汽车试验学 教学课件 ppt 作者 徐晓美 第3章 汽车试验设备与设施.ppt

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1、3.1 典型试验仪器及设备 3.2 典型试验设施 3.3 汽车试验场,第3章 汽车试验设备与设施,3.1 典型试验仪器及设备,3.1.1 车速测量仪 3.1.2 燃油消耗量测量仪 3.1.3 陀螺仪 3.1.4 负荷拖车,3.1.1 车速测量仪,汽车行驶速度、时间和位移是汽车多项使用性能试验和评价中必不可少的测量参数，虽然车辆里程表能够指示行驶里程和速度，但受车轮滚动半径、机械传递系统磨损、指示仪表精度等影响，仍然需要专用的高精度仪器测量。 测量并记录汽车行驶过程的速度、时间和位移的仪器称为车速测量仪（简称车速仪）。,3.1.1 车速测量仪,常见车速测量仪： 第五轮仪 光电式车速测量仪 GPS

2、定位车速测量系统,1.第五轮仪,6开关导线 7脚踏开关 8安装盘 9加力弹簧 10传感器,1第五轮 2齿圈 3连接臂 4导线 5显示器,1.第五轮仪,工作原理 试验时，五轮仪固定在试验车尾部或侧面，当其随汽车运动而转动时，磁电传感器由于齿圈的齿顶、齿谷的交替变化，产生电脉冲，脉冲数量与齿数成比例。 脉冲数与汽车行驶距离成正比，脉冲频率与车速成正比，这一比例关系是一个常量，通常称之为“传递系数”，或“传感器系统”。,1.第五轮仪,工作原理 传递系数与第五轮的周长和齿盘齿数有关： 若第五轮实际周长L(m)，齿盘有n齿，传感器每感受到一次齿顶齿谷的变化，发送2个脉冲信号，则传递系数为： L/(2n)

3、 (m/脉冲) 传递系数为固定值的，在标定时，应使第五轮实际周长尽可能符合使用说明书的“标准值”。 传递系数可变的五轮仪，传递系数一旦标定并输入内存后，试验过程中不允许关机，否则重新标定。,1.第五轮仪,五轮仪使用注意事项： 试验过程中要求第五轮必须时刻与地面接触，不能出现打滑，因而限制了试验道路种类的选择范围，不利于非公路车辆对应试验的实施。 由于设备精度限制，这种接地式车速仪不能进行大于180km/h的车速测量。 设备体积相对较大，不利于携带，仪器安装的便捷性也不好，目前已较少使用。,2.光电式车速测量仪,2.光电式车速测量仪,工作原理： 光电式车速仪是利用空间滤波原理检测车速的非接地式车

4、速仪。 主要由投光器和受光器组成。投光器将强光射于地面，由于地面凹凸不平，形成明暗对比不同的反射，由受光器中梳状光电管接收。随着车辆的移动，光电管接收地面反射光的明暗变化脉冲，此脉冲频率与车速成正比。明暗交替变化的频率信号经过一定的信号处理即可获得车辆行驶速度。,1透镜 2灯 3反射镜 4梳状光电管 5光栅 6聚光透镜,2.光电式车速测量仪,空间频率传感器的工作原理： 以一定间距P排列的一排透光格子，当点光源以一定速度相对格子移动时，经过格子列后光的强度就变成了忽明忽暗、反复出现的脉冲状态，此脉冲与光穿过格子的次数相对应，即每移动一个P距离变换一次。假设点光源移动速度为v，光学系统的放大率为m

5、，则在格子列上移动的光点速度为mv。这样，一明一暗的脉冲列的周期为P/mv，即频率f =mv/P与速度v成正比。 速度v的变化则通过频率f的变化表现出来。,2.光电式车速测量仪,与点光源相比，一般的光学投影则稍有差异。这种光学投影（凹凸不均的形状），可以看作是许多不同强度的点光源不规则地集中，不改变相互位置，向着一定的方向平行移动的状况。 由此得来的光量，就是从这些点光源一个一个地测量的光量总和。然而，由于点光源的分布和强度都不同，其结果导致相位和亮度的全然不同。但因频率完全相同，结果组成了许多仅仅相位和振幅不同的信号，其平均频率为mv/P。从而可得到相位和振幅均随机平稳变化的信号（窄带随机信

