电传感器分别装在转轴和支架上，并使传感器与齿盘齿顶保持2一4mm的间隙。两者间有相对运动时，轮齿的凹凸引起磁路中磁阻变化，使通过线圈的磁通量发生强弱交替变化，从而在线圈中感应出交流电动势，产生脉冲信号。若发动机的转速为n，齿数为:，则脉冲信号的频率为f=nz/603.燃油消耗率测量燃油消耗率是发动机燃料经济性的主要指标，其计算式为

式中ge—燃油消耗率，g/(kW·h);QT—发动机在单位时间内的耗油量，kg/h;pe—发动机的有效功率，kW测量口T的方法有容积法、质量法和流量法等。上一页下一页返回3.1发动机性能试验3.1.2发动机主要性能试验根据《汽车发动机性能试验方法》(GB/T18297-2001)、《汽车用发动机净功率测试方法》KGB/T17692-X999)和《汽车发动机可靠性试验方法》KGB/T19055-2003)，发动机性能试验的项目主要包括速度特性试验、负荷特性试验、万有特性试验、机械损失功率试验、发动机可靠性试验、启动试验、怠速试验、各缸工作均匀性试验、机油消耗量试验和活塞漏气量试验等。1.发动机速度特性试验发动机速度特性试验用于评定发动机在全负荷或部分负荷下的动力性、经济性和排放性能。进行速度特性试验时，节气门全开。在发动机工作转速范围内，顺序调节测功机负荷，改变发动机转速。上一页下一页返回3.1发动机性能试验测量应不少于8个稳定工况点，应均匀分布在发动机转速范围内，且包括最大转矩点。试验过程中，测量各稳定工况点转速、转矩、燃油消耗量，计算功率和燃料消耗率;测量进气状态、空气消耗量、排气烟度、噪声、排气温度、点火或喷油提前角和进气管真空度等参数。必要时将节气门开度保持在某一位置进行试验，测出部分负荷条件下的转矩、转速及有关参数。根据测量结果，绘出有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率随发动机转速变化的曲线，即发动机速度特性曲线，见图3一3。2.发动机负荷特性试验负荷特性试验用于评定发动机在规定转速下不同负荷时的经济性。进行试验时，发动机在额定转速50%一80%范围内的某一转速下稳定运转，逐渐增大节气门开度直至节气门全开，使发动机负荷由小负荷逐渐增大至全负荷。上一页下一页返回3.1发动机性能试验在发动机工作负荷的变化范围内，适当分布8个以上的稳定工况点进行测量，测出进气状态、转速、转矩、燃料消耗量和进气管真空度等，绘出负荷特性曲线，见图3-4。3.发动机万有特性试验将发动机转速、功率、转矩和燃油消耗率绘制在一幅曲线图上，表示发动机在整个工作范围内主要参数之间的相互关系，用于确定发动机最经济的工作区域，即发动机万有特性，见图3-5。发动机万有特性曲线由多条负荷特性曲线或部分速度特性曲线的数据绘制而成，为了使曲线图准确，曲线数应不少于10条，曲线条数越多，万有特性曲线图越准确。4.发动机机械损失功率试验发动机的摩擦副在运动过程中会产生摩擦阻力，形成功率损失。机械效率用于评价机械摩擦损失的大小。上一页下一页返回3.1发动机性能试验(1)单缸熄火法。当关断发动机某缸后，立刻调整测功机，以恢复发动机转速，测出发动机功率下降值。假定发动机总的机械损失不变，该值与不工作的汽缸发出的指示功率应相等。对各缸分别进行相同操作，各缸功率下降值之和则为发动机的指示功率。再根据发动机的有效功率，求出机械效率。(2)油耗线法。进行负荷特性试验时，选多个低负荷燃油消耗量测量点。