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第四章 其他常用检测设备与故障诊断(1),李耀平 高级工程师,底盘由：转向系、行驶系、传动系、制动系组成。底盘技术状况的变化主要表现在：故障增多、操作稳定性下降、损耗增加。汽车底盘测功机是检验汽车整车动力性、经济性、排放性等主要性能的检测设备，它通过在室内台架上采用模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性。不仅如此，汽车底盘测功机还可以测量多工况排放指标及油耗，同时还能方便地进行汽车的加载调试和诊断汽车在负载条件下出现的故障等。汽车底盘测功机通过控制试验条件，使周围环境影响减至最小，同时通过功率吸收加载装置来模拟道路行驶阻力、控制行驶状况，能进行符合实际的复杂循环试验，因而被广泛应用在环境保护、汽车制造、汽车检测与维修行业。,基本测试功能1)底盘最大输出功率的测定;2)底盘最大输出扭矩的测定;3)直接挡加速时间和加速距离的测定;4)底盘输出速度特性的测定;5)最高车速测定;6)换档加速时间和加速距离测定;7)车速表校准,发动机调试,气缸功率平衡,排气污染测定,(换挡加速时间和加速距离测定等功能)因有其他专用设备一般不必在此设备上测试,但此机有上述功能。,主要技术参数:1)最大吸收功率150KW2)最大吸收扭矩:2000Nm3)最大激磁电压/电流:40V/A4)最大允许轴荷:10T5)最高允许测试车速:120km/h6)测量精度3%额定功率7)测功机工作条件:环境温度:040;相对温度:85%;电源电压:3380V 50HZ1HZ8)冷却方式:空气强制冷却。,一、汽车底盘测功机,(一)基本结构与工作原理 汽车底盘测功机是一种不解体检测汽车性能的检测设备，它通过汽车在室内台架上模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性、测量多工况排放指标及油耗，而且同时还能方便地进行汽车的加载调试和诊断汽车负载条什下出现的故障。汽车底盘测功机的分类:汽车底盘测功机的标准配置一般由框架、举升装置、滚筒及测速传感器、电涡流机及测力传感器、电气控制系统组成。根据不同的使用要求可选择配置反拖装置、油耗计、排气分析仪、惯性飞轮组等。汽车底盘测功机按照支撑轮胎的数量分为两类：单滚筒底盘测功机，其滚筒直径大(10002000mm)，制造和安装费用高，但其测试精度高，一般用于制造厂和科研单位；双滚筒式底盘测功机，其滚筒直径小(180500mm)，设备成本低，使用方便，一般用于汽车维修行业及汽车检测站。按照承载轴荷质量可分为小型（m3t）、中型（3tm6t）、大型（6tm10t）、特大型（m10t）。按照功率吸收装置的冷却方式分为水冷式、风冷式、油冷式。目前国内生产的底盘测功机主要以风冷式电涡流功率吸收装置（电涡流机）为主。目前习惯上按照使用要求分为汽车动力性测功机、排放测功机等。,滚筒式底盘测功试验台a)单轮单滚筒 b)双轮双滚筒 c)单轮双滚筒,1、基本结构 汽车底盘测功机主要由道路模拟系统、数据采集与控制系统、安全保障系统及引导系统等构成。如图所示为道路模拟系统。,2、工作原理 汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性和行驶阻力。要在试验台上模拟汽车道路运行工况，首先要解决模拟汽车整车的运动惯性和行驶阻力问题。这样才能用台架测试汽车运行状况的动态性能。底盘测功机通常利用惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋转体的转动惯量及汽车直线运动惯量，采用电磁离合器自动或手动切换飞轮的组合，在允许的误差范围内满足汽车惯量模拟；至于汽车在运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等，则采用功率吸收加载装置来模拟。路面模拟是通过滚筒来实现的，即以滚筒表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车做旋转运动。