第五讲 汽车动力性能检测

为避免迅猛加速过程操作上的误差而引起的数据离散，可将节气门事先开至最大，然后打开点火开关，发动机即起动并自由加速。为使测试数据尽量准确并不伤害发动机，试验前必须充分暖车使冷却系统预热到正常温度。
必须说明的是上述无外载测功的理论依据在机理上尚需斟酌，首先这一方法所测得的是发动机的加速性能，仅仅是动力性的一个侧面，而不是全部。众所周知，功率指标高的发动机其加速性能不一定优良。
2、工作原理
汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性、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。为此，在该试验台上利用惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋体的转动惯量及汽车直线运动质量的惯量，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的惯量模拟。至于汽车在运行过程中所受的空气阻力、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，即以滚筒的表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车作旋转运动。在系留装置及车偃等安全措施保障下，通过控制系统可对加载装置及惯性模拟系统进行自动或手动控制，以实现对车辆的动力性如加速性能、汽车底盘输出功率、底盘输出最大驱动力、滑行性能、车速表校验、里程表校验等项目的检测。
但因无外载测功法简单易行，在没有测功设备或勿须严格要求最终测试结果的情况下，例如作为同一台发动机调整前后或维修前后的质量判断，这是十分有效的。
4、单缸功率的检测
检查各气缸动力性能是否一致是发动机诊断的一个重要内容。无负荷测功仪既可以检测发动机的整机功率，又可以检测某气缸的单缸功率。检测单缸功率的方法是:先测出发动机整机功率，再测出某缸断火情况下的发动机功率，两功率之差即为断火之缸的功率。对于技术状况良好的发动机，各缸功率应是一致的，否则会造成发动机运转不平稳，比较各单缸功率，可判断各缸工作状况。此外，也可以利用在单缸断火情况下测得的发动机转速下降值，来评价各缸的工作状况。工作正常的发动机在某一转速下稳定运转时，发动机的指示功率摩擦功率是平衡的。此时，若取消任一缸的工作，发动机的转速都会有相同的下降值。当发动机在800m/min下稳定工作时，每断开一个缸工作就会使转速正常平均下降。要求最高和最低下降值之差不大于平均下降值的30%。如果转速下降值偏低，说明断火之缸工作不良。
为了实现传感器的准确测量，不影响发动机的正常运转，进行信号提取时必须保证电路有足够的输入阻抗，而且为了保证预处理系统主板的安全，对各路输出信号均采取了限幅措施。
3、采控与显示系统
台式和柜式发动机综合性能分析仪多采用l4英寸彩色CRT显示器，手提便携式则用小型液晶显示器，现代分析仪都能醒目地显示操作菜单，实时显示当，并配以色棒显示以示醒目，使用者可任意设定显示范围和图形比例。
重点介绍：
发动机综合性能检测装置的基本组成
重点介绍功率检测的方法和步骤
掌握稳态和动态测功的定义
重点介绍无负荷测功的测量原理，并要求学生掌握步骤
归纳总结功率测功的方法和仪器组成以及操作步骤
二、发动机综合性能检测装置的基本组成
1、信号提取系统
信号提取系统的任务在于提取汽车被测点的参数值，鉴于被测点的机械结构和参数性质不同，信号提取装置必须具有多种形式以适应不同的测试部位。
汽车动力性能检测
授课班级
课程名称
汽车使用性能与检测技术
第 5 讲
章节
第三章 汽车动力性能检测
课题
汽车动力性能检测
学时
2
本讲主要内容
发动机综合性能检测装置的基本组成；发动机功率检测、驱动车轮输出功率检测
本讲教学目的
知识点：
了解发动机综合性能检测装置的组成；
发动机功率检测的原理；
驱动车轮输出功率检测
能力点：
2、信号预处理系统
信号预处理系统也称前端处理名器，俗称"黑盒子"，它是电控燃油喷射系统检测的关键部件，其作用相当于多路测试系统中的多功能二次仪表的集合，它可将发动机的所有传感信号，经衰减、滤波、放大、整形，并将所有脉冲和数字信号百接输人CPU的高速输入端(HSI)，也可经F一V转换后变为0~5V或0~10V的直流模拟信号送入高速瞬变信号采集卡。
三、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
（1）定义
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。
发动机上装配的传感器是发动机控制和判断发动机故障的关键部件，但其输出的电信号
千差万别，不能被车载计算机或发动机分析仪的中央控制器直接使用，必须经过预处理转换成标准的数字信号后送人计算机。
车载传感器的输出信号从电子学角度分，也就是模拟信号和频率信号两种，应采取不同的处理方法。