绘制负荷特性曲线时，将油耗线延长至与功率坐标相交，见图3-6，此时交点到坐标原点的负值即为摩擦损失功率。该方法适用于空载条件下的摩擦损失测评，加载测试时功率损失会加大。上一页下一页返回3.1发动机性能试验(3)倒拖法。在电力测功机试验台上，使发动机在给定工况下稳定运转，当冷却水、机油温度到达正常值时，立即切断对发动机的供油(柴油机)或停止点火(汽油机)，由电力测功机倒拖发动机运转到同样转速，维持冷却水和机油温度不变，由此测出的倒拖功率，即发动机在该工况下的机械损失功率。倒拖法测定汽油机机械损失时，误差较小，而且简便，还可通过分解发动机，测量每一对摩擦副的摩擦损失功率，为了解发动机摩擦损失的根源和降低摩擦损失提供依据。《汽车发动机性能试验方法》(GB/T1829-2001)规定机械损失功率试验采用倒拖法，主要针对能应用电力测功机的中、小型发动机。上一页下一页返回3.1发动机性能试验(4)示功图法。运用示功器获取汽缸的示功图，计算出指示功率，由测功机和转速计读数计算出发动机的有效功率，从而得到机械损失功率。该方法在真实的试验工况下进行，但试验结果的准确度取决于示功图测录的准确程度。5.发动机可靠性试验发动机可靠性试验分零部件可靠性试验和整机可靠性试验。零部件可靠性试验主要有活塞快速磨合试验、活塞可靠性试验、缸套冷态磨损试验、缸盖热变形试验、配气部件的快速疲劳试验等。整机台架可靠性试验主要有交变负荷试验、混合负荷试验、全速全负荷试验、冷热冲击试验等。试验需要同型号的A和B两台发动机。进行发动机可靠性试验之前，发动机要进行磨合、维护与调整。上一页下一页返回3.1发动机性能试验可靠性试验进行过程中，应对发动机进行日常维护;记录有关参数、故障内容与排除时间、维护内容与所用时间、更换的零件及损坏情况等;绘制运行持续时间与相关测量参数的关系曲线。用机件磨损及损坏情况、动力性下降及燃料经济性恶化程度、机油消耗量及活塞漏气量变化、排放变化以及故障平均间隔时间等对可靠性试验结果进行评价。发动机可靠性试验按发动机装车类别进行，试验规范与运行持续时间见表3一1。上一页返回3.2离合器试验3.2.1盖总成试验1.盖总成分离特性试验将盖总成按技术要求固定在代用飞轮上，中间装有相当于从动盘总成夹紧厚度的垫块，该装置放于测量台中心，见图3一10。操纵加载装置使代用分离轴承行程达到规定的最大分离行程，进行10次后，分离杆(指)预加规定载荷，将百分表或位移传感器调零;以适当的行程增量使离合器分离，直至达到最大分离行程为止;再以相同的行程增量使离合器接合，直到恢复零位。记录分离和接合时与分离行程相对应的载荷及压盘位移，绘制出分离特性曲线。下一页返回3.2离合器试验2.盖总成负荷特性试验将离合器置于图3一11所示的测量装置中心，安装百分表或位移传感器，使其与压盘或与压盘摩擦表面接触的专用位移测量架相接触并调零。对压盘施加载荷，使压盘移动1mm左右，取出垫块，然后减载至百分表复零。再继续减载，直至卸掉全部载荷，记录压盘从零位到全部卸掉载荷时的移动量(入)。重新调整仪表，以适当的压盘位移增量对压盘加载，对于螺旋弹簧离合器，加载至入超过2.5mm，对于膜片弹簧离合器，加载至入超过底谷点位置1mm，然后减载至卸掉全部载荷。记录压盘上载荷随压盘位移变化的数值，绘制负荷特性曲线。根据曲线确定离合器最大分离力，对应规定分离行程的压盘最小升程和工作压紧力，对离合器动力传递性能、操纵轻便性与分离彻底性进行评价，确定离合器是否满足设计要求。