,（二）构造1、道路模拟系统（1）滚筒a)滚筒直径：一般180400mm的钢滚筒。b)滚筒的表面状况：保持约0.7的附着系数。(干燥沥青、水泥路)c)(汽车车轮在滚筒上的)安置角:是指车轮与滚筒接触点的切线方向与水平方向的夹角。不同吨位的级的汽车底盘测功机适应不同范围的轮胎尺寸。（2）功率吸收装置（加载装置）a)吸收装置类型：电涡流式、水力式和电力式。水力式功率吸收装置的可控性较电涡流式差，电力测功机的成本比较高，故一般采用电涡流式功率吸收装置。b)吸收装置基本结构：分为水冷式和风冷式两种。,水冷式电涡流功率吸收装置主要由转子（包括带齿状凹凸的感应子17、轴7）和定子（包括作为磁轭的铁芯1、涡流环2、励磁绕组18、端盖3）组成，其特点是：结构复杂、安装不便；较风冷式测量精度高；冷却效率高，适合持续运行工况使用；冷却水温度一般不超过60，以防结垢，冷却水pH值按说明书规定执行。,水冷式电涡流功率吸收装置,1一励磁体 2 涡流环 3一端盖 4一轴承 5一测速传感器 6一联轴器 7 主轴 8一滚动轴承9一进水软管 10一进水口 11一排水口 12一线圈 13轴承架 14一油面指示器 15一油杯 16一出水管 17一感应子 18一励磁绕组,风冷式电涡流功率吸收装置主要由转子、定子、励磁线圈、支承轴承、冷却风扇叶片、力传感器等组成。其特点是：结构简单，安装方便；冷却效率低，一般在高转速、大负荷工况下，不宜长时间运行；冷却风扇在工作时消耗一定的功率，故应将此消耗的功率计入汽车底盘输出功率。,风冷式电涡流功率吸收装置,电涡流式功率吸收装置,电涡流式功率吸收装置的工作原理：当励磁线圈通以直流电时，在转子与铁芯间隙就有磁力线通过，此间隙的磁通分布在转子齿顶处的磁通密度最大，而通过齿槽处的磁通密度最小。当转子以转速n旋转时，则在A处的磁通就减少。由磁感应定理可知，此时在定子的涡流环内产生感生电动势，试图阻止磁通的减小，于是就有电涡流产生，电涡流方向用右手定则判断，如图 所示。同理，B处产生的电涡流如图中所示。由图可见在齿顶处的电涡流方向为，因此用右手定则判定，此时定子受力，其方向如图所示。而在齿槽处由于磁通很小，所以受力也很小。因此总的受力F之方向如图所示，此力便与定子处外壳相连接的力臂引入称量机构便可进行力矩测量。当测功机转子以转速n(rmin)转动，且给励磁线圈加一定的电流时，可摆动的定子外壳就产生一定的阻力矩T(Nm)，便得到吸收功率阻力矩P=Tn/9549(kw)。,(3)惯性模拟装置 汽车在道路上行驶时汽车本身具有一定的惯性能，即汽车的动能；而汽车在底盘测功机上运行时车身静止不动，是车轮带动滚筒旋转，在汽车减速工况时，由于系统的惯量比较小，汽车很快停止运行，所以检测汽车的减速工况和加速工况时，汽车底盘测功机必须配备惯性模拟系统如图所示。,汽车底盘测功机台架转动惯量是通过飞轮来实现的，目前由于对汽车台架的惯量没有制定相应的标准，因而国产底盘测功机所装配的惯性飞轮的个数不同，且飞轮惯量的大小也小同。飞轮的个数越多，则检测精度愈高。下面简单介绍一种带有反拖装置的底盘测功机。所谓反拖系统是采用反拖电机带动功率吸收装置、滚筒及车轮以及汽车传动系的一种装置，其基本结构由反拖电机、滚筒、车轮、扭矩仪(或电机悬浮测力装置)等组成。,1一变频电机 2一扭矩仪 3一滚筒 4一轮胎表 带有反拖装置的底盘测功机,其特点是：可以方便检测汽车底盘测功机台架的机械损失；可以检测汽车传动系、主减速器、车轮与滚筒以及台架机械系统的阻力损失。但值得注意的是，在检测过程中，主减速器、车轮与滚筒的正向拖动与反向拖动阻力有差异，因此目前尚未得到广泛应用。,2、采集与控制系统（1）车速信号采集a)光电式车速信号传感器；b)磁电式车速信号传感器；c)霍尔传感器。d）测速电机（2）驱动力信号a)拉压传感器；b)位移传感器。（3）汽车底盘测功机控制系统a)电涡流式加载装置可控性好、结构简单、质量轻、便于安装，在底盘测功机中得到广泛的应用。b)汽车底盘测功机常见的位控信号有举升机升降控制或滚筒锁定控制、电磁阀控制、飞轮控制、车辆检测灯控制、手动或自动控制等信号，它们常常通过计算机或单片机IO输出板(8155或8255等)，再经过信号放大、驱动来实现。