6、号）。通过推测此中心频率可解出移动速度和移动距离。,2.光电式车速测量仪,特点： 与接地式五轮仪相比，光电式车速仪安装方便、测量精度高，适用于高速测量，最高测量车速可达250km/h。但其光源耗电量大，并且在车速很低时，测量误差大，车速小于1.5km/h时不能测量。 在冰雪路面和潮湿的ABS性能测试路面上，由于光电式车速仪是靠内部的空间滤光片传感器接受地面反射来的光进行信号采集，而湿的低附着系数路面无法实现光线的良好反射，导致信号丢失，仪器失效。,3.GPS定位车速测量系统,组成：GPS接收器和一套数据采集系统。 原理：使用高性能的卫星接收器，利用位置已知的卫星（不少于4个）的三维坐标来确定被

7、测目标的三维坐标，根据卫星发射的无线信号的传播延时建立三维位置量和时间量的方程，结合测量得到的各卫星与目标位置的距离确定被测目标在地面上的位置，计算被测目标的位移和速度。,3.GPS定位车速测量系统,VBOX（Velocity Box）是基于GPS定位系统进行车速测量的典型设备，由卫星接收器、主机和多种外接模块及传感器组成，是一套专业测量、记录和分析显示车辆行驶数据的测试设备。 可直接获得汽车的速度和移动距离，横（纵）向加减速度值，充分发出的平均减速度，时间以及制动、滑行、加速等距离。 附加模块和传感器，可采集油耗、温度、加速度、角速度及角度、转向角速度及角度、转向力矩、制动踏板力、制动踏板位

8、移、制动风管压力等，完成动力性、经济性和操纵稳定性等试验内容。,VBOX整车试验数据采集系统示例,3.1.2 燃油消耗量测量仪,燃油消耗量测量仪又称油耗仪，它可测量某一段时间间隔或某一里程内流体通过管道的总体积或总质量。 油耗仪按其测量方法不同可分为质量式油耗仪和容积式油耗仪。这两种油耗仪都能连续、累计地测量油耗，都可用于汽车燃料消耗量台架试验。,1.质量式油耗仪,通过测定消耗一定质量燃料所用的时间或测量规定时间内消耗的燃油质量来计算耗油量，测量准确度不受发动机供油系燃油回流的影响。 在测量具有回油管路供油系的汽车时，只要将发动机回油管路中的燃油流入称量容器即可排除发动机回油管路中的燃油蒸汽或

9、空气对油量准确度的影响。 不适用于动态测试，一般不能用于道路试验，多用于台架试验。,1.质量式油耗仪,组成： 称重装置 计数装置 控制装置,1.质量式油耗仪,注意： 质量式油耗仪存在系统误差，即测量时油杯油面发生变化，伸入油杯中的油管浮力的反作用力也变化，造成称量时的系统误差，此项系统误差必须修正。 油耗量单位采用L/100km时，在换算中必须考虑燃油密度与温度之间的关系。 在测量消耗一定质量的燃油所需时间后，计算单位时间内发动机的燃油消耗量： G为燃油消耗量，kg/h；为燃油质量，g；t为测量时间，s。,2.容积式油耗仪,容积式油耗仪通过测定消耗一定容积的燃油所需时间来计算容积耗油量。 容积

10、式油耗仪在用于多工况循环试验时可能会出现以下问题： 高燃油流量时，过大的压力降可能会影响发动机的供油性能 流速低时，由于通过传感器元件泄漏，测量准确度有下降的趋势，尤其是怠速泄漏，将导致测量准确度下降。,2.容积式油耗仪,按结构可分为活塞式、膜片式、齿轮式和涡轮式，其中活塞式油耗仪应用最广泛。,组成： 油耗传感器 信号转换器,2.容积式油耗仪,转换器将燃油的体积转换为便于计量的旋转件的转动圈数。 四个活塞夹角90度，共用一个曲柄，每个活塞开有环形槽，用来控制相邻缸的进油和排油。 每缸直径和活塞行程一定，因此每缸工作一次排出的燃油容积一定，即曲柄轴旋转一周，传感器排出的油体积一定，从而将燃油流量