上一页下一页返回3.2离合器试验3.2.2从动盘总成试验1.从动盘总成轴向压缩特性、夹紧厚度及平行度测定试验该试验用于测定从动盘总成在规定的压紧力作用下的夹紧厚度、平行度及轴向缓冲变形量与压紧力之间的关系，并将测量结果与产品图纸或有关规定的技术要求进行比较，确定被试离合器从动盘总成是否符合要求。试验装置见图3一12。按工作压紧力压缩从动盘总成数次，直至轴向压缩量读数稳定。施加规定的预载荷，然后开始测量。对从动盘总成加载，直至从动盘总成上的载荷达到规定的工作压紧力，记录轴向压缩量和对应的垂直压力。同时测量上下夹板间沿圆周均布3点处的距离，其平均值为从动盘总成的夹紧厚度，最大值与最小值之差即平行度。以同样方法减载，直至载荷为零，记录轴向压缩量和对应的垂直压力，绘制压缩特性曲线。上一页下一页返回3.2离合器试验2.从动盘总成扭转特性测定试验该试验确定扭转减振器的扭转刚度和阻尼转矩，用于判断其减振性能对车辆振动噪声的影响。扭转特性试验装置见图3一13。将从动盘总成装到试验台与之对应的花键轴上，夹紧摩擦衬片。安装转角指针或角位移传感器，使之随盘毅一起转动并处零位。对盘毅施加转矩，转动盘毅，直到与限位销接触为止。卸载至零，反向加载，直到与另一侧限位销接触为止，重复上述步骤两次。在加载与卸载过程中，需记录转角与扭转力矩的对应数值，同时在零位置检查并调整转角及转矩。绘制扭转特性曲线，并确定减振器极限转角下的极限力矩，规定转角处的摩擦阻尼力矩，规定转角范围的扭转刚度，对应发动机最大转矩的转角。上一页下一页返回3.2离合器试验3.2.3离合器总成试验1.离合器耐高速试验该试验用于测定规定转速下离合器工作的可靠性或测定连续加速时离合器的破坏转速。离合器高速试验台有两种形式，即加速度可调整控制装置和升温控制的离合器从动盘总成高速试验台，试件均封闭置于破坏舱内。将盖总成装在代用飞轮上，使之处于压紧状态并经动平衡放入封闭破坏舱内，启动并加速被试件，以达到规定转速或连续加速至破坏转速时进行试验。将从动盘总成装在试验台的心轴上，待破坏舱内温度达到规定值，保持5min，启动并加速被试件，达到规定转速或连续加速至破坏转速时进行试验。试验结果按技术要求或图纸规定的指标进行评价。上一页下一页返回3.2离合器试验2.离合器热负荷测定试验该试验用于模拟汽车起步工况下，确定离合器平均结合一次的滑磨功及连续起步时的发热情况。离合器的滑磨功越大，其摩擦副的发热和磨损越严重。离合器综合性能试验台见图3一14，在压盘表面中心处，距工作表面(0.510.1)mm，埋装热电偶或其他感温元件。3.离合器摩擦力矩测定试验离合器从动盘的摩擦特性、离合器盖总成的工作压紧力和离合器尺寸影响离合器抗滑性能。离合器摩擦力矩测定试验分为静摩擦力矩测定试验和滑动摩擦力矩测定试验。测量离合器静摩擦力矩时，离合器在试验台上处于接合状态，将主(或从)动部分固定，对从(或主)动部分缓慢施加扭转载荷，测量并记录离合器开始打滑时的力矩。上一页下一页返回3.2离合器试验测定离合器滑动摩擦力矩时，从动盘总成固定不动，盖总成旋转，开始强制滑磨循环，直到摩擦表面温度升至300℃，记录50℃,100℃,150℃,200℃和300℃时的滑动摩擦力矩。绘制滑动摩擦力矩随温度变化的关系曲线，计算250℃时单位面积的滑动摩擦力矩4.