,电涡流式加载装置控制系统框图,3、安全保障系统 安全保障系统包括左右档轮、系留装置、车偃、发动机与车轮冷风机，其作用如下：(1)左右档轮的目的是防止汽车车轮在旋转过程中，在侧向风的作用力的作用下驶出滚筒，对前驱动车辆更应注意；(2)系留装置是指地面上的固定盘与车辆相连，以防车辆高速行驶时，由于滚筒的卡死飞出滚筒；(3)车偃的作用之一是防止车辆在运行过程中，车体前后移动，同时也达到与系留作用相同的功能；(4)发动机与车轮冷却风机是防止车辆在运行过程中发动机和车轮过热。,4引导与举升及滚筒锁定系统(1)引导系统 引导系统电称司机助手，其作用是引导驾驶员按提示进行操作。提示的方法有两种，一种是显示牌，另一种是大屏幕显示装置。(2)举升装置 升降系统的类型较多，底盘测功机常用类型有：a)气压式升降机，由电磁阀、气动控制阀及双向气缸或橡胶气囊组成，在气压力的作用下，气缸中的活塞便可上下运动以实现升降目的。b)液压式举升装置通常由磁阀、分配阀、液压举升缸等组成。在液压作用下，举升缸活塞向上移动，实现举升目的。(3)滚筒锁止系统,汽车底盘测功机的软件功能是否满足使用要求:汽车底盘测功机软件系统应该保证功能齐全完善、测试流程设计合理、界面友好、操作方便，而且还要系统运行稳定、测量精度高、控制准确、性价比高。同时要求具有下列功能：（1）统计查询功能。检测结果数据要随时记入数据库，以备查询。能根据车号、车主单位、发动机号、底盘号和车型等不同方式来查询车辆检测信息及结果。统计表应能自动生成，包括合格率统计及检测车辆统计，每种统计都能分为日报、月报和年报表。（2）软件车型库。测功机检测车辆时需用到车辆的很多参数，如主减速比、额定功率及转速、额定扭矩及转速等。在每辆车检测时靠用户自行输入很难完成，因此应要求配有车型数据库，并尽可能多地提供车型数据。汽车底盘测功机制造企业应能定期提供快捷的车型库软件维护和升级。（3）功能扩展。预留油耗、废气引导及结果显示等标准通信接口，便于组合不同检测设备实现功能扩展。同时应具有以本地数据库为基础、配备局域网接口。检测站用户可将局域网同中心数据库连接，实现网络管理功能。依照相应的接口协议直接将本地数据库同公共数据库连接。,汽车底盘测功机的控制系统是否满足标准要求 汽车底盘测功机检测结果的重复性是保证检测结果公正和准确性的重要指标之一，汽车底盘测功机控制系统对于测试准确度和测试重复性有重要影响。控制车速误差0.2km/h超差、扭矩误差1F.S超差以及检测重复性差的状况，无论是进口还是国产的底盘测功机都不同程度的存在。有些企业生产的设备超过标准规定的重复性误差3的要求，有些企业生产的设备在低速时（40 km/h）不能稳定工作，有些企业生产的设备在额定测试扭矩的60%不能稳定工作。因此，汽车底盘测功机的控制系统的设计必须严格满足标准要求。JT/T 445-2001汽车底盘测功机通用技术条件对测功机的控制系统要求见表3。,汽车底盘测功机产品要通过产品质量检验和型式认定 产品要通过行业专门的检测机构的检验或型式认定，以评价产品是否按标准生产，是否达到产品精度要求，可靠性等性能的好坏以及具备的使用功能。汽车底盘测功机产品的检验能够评价该产品是否按标准生产，能够对该产品的使用性、安全性、可靠性等进行综合评价。表4列出了通过交通部汽车保修设备质量监督检验测试中心检验合格的汽车底盘测功机产品。,二、燃油经济性检测,汽车燃油经济性用燃油消耗量评价。汽车燃油消耗量除了与燃油供给系的技术状况有直接关系外，还与曲柄连杆机构、配气机构、点火系、润滑系、冷却系、传动系、转向系和制动系等有关。影响燃料消耗的因素主要有以下几方面：车辆的技术状况。包括发动机的技术状况和底盘的技术状况两部分。道路条件及气候。包括路面质量，交通混合情况，平原还是坡道，海拔高度和天气等。车辆载重及拖运情况。载重量越大和拖挂重量越大，油耗越高。驾驶操作。在其他条件相同的情况下，驾驶技术水平不同，油耗可相差20%-40%油耗计是测量汽车燃油消耗量的仪器，也称为燃料流量计。