11、转换为曲柄转数。,2.容积式油耗仪,活塞式油耗仪用于电控燃油喷射式发动机时需处理从调压器回流的多余燃油。 小排量发动机，让燃油回流到油耗传感器输出端。 大排量发动机，必须采用具有返回燃油处理功能的活塞式油耗仪。,汽油机用油耗仪,柴油机用油耗仪,3.1.3 陀螺仪,在汽车操纵稳定性试验中，经常要在汽车运动状态下测定某些动态运动参数，如汽车前进方位角、汽车横摆角速度、车身侧倾角及纵倾角（俯仰角）等，这些运动参数通常用陀螺仪进行测量。,1.陀螺仪基本特性,陀螺仪是一个安装在内、外框架上能高速旋转的转子，并且该转子还能在框架内绕自转轴线上的一个固定点向任意方向回转。 基本特性 定向性 进动性,1转子；

12、2内框架；3外框架；4支架,2.垂直陀螺仪,垂直陀螺仪是具有保持自转轴垂直陀措施的三自由度陀螺仪，可测量汽车车身侧倾角和俯仰角。 组成：三自由度陀螺仪、修正装置和指示机构或角度传感器等部分。,2.垂直陀螺仪,2.垂直陀螺仪,修正装置由摆式敏感元件和力矩器组成，摆式敏感元件常用液体开关或水银开关。 力矩器常用力矩电机，结构做成扁环形或弧形，以使仪表结构紧凑，两个力矩电机分别安装在陀螺内、外框轴方向。 当陀螺外框轴平行于机体纵轴安装时，外框轴和内框轴方向的力矩电机分别称为纵向和横向修正力矩电机。,2.垂直陀螺仪,当自转轴未偏离垂线时，液体开关保持水平，气泡处于中央位置，均等地盖住4个电极表面约一半

13、的面积，中心电极经导电液体至4个电极的电阻相等，这时每个力矩电机中两个控制绕组所通过电流的大小相等，方向相反，因而不产生修正力矩。,2.垂直陀螺仪,当自转轴偏离垂线时，液体开关随之倾斜，气泡向处于高位的电极移动，中心电极经导电液体至相应一对电极中的两个电极电阻不等，这时相应的力矩电机中两个控制绕组所通过电流的大小不等，产生修正力矩作用在陀螺仪上，使自转轴绕框架轴进动，直到液体开关中的气泡处于中央位置为止。 利用指示机构或角度传感器测出自转轴绕框架轴的进动角度，即得到车辆的侧倾角与俯仰角。,3.角速度陀螺仪,又称二自由度陀螺仪，用来测定汽车的横摆角速度。,3.角速度陀螺仪,角速度陀螺仪通常刚性安

14、装在汽车地板上，安装时应保证其敏感轴与地垂线平行，偏差不应大于1。 汽车在稳态转圈时，车身侧倾角对横摆角速度输出影响很小，通常可忽略不计。在转向和制动联合作用时，应进行修正。 为使动态测试值不产生太大的相位滞后，当仪器相对阻尼系数为0.2时，其自振频率不应小于50Hz。 角速度陀螺仪还应保证输入频率在02.5Hz范围内，其输出是线性的。,3.1.4 负荷拖车,负荷拖车用以给试验车辆提供负荷，是一种现代化的车辆测试设备。 在进行车辆性能试验时，利用该设备可以在平坦的试验路面上模拟车辆的各种行驶工况。 分类： 有动力负荷拖车 无动力负荷拖车,1.负荷拖车的结构,负荷拖车是电子元件和机械部分的组合。

15、 无动力电涡流负荷拖车的组成： 功率吸收器； 力传感器； 速度传感器； 手控盒； 计算机等。,1.负荷拖车的结构,功率吸收器 功率吸收器提供负荷，从试验车辆吸收能量。 吸收能量的多少由供给功率吸收器的电流大小决定，电流大小由DC/DC控制器调节。 电涡流负荷拖车的功率吸收器由定子和转子两部分组成。,1.负荷拖车的结构,功率吸收器 负荷拖车的车轮轮轴通过传动系与功率吸收器的转子相连，当拖车由车辆牵引前进时，车轮滚动，带动转子转动。计算机发出指令控制供给功率吸收器电磁线圈的电流，功率吸收器开始吸收能量。,1.负荷拖车的结构,力传感器 力传感器在拖车的前部，用于测量拖车施加于被试车辆的负荷。 试验时