离合器防拈着性能试验离合器防戮着性能试验用于测定离合器总成在恒温、恒湿环境中放置一定时间后，在压紧元件无作用的状态下，离合器主、从动部分之间的分离力或分离转矩，以评价离合器的防锈蚀和抗戮着性能。将离合器盖总成、从动盘总成及飞轮装成实车状态，垂直放入已调整好的恒温、恒湿箱内锈蚀12h，再置于大气中12h，重复上述过程两次。再将试件平放，固定飞轮，旋松盖总成与飞轮间连接螺栓，消除压紧力(螺栓仍在飞轮上)，对从动盘毅施加转矩，使从动盘相对压盘和飞轮摩擦表面开始转动的力矩，即分离转矩。上一页返回3.3变速器试验3.3.1机械变速器试验《汽车机械式变速器总成台架试验方法》(QC/T568.1-2010)中规定了机械变速器的技术条件和台架试验方法。1.变速器传动效率试验(1)试验方法。在发动机由1000r/min到最高转速范围内均匀地取5种转速，其中包括发动机最大转矩点转速，其控制精度为±5r/min，测量精度为±1r/min;输入转矩为发动机最大转矩的50%,100%，转矩控制精度为12%，测量精度为10.5%;油温控制在40℃±5℃,60℃±5℃、80℃±5℃和100℃±5℃范围内，油温测量精度为±1℃;试验按变速器挡位由低到高的顺序，结合转速、转矩和油温等要求依次测定。下一页返回3.3变速器试验(2)试验结果处理。①按测量结果绘制各挡在各种温度下的传动效率与转速、转矩之间的关系曲线。②变速器3,4,5挡的效率，按温度为80℃、发动机最大转矩点转速和最大转矩条件下测得的传动效率评价，变速器综合效率以被试变速器的3,4,5挡传动效率平均值表示。2.变速器噪声试验变速器运转时，由于载荷、摩擦及冲击等造成变速器各种零件发生振动而产生噪声，其噪声大小取决于变速器的设计结构参数、制造质量、零件材料及润滑油品种、使用条件等。(1)试验方法。试验要求在半消声室或本底噪声和反射声影响较小的试验室内进行。在非半消声室内进行试验时，应使测量场地周围2m之内不放置障碍物，且测量试验台与墙壁之间的距离不小于2m。上一页下一页返回3.3变速器试验测量变速器噪声之前，先测量本底噪声。在变速器的上、左、右、后四处布置声级计或话筒，试验台按表3一3规定转速测得的噪声即为本底噪声。(2)试验数据处理。①使用A计权网络。②对于声级计，当使用“快”挡或“慢”挡时，若表头指针摆动小于3dB时，应取上、下限读数的平均值。当使用“慢”挡，指针摆动大于3dB时，应取上、下限读数的均方根值。③当各测点的噪声值与该点的本底噪声值之差小于3dB时，该测量值无效;等于3-10dB时，按表3一4修正。④以4个测点中最大读数并经修正后的值作为各挡噪声值。上一页下一页返回3.3变速器试验3.变速器动态密封试验(1)试验方法。将变速器置最高挡或倒挡，启动变速器试验台，使变速器输入转速为发动机最高转速。变速器的旋转方向和车辆前进时的旋转方向一致。按表3一5条件完成5个循环。(2)试验结果处理。记录油封及其周围是否渗油。若不渗油，则变速器动态密封合格。4.变速器静扭强度试验(1)试验方法。变速器输出轴固定，输入轴转速不超过15r/min;输入轴和输出轴只承受转矩，不允许有附加的弯矩作用;变速器的轮齿受载工作面与汽车行驶工况相同。上一页下一页返回3.3变速器试验试验时，将变速器置于某一挡位，开机加载，直至损坏或达到规定的转矩为止，记录出现损坏时或达到规定转矩时输入轴的输入转矩及转角。若试验过程中出现轮齿折断，转过120“后再试验，一个齿轮测3点，取其平均值。(2)试验数据处理。变速器的静扭强度后备系数为