对于模拟信号，如温度传感器、压力传感器、节气门位置传感器等其幅值为0~5v，频率变化也比较缓慢，主要的处理手段是对其进行低通滤波和信号隔离。经低通滤波后的纯净低频信号再经过隔离装置送入A/D(模拟量/数字量)转换器，以消除模拟电路和数字电路的共地干扰。对于低频模拟信号的隔离多采用隔离放大器，即变压器隔离方式;也有先将模拟信号进行V一F转换，然后由光电隔离器再进行F一V转换的，但后一种方法多用于需远距离传输信号的场合。模拟信号中有一些幅值较小，如氧传感器为0~1V，废气分析仪的电气接口输出信号多为0~50mV，这些信号若直接送入A/D转换器，由于不能充分利用A/D转换器的精度，转换精度很低，故需对其做放大处理。由于信号幅值的差异，故采用程控放大器，对不同的传感器输出信号由软件控制分配，以不同的放大倍数使输出信号幅值达到A/D转换器的全量程范围，以提高A/D转换器的精度。当然，这些信号经程控放大器放大以后，仍须经过低通滤波和信号隔离才能进行A/D转换，模拟信号中也有一些大幅值信号，如起动电压，对此须经过衰减以后再由低通滤波和隔离后方能迸行A/D转换。模拟信号中也有一些信号如初次级点火信号、爆震信号、喷油脉冲、起动电流等，或具有较高的频率，或具有较高的电压、电流幅值。这些信号须特殊处理，如初次级点火信号由于线圈的自感和互感作用，其电压幅值可达300V或30kV，甚至更高，故须利用电压衰减器进行衰减后再进行后继处理，由于其频率很高(可达1MHz以上)，故须使用高速A/D转换器，才能保证转换后的信号不失真(即经数学处理后，准确复原信号)。对于起动电流其峰值可达200A以上，无法直接测量，须利用电流互感器转换成0~5V的电压信号再进行测量，车用爆震传感器和柴油机喷油压力传感器多用压电晶体作为敏感元件，其输出信号为电荷量，故须采用电荷放大器作为前级放大，且要从频率非常丰富的振动信号中准确提取有效信号，因而必须对其进行带通滤波。喷油脉冲在喷油器的电磁线圈断电瞬间也会由于自感作用而产生40V左右的振荡，对此可利用电阻分压器分压后再后继处理。
（2）仪器组成
测瞬时加速度:该方案是通过测量加速过程中某一转速的加速度，从而获得瞬时功率的仪器方案。按这一方案设计的仪器，由传感器、脉冲整形装置、时间信号发生器、加速度计数器和控制装置、转换分析器、转换开关、功率指示表、转速表和电源等组成。
（3）测试方法
为了提高无外载测功机的测试精度，必须从操作方法和被测车辆的准备工作着手。首先
目前使用的无负荷测功仪，主要有单一功能的便携式测功仪和与其他测试仪表组装在一的发动机综合测试仪两种类型。某显示方法、仪器方案和测功方法如下所述。
（1）显示方法
无负荷测功结果的显示方法，常见的有三种形式，即指针指示式、数字显示式和等级显示式。指针指示式和数字显示式可指示出功率或加速时间的具体数值，等级显示式只显示良好、合格和不合格三个等级。
2、发动机综合分析仪的基本功能:
(1)无外载测功功能即加速测功法。
(2)检测点火系统。初级与次级点火波形的采集与处理，平列波、并列波与重叠波和重叠角的处理与显示，断电器闭合角和开启角，点火提前角的测定等。
(3)机械和电控喷油过程各参数(压力、波形、喷油、脉宽、喷油提前角等)的测定。
(4)进气歧管真空度波形测定与分析。
对于频率信号，如发动机的转速、判缸信号、车速信号等，由于多选用电磁式、霍尔效应式和光电式传感器，其输出信号本身即为数字脉冲。但由于传输过程中的衰减、交变电磁波辐射等原因，也易形成一定程度的失真，故需对其进行整形，这多用电压比较器或施密特触发器进行实现。整形后输出的标准数字脉冲，再经高速光电隔离器送人后继电路，以消除其干扰，提高系统的工作可靠性。
(2)通用性测试过程不依据被检车辆的数据卡(即测试软件);只针对基本结构和各系
统的形式和工作原理进行测试，因此它的检测结果具有良好的普遍性，其检测方法同样也具有最广泛的通用性。
(3)主动性发动机综合检测仪不仅能适时采集发动机的动态参数，而且还能主动地发出指令干预发动机工作，以完成某些特定的试验程序，如断缸试验等。
加速踏板踏下的速度和力度要均匀，且要求重复性良好，为此该项测试必须由经过专门训练的专职人员操作。为避免操作上的主观误差，须取三次测试结果的平均值，若有飞点必须剔除。
被测车辆与加速能力有关的机构必须处于正确技术状态，尤其是供油系统的踏板拉线、节气门摇臂等机构的间隙对发动机的加速过程影响极大，在测试前必须设法消除上述各连接处的不当间隙与松紧度，但不允许调整原车化油器的加速泵位置和柴油机的调整机构。
应该指出，在进行断火试验时，断火时间不宜过长，因为没有燃烧的燃油会洗掉气缸壁上的油膜，造成润滑不良，加速气缸磨损。发动机单缸功率偏低，一般是该缸高压分线、分线插座或火花塞技术状况不良，气缸密封性不佳，气缸窜机油等原因造成的，应调整、更换或修理。
四、驱动车轮输出功率检测
1、汽车底盘测功机的基本结构
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。