16、，负荷拖车产生负荷，力传感器受载，它将载荷转换为电信号并输入计算机进行处理。,1.负荷拖车的结构,速度传感器 速度传感器安装在负荷拖车的轮轴传动系上，用于测量负荷拖车的速度，既被试车辆的速度。 试验时，负荷拖车的车轮转动，速度传感器将产生脉冲信号并输入计算机。,1.负荷拖车的结构,手控盒 手控盒是与计算机相连的有线盒子，试验时控制负荷拖车加载与否。 控制盒上有两个按钮，绿色的为开始触发按钮，红色的为结束触发按钮。 两个调节负荷拖车速度大小与负荷大小的调节开关。,1.负荷拖车的结构,计算机 车载便携式电脑。 试验时，计算机接信号线和电源线，启动负荷拖车控制程序，试验人员在被试车辆上可控制拖车模拟

17、各种试验工况。,2.负荷拖车的工作原理,试验中试验车拖挂负荷拖车后的受力情况,PK为试验车牵引力，N；Pg为试验车拖钩牵引力，N；PW为试验车空气阻力，N；Pf为试验车轮胎滚动阻力，N。,3.2 典型试验设施,3.2.1 转鼓试验台 也称作底盘测功机，是检测汽车底盘输出功率及其相关参数的一种检测设备。 它以转鼓表面模拟路面，通过加载装置给转鼓轴施加负荷以模拟汽车在实际行驶时的阻力，以可调风速的供风系统提供汽车迎面行驶风，从而在室内实现汽车道路行驶工况的模拟。,3.2.1 转鼓试验台,1.转鼓试验台分类 单转鼓（滚筒）试验台 双转鼓（滚筒）试验台,3.2.1 转鼓试验台,1.转鼓试验台分类 单转

18、鼓（滚筒）试验台 一般鼓径均在1500mm以上，20002500mm以下。 试验精度比较高，主要用于汽车制造厂和科研单位。 双转鼓（滚筒）试验台 转鼓直径小，一般在185400mm的范围内。 试验精度较低，但对试验车的安放要求不高，使用方便，适于对汽车技术状况检查和故障诊断时使用。,3.2.1 转鼓试验台,2.转鼓试验台结构 组成：加载装置、测量装置、转鼓组件、举升装置、纵向约束装置以及测控管理系统等。,1框架；2电涡流测功机；3变速器；4主动滚筒；5速度传感器；6联轴器；7、8飞轮； 9、10电磁离合器；11举升器；12从动滚筒；13压力传感器,2.转鼓试验台结构,加载装置 功能：模拟汽车在

19、公路上行驶时所受的各种阻力。 主要分类： 水力测功器：用水作为制动介质 电力测功器：通过发电来吸收功率 电涡流测功器,2.转鼓试验台结构,加载装置 水冷式电涡流测功器的结构及原理： 主要由定子和转子两部分组成。 定子四周有励磁线圈，转子用高导磁率钢制成，圆盘转子与试验台主动滚筒相连，在磁场线圈间转动。 当励磁线圈通过直流电时，两极间产生磁场，转子通过励磁线圈磁场转动，转子盘上产生涡电流。 涡电流和外磁场相互作用，对转子盘产生制动阻力矩。 调节励磁线圈电流大小，可改变制动阻力矩范围。,2.转鼓试验台结构,加载装置 电涡流测功器分为水冷式和风冷式两种。 水冷电涡流测功器散热性能较好，能测量较大的持

20、续功率，运转噪声小，但成本较高。 风冷式电涡流测功器，要保证很好地散热，转子盘必须做成风扇式，让周围空气带走热量。但这种转子盘将使测功器的功率消耗增加。 电涡流测功器测试范围广、结构紧凑、造价适中，应用最广泛。,2.转鼓试验台结构,测量装置 包括测力装置、测速装置和功率指示装置。 测力装置主要形式： 液压测力装置：仪表指示精度一般为2%。 机械测力装置：这种装置可靠且精确，其精度在0.5%以内，但成本较高。 电测力装置：指示仪器精度约为1.52%，总的测量误差在3%左右。 电扭矩仪。,2.转鼓试验台结构,测量装置 测速装置 现多为电测式，交流发电机的电压测速装置，其精度较高，约为1% 功率值标