5.变速器疲劳寿命试验通过变速器疲劳寿命试验，可在短时间内确定变速器在台架条件下的工作寿命。上一页下一页返回3.3变速器试验(1)试验方法。试验油温为80℃±5℃，输入转速为发动机最大转矩点转速±10r/min,输入转矩为发动机最大转矩±5N·m，倒挡转矩为1/2的发动机最大转矩±5N·m，各挡试验时间按《汽车机械式变速器总成的台架试验方法》(QC/T568-2010)相应要求确定，或根据整车厂的要求确定。试验之前，按规范对变速器进行磨合。试验按变速器挡位由低到高的顺序进行，整个试验分10个循环进行。(2)试验数据处理。试验期间，若变速器没有漏油，且主要零部件无断裂、齿面严重点蚀、剥落、轴承卡滞等现象，则变速器疲劳寿命合格。上一页下一页返回3.3变速器试验6.同步器寿命试验(1)试验方法。《汽车机械式变速器总成的台架试验方法》}Qa/T5682010)规定，变速器输出轴转速在换挡过程中的波动不大于设定转速的5%。将变速器安装在试验台上，按规定加注润滑油。试验中润滑油的温度不得超过900C。从变速器输出端驱动变速器，在相邻两挡间交替换挡，挂上相邻低挡位时输入轴转速为发动机最大功率点转速的65%-70%。循环次数按表3一6执行，也可根据变速器的设计寿命对循环次数进行相应调整。按10次/min的频率进行试验。(2)试验结果处理。试验时应定时检查、监听运转声音，若发生异常，应及时停机。试验过程中，任意一挡不得出现换挡失效和连续5次撞击声。上一页下一页返回3.3变速器试验7.变速器换档性能试验(1)试验方法。试验之前，先对变速器各挡位磨合100次。试验时，从变速器输出端驱动变速器;在相邻两挡间交替换挡，挂上相邻低挡位时输入轴转速为发动机最大功率点转速的65%一70%;换挡力设定为设计规定值，油温设定为60℃，控制精度为±5℃，测量精度为士±℃。测量各挡同步力和各挡的同步转矩并记录。(2)试验结果处理。评估变速器换挡的性能。在满足设计同步时间和同步力的情况下，二次冲击力的峰值不高于同步力的70%8.变速器温升试验(1)试验方法。环境温度为10℃一30℃，当油温与环境温度相差12℃时开始试验，按规定加注润滑油，测量整个试验期间变速器的油温;上一页下一页返回3.3变速器试验变速器在无负载情况下，各挡以发动机最高转速运转;在Sh内，油温稳定在变速器设计最高许用油温以下的某个温度0.5h以上，或一直低于变速器设计最高许用油温，则变速器温升试验合格;否则，变速器温升试验不合格。连续记录变速器油温随时间变化的曲线。(2)试验结果处理。变速器油温一时间曲线应平滑，且不超过变速器设计最高许用油温。9.变速器高速试验(1)试验方法。将变速器安装在试验台上，按规定加注润滑油，试验油温为90℃-110℃。试验参数见表3一7。(2)试验结果处理。试验期间变速器不漏油，且轴承、齿轮等零件没有发生烧蚀或影响变速器运转的破损，则变速器高速试验合格。上一页下一页返回3.3变速器试验3.3.2自动变速器试验1.台架性能试验用于评价各变速挡的动力传递性能，试验项目类似于液力变速器试验。(1)测定传动状态下各变速挡性能的一般性能试验。(2)测定发动机节气门全开状态下的转矩性能试验。(3)测定定速行驶时的道路负载性能试验。(4)测定逆驱动时的惯性行驶性能试验。(5)测定输出轴无负载状态时各变速挡损失转矩的无负载损失试验。