,二、燃油经济性检测,常见油耗计的使用方法 在路试检测油耗时，一般采用油耗传感器与非接触式或接触式第五轮仪配合使用。在所有条件满足GB/T12545-90下开始路试，以非接触式第五轮仪为例，首先先在非接触式第五轮仪上定好测量距离(500m)，测量档位，然后开始检测，当车速稳定到某一测量速度(例如5okm/h)，在车速仪上按下“开始”，直至该车跑满500m里程(该车速仪由于定好50O m距离，故在500m自动停止计量)，随后按下“停止”键，此时，该车在某一车速下500m里程所消耗的燃油量和已被换算好的百公里耗油量即被打印输出。,二、燃油经济性检测,根据中华人民共和国GB/T12545-90汽车燃料消耗量试验方法规定，汽车在路试条件下燃料消耗量的试验方法如下:1.试验规范 汽车路试的基本规范可按照GB/T12534-90汽车道路试验方法通则。2.试验车辆载荷 除有特殊规定外，轿车为规定载荷的一半(取整数)；城市客车为总质量的65%；其他车为满载，乘员质量及其装载要求按GB/T12534-90汽车道路试验方法通则规定。3.试验仪器 试验仪器及精度要求如下:(1)车速测定仪和汽车燃油消耗仪:精度0.5%；(2)计时器:最小读数0.1s。,二、燃油经济性检测,4.试验一般规定 试验的一般规定如下:(1)试验车辆必须清洁，关闭车窗和驾驶室通风口，只允许开动为驱动车辆所必须的设备；(2)由恒温器控制的空气流必须处于正常调整状态。5.试验项目 试验项目如下：(l)直接档全油门加速燃料消耗量试验；(2)等速燃料消耗量试验；(3)多工况燃料消耗量试验；(4)限定条件下的平均使用燃料消耗量试验。,二、燃油经济性检测,台架法中常见的两种检测油耗的方法 其一为质量法，即采用质量式油耗传感器在底盘测功试验台上进行油耗检测。另一种容积法，即采用行星活塞式油耗传感器在底盘测功试验台上进行油耗检测。当汽车驶上底盘测功试验台后拆卸燃油管路，接上油耗传感器，排除油路中的空气泡，然后在底盘测功试验台上进行加载，使加载量符合该车在路试状态下的各种阻力，然后进行油耗检测。,二、燃油经济性检测,油耗传感器在柴油车中的连接方法。这种连接方法的主要特点是把油耗传感器串联在油箱到高压油泵的油路当中。值得注意的是应该为其接好回油管路，并且必须把回油管路接在油耗传感器的出口管路上，以免燃油被油耗传感器重复计量使油耗检测数据失真。图（b）的连接方法在小流量测试时没有问题，但在大流量的发动机测量时，由于气穴现象产生气泡，引起测量误差，所以应在油箱和油耗传感器之间装上辅助油泵，见图（c）。,二、燃油经济性检测,二、燃油经济性检测,二、燃油经济性检测,(1)仅使用油耗传感器时，电控喷油发动机须处理从压力调节器回流多余燃油的问题。如果多余的油回到油耗传感器的前面，则测出的油耗变成是发动机实际消耗的油加上回流的油。必须让多余的油回到油耗传感器的输出端才算正确。(2)在(1)的场合，如果遇到油耗传感器及喷油泵间产生负压，引起气穴现象时，自油箱来的油压大概为2OKPa，有必要加一个辅助泵，该辅助泵使燃油泵的进油端的油路保持正压，气穴现象不易发生，可以进行稳定的油耗测量。(3)用(1)及(2)的方法，当回油温度过高时，采用图(c)连接法。,二、燃油经济性检测,为确保台架检测时的安全，应注意以下几点：(1)被测车辆旁必须配备性能良好的灭火器；(2)油耗传感器用油管应透明、耐油、耐压，油管接头必须用合格的环形夹箍，不得用铅丝缠绕，确保无任何渗漏；(3)拆卸油管时必须用沙盘接油，不允许用棉纱或其他易燃物接油，不允许燃油流到发动机排气管上；(4)测试时发动机盖须打开，以便观察是否否有渗漏现象，测试完毕，安装好原管路后起动发动机，在确保无任何渗漏时方可盖上发动机盖。,二、燃油经济性检测,在台架检测时应注意下列清洁问题：(1)连接油路时，油耗传感器底板需处于水平状态，并注意进出口方向；不用时，进出油口必须加套保护，以防异物进入卡死传感器活塞；(2)传感器的滤清器在脏物堵塞后，可拆下，用压力小于500kPa的压缩空气吹除脏物。油耗与发动机功率 当一辆汽车油耗超标，由车主调试油耗合格后必须复核发动机功率是否合格，以避免汽车性能出现顾此失彼的现象。,