21、度 指示功率值,2.转鼓试验台结构,转鼓组件 转鼓 转鼓直径对轮胎发热有直接影响，当速度达200km/h，转鼓直径应不小于350mm；当速度达160km/h，转鼓直径应不小于300mm。 飞轮 调节惯量，模拟非稳定工况的汽车汽车质量,2.转鼓试验台结构,汽车举升装置 安装在试验台的主动和从动滚筒之间。 在测试前，将举升器升起，使汽车进入试验台。 在测试时，将举升器降下，使车轮接触滚筒并驱动滚筒转动。 测试完毕后，升起举升器，使汽车顺利驶出试验台。,2.转鼓试验台结构,纵向约束装置 保证汽车在转鼓上运行时车轮能稳定地置于准确的位置。,钢丝绳固定法： 1 试验车； 2 前后限制用钢丝绳； 3 重锤

22、；4 转鼓； 5 位移测量器,2.转鼓试验台结构,轮胎冷却装置 鼓风机：防止汽车在转鼓上长时间运转轮胎过热。 测控管理系统 是以工业控制计算机为核心的多功能测试系统。 包括计算机、多功能控制卡、可控硅及控制电路等。 能对模拟信号和脉冲信号进行采集处理，输出模拟量和开关量控制信号。,3.转鼓试验台工作原理,汽车驱动轮输出功率测试原理 方式：恒速测功，恒扭测功，原理基本相同。 当滚筒稳定旋转时，定子上测力杠杆所测力矩与驱动轮对滚筒的驱动力矩相等。,P为驱动轮的输出功率，kW; Tt为驱动轮的驱动力矩，Nm； n为滚筒的转速，r/min,3.转鼓试验台工作原理,汽车滑行能力测试原理 汽车驱动轮首先带

23、动滚筒装置、飞轮机构以相应转速旋转，此时滚筒装置和飞轮机构具有的动能与汽车道路试验时具有的动能相等。 汽车摘挡滑行后，储存在滚筒装置、飞轮机构内的动能释放出来，驱动汽车驱动轮和传动系统旋转，滚筒继续转过的圆周长与汽车路试时的滑行距离相对应。,3.转鼓试验台工作原理,汽车传动系统传动效率测试原理 汽车传动系统传动效率是指驱动轮输出功率与发动机有效功率的百分比。 利用转鼓试验台反拖测得传动系统消耗的功率。 转鼓试验台带有变频调速器和大功率电机组成的反向驱动系统，可直接通过电机反拖来测量汽车底盘以及测功机台架本身的损耗功率。,3.转鼓试验台工作原理,车速表与里程表校准 测试前，在测试系统中输入要校正

24、的速度点，然后使汽车以该设定车速行驶，当转鼓试验台测速装置所显示的车速达到该车速时，检查车速表指示值，该指示值与设定值间的差值即为车速表在该设定车速下的误差。 里程表的校准方法与车速表类似。,3.转鼓试验台工作原理,其他项目检测 还可用于汽车加速性能、最大爬坡度和最高车速的测量。 转鼓试验台与排气分析仪和油耗仪配合使用，还可测试汽车多工况排放指标和油耗指标。,3.2.2 道路模拟试验机,将整车或车辆的部分总成、构件置于试验机上，通过激振机构进行加振，所施加的振动应能尽量正确地再现在实际车辆上产生的现象。 因为试验机能再现汽车实际行驶中遇到的各种复杂工况，所以叫道路模拟试验机。 优点：试验条件恒

25、定，可实施复杂的振动测试，可精确地测定和观察汽车各部分的振动状态。,1.道路模拟试验机的试验内容,汽车振动性能研究 主要研究汽车本身的振动特性，如汽车平顺性评价、悬架特性研究评价、模态试验等。 汽车结构耐久性试验 主要给予汽车以苛刻的路面负荷，达到耐久性试验的目的。一般以汽车在实际路面行驶时的期望响应点的响应信号为目标，通过迭代再现汽车在实际路面上行驶的响应。,2.道路模拟试验机的基本组成,信号产生系统：主要包括计算机及其外围设备、磁带记录仪、函数发生器等。 电控系统：将指令信号变成电驱动信号。 伺服控制系统：将电信号转换成动力液压油的流量及压力输出，主要部件是伺服阀。 机械执行系统：包括作动