另外，在标准中虽无规定，但在装有锁止机构自动变速器中，在锁止离合器接合状态下进行测定。上一页下一页返回3.3变速器试验自动变速器台架试验装置见图3一19。通常需要测定变速器出、入口油温，油底壳内油温以及管线油压。〕除自动变速器总成试验外，还有与此相关的各构成元件的传递性能和损失试验;除变速器的单件性能试验外，还有油泵的驱动转矩、摩擦接合装置的打滑转矩以及润滑油的搅拌阻力的评价试验。2.变速器性能试验用于评价变速时和锁止离合器接合或分离时的过渡特性(冲击和迟滞)，包括根据发动机和整车的惯性质量和行驶阻力负载设定的测功机台架试验和整车行驶试验〕过渡特性通过车辆加速用输出转矩以及发动机的转速来判断，同时也采用作用于摩擦接合装置的油压及电子控制自动变速器中的各种控制信号，这些参数对改善特性也起作用。另外，加速和转矩变化过程中难以明确感觉到的变速，以及随着变速是否产生异响，则通过感官评价。上一页下一页返回3.3变速器试验3.摩擦元件试验将摩擦元件在专用试验机上进行试验，试验机和试验方法由厂家自行决定。SAENo.2型摩擦试验机见图3-20，通过供试摩擦元件制动回转质量，检测供试摩擦元件的动态性能、时效变化、耐久性和使供试摩擦元件微速滑移，检测摩擦元件的静止摩擦系数。4.油压制动系统性能试验取出阀体总成进行试验，使用可控制压力和流量的油压装置，评价阀的静特性、动特性和油压控制回路的稳定性等。另外，电控自动变速器使用的各种电磁阀，结合使用此驱动装置进行试验。5.油泵性能试验取出油泵进行试验，通过可控制转矩和转速的转矩仪在其运转中评价喷油性能、脉动和噪声的大小等。上一页下一页返回3.3变速器试验6.变速杆操纵感觉试验通过变速杆的操纵力或自动变速器外杆的操纵力评价变速杆的操纵性等。7.停车试验用于评价停车装置输出轴的固定和松开功能，一般采用整车行驶方式。8.其他性能试验自动变速器其他性能试验包括冷却系统、油量测定系统、润滑性能以及对使用环境的适应性、振动噪声等安静性的评价试验。主要项目如冷却系统性能试验、存油水平试验、通气功能试验、润滑试验、低温试验、高温试验、混入泥或水试验、齿轮噪声试验等。上一页返回3.4车轮试验3.4.1动态弯曲疲劳试验1.试验方法车轮动态弯曲疲劳试验也称为动态横向疲劳试验，使车轮承受旋转的弯矩，模拟车轮在汽车行驶中承受的弯矩负荷，见图3一21。试验时，将车轮牢固地夹紧在试验夹具上，试验连接件安装面和车轮安装面应光洁、平整。加载臂和连接件用无润滑的双头螺栓和螺母连接到车轮的安装面上。开始试验时，将车轮螺母拧紧至厂家规定的力矩值。在规定距离处施加一平行于车轮安装面的力，重复加载至要求的最低循环次数。2.失效判定完成车轮试验最低循环次数后，若出现下列情形之一，则车轮失效:(1)车轮不能继续承受载荷。下一页返回3.4车轮试验(2)原始裂纹发生扩展或出现应力，导致侵入车轮断面的可见裂纹(3)在规定循环次数之前，对于乘用车钢制车轮，加载点的偏移量超过初始全加载偏移量的10%;对于乘用车轻合金车轮，加载点的偏移量超过初始全加载偏移量的20%;对于商用车辐板式车轮和可拆卸式轮辑的车轮，自动传感装置偏移增量超过巧%。3.4.2动态径向疲劳试验1.试验方法使车轮承受径向压力，进行车轮旋转疲劳试验，模拟车轮在行车中承受车辆垂直负荷。见图3-22，试验机在车轮转动时，向其传递恒定径向负荷。采用标准转鼓带动车轮旋转，施加规定负荷，见图3-23。转鼓比承载轮胎断面有更宽的光滑表