26、器、位移传感器、压差传感器、夹具等。 动力供给系统 ：提供稳定液压驱动力，主要包括液压泵站、储能器、分油器、液压管道等。,3.道路模拟试验机的工作原理,1a遥控台 1b磁带记录仪 2a标准信号发生器 2b放大器 2c校正放大器 3电子伺服阀 4工作油缸 5位移传感器 6油压泵,3.道路模拟试验机的工作原理,道路模拟试验机 闭环数控系统,3.道路模拟试验机的工作原理,闭环数控系统是实现室内再现技术的关键。 试验时，将规定的载荷谱输入到计算机中，由计算机中输出的控制信号，经由数模转换器，将数字信号转变为模拟信号，通过功率放大器去控制激振器的动作，以进行各种试验。 各种传感器从被试对象上取出各种加载

27、后的信息，经由电荷放大器输入到数模转换器，将模拟量数字化。数字量的信息进行快速傅里叶解析，再将修正的频谱重新传递给加载系统。,4.道路模拟试验机的工作过程,5.有关道路模拟试验的几个问题,试验机与汽车的耦合方式 根据试验机对被试车辆的输入形式不同分： 轮耦合：在作动器的活塞杆上有托盘或平面钢带，汽车车轮置于其上，主要模拟道路垂直冲击振动，适用于研究汽车悬架系统的特性，以及考核汽车的行驶系和承载系的可靠性等。 轴耦合：将汽车车轮去掉，用夹具夹住汽车的轴头，再与作动器联结，该耦合方式可对轴头施加3个方向的载荷，可以模拟驱动力、制动力、侧向力对汽车的影响，适用于对轻型载货车和轿车的试验。,5.有关道

28、路模拟试验的几个问题,再现方式 时间域再现（波形再现）：在试验室内严格地再现汽车在采样路面上的时间历程，其特点是能准确地描述非平稳随机过程，对被试汽车激振点与响应点之间的线性程度要求较低。 频率域再现（功率谱模拟）：在试验机上保持汽车的振动功率谱与期望响应的功率谱相同，对具体的时间历程无关紧要。它要求汽车在道路采样时应是平稳的随机过程，激振点与响应点之间的线性程度较好，频率域再现只用于轮胎联结方式中。 期望响应点（反馈点）位置及控制量,3.2.3 内燃机高海拔模拟试验台,高海拔（低气压）模拟试验台，可以在平原地区模拟高原环境的大气状况，进行内燃机性能试验，研究及评价内燃机及其附件在不同海拔高度

29、环境的动力性、经济性、排放以及起动性能。,1.工作原理,试验台重点对高海拔大气压力变化进行模拟，不对温度和湿度进行模拟。,1.工作原理,高海拔大气压力模拟 通过进气节流，利用发动机运行过程中进气抽吸作用，实现进气低压模拟 在发动机排气管后用真空泵抽吸，实现排气背压的模拟 通过在发动机曲轴箱内保持同样的真空度,1.工作原理,进气压力的模拟是通过进气节流降压来实现的。 排气背压的模拟是通过真空泵从排气稳压箱中抽取真空来实现的。 曲轴箱内压力的模拟是通过与进排气稳压箱相连接来实现与模拟大气压力的一致。,2.主要用途,不仅可以对发动机不同海拔高度下的动力性、经济性及排放性能进行试验研究，还可以通过试验

30、，研究发动机附件在不同海拔高度下的适应性问题，如发动机打气泵在不同海拔高度下压力的变化情况、风扇转速的变化情况以及发动机水箱的压力变化等。,3.2.4 高低温模拟试验室,1.高温试验室 建立目的：为使汽车适应高温、高热环境，了解其性能及部件老化情况。 技术指标： 温度的上限温度有许多，如+60、+50、+40等，通常采用+50。 湿度有3080%、30100%、095%，595%几种，其中以595%范围最合适。 风速应尽可能覆盖整个车速范围。,1.高温试验室,结构 日照装置：在试验室顶壁与侧壁均匀安置红外线灯，灯光照射强度及光照区域均可按试验要求进行调节；用以模拟在炎热的阳光下，测试汽车各部位

31、的温升及受热状态。 供风系统：模拟汽车实际行驶的迎面行驶风。由大型鼓风机产生，再配以风道及风速调节装置，组成供风系统。 加热装置：采用电加热与蒸汽加热两种形式。一般大型试验室采用蒸汽加热。 路面辐射装置：再现路面热辐射状态，一般使用加热箱，并将它铺装在试验地面上。设定的温度范围为4080。,1.高温试验室,试验项目 冷却性能试验：在炎热地带和夏季气温很高时，评价汽车主要部件保持适度的温度能力。检测内容包括发动机冷却液温度、发动机及变速器等机油油温、发动机进气温度以及燃油油温和气阻。 动力性能试验：评价高温条件下，汽车的动力性能或汽车熄火停车后的再起动性能。 耐热性能试验：评价汽车在高温条件下，

32、结构部件的耐热性以及发动机舱内和车身各部位的橡胶件、塑料件的耐热性等。 空调性能试验：在高温潮湿强烈日照的条件下，评价车内环境的舒适性，检测内容包括驾驶室内的温度、湿度、凉风、风速、换气及车窗视野等。,2.低温试验室,低温试验室模拟低温环境状态。 特点： 与实地寒区试验比较，节约人力、物力、财力，不受外界气候环境的影响，不受季节限制 环境控制精度高、稳定性好、重复性好 技术指标 温度根据检测标准选择，多为-50-40；湿度在5%95%之间 风速与高温室相同,2.低温试验室,结构 低温试验间：要求密封、保温、防腐，有足够的面积和高度，以及足够的地面承载能力。 制冷机房和制冷系统：提供冷源 换气系

33、统：排除室内有害废气，更换和补充低温试验间的新鲜的低温冷空气 冷却水系统：制冷系统必需的辅助设施，用以冷却制冷机组 测控及观察间：放置试验测量仪器、试验数据采集处理系统 试验数据采集与处理系统：包括温度、电流、电压、时间、转速等各类试验参数 通用系统及配电动力系统,2.低温试验室,试验项目 汽车发动机的低温起动性能试验：包括发动机极限起动温度试验；发动机低温起动辅助装置的性能测试与匹配；发动机起动系统各参数的低温匹配等。 发动机低温行驶性能匹配：在低温环境下，发动机冷起动、暖机、起步以及车辆行驶等工况的发动机点火角、点火能量、供油量、节气门开度等参数的匹配。 汽车行驶安全性检验 汽车寒区适应性

34、试验 刮水器等总成的低温性能试验 非金属零件的低温适应性试验 汽车燃油、润滑油、液压油等的低温性能验证试验 其他必要的低温性能、低温适应性试验,3.高低温试验室,高低温试验室也可称为环境试验室，是狭义上的环境试验室。 综合上述高温实验室与低温实验室的技术要求而设立，其结构也是将二者合一。 可将转鼓试验台放于其中。,3.2.5 消声室和混响室,消声室 消声室是在闭合空间内建立的自由声场室。 根据空间吸声面数量分类： 全消声室 半消声室 半消声室内五面装有吸声体，地面为水磨石地面，作为声发射面，可模拟汽车行驶时的声音反射特点。,1.消声室,半消声室,全消声室,1.消声室,消声室的功能 自由场空间：

35、自由场是指声波在无限大空间里传播时，不存在任何反射体和反射面。 背景噪声：消声室另一个功能是提供低背景噪声的环境以适应测试环境的要求。 截止频率：在消声室设计中，通常把尖劈吸声系数为0.99的最低频率称为截止频率。,1.消声室,试验项目 发动机声功率级测量、声场分布、1m声压级测量等； 排气系统噪声研究、排气噪声测量； 冷却系噪声研究； 传动系噪声研究； 起动机、发动机等电气噪声研究； 气、电喇叭频谱分析，可靠性试验； 声学仪器的计量等。,2. 混响室,混响室是一个能在所有边界上全部反射声能，并在其中充分扩散，形成各处能量密度均匀、在各传播方向作无规分布的扩散声场的试验室。 混响室的混响时间应

36、尽量长，以保证声能充分扩散 几个国际标准化组织推荐采用的比值（长:宽:高）为1.54:1.28:1，1.58:1.25:1，1.69:1.17:1，2.13:1.17:1，2.38:1.62:1 房间全部表面的平均吸声系数应不超过0.06，一般可用在房间的表面上刷瓷漆、铺瓷砖或贴铜箔等方法来实现。 为增加声能的扩散，改善声场的均匀性，可在房间内悬挂固定的扩散片，安装大型转动或摆动的扩散体。,2. 混响室,试验项目： 机器声功率级的测量 汽车车身隔声性能研究 吸声材料吸声系数的测量等 消声室与混响室联合使用，可用于材料隔声性能的研究,3.2.6 汽车风洞,汽车风洞是由航空风洞发展而来，两者的原理

37、是相同的。 汽车是在地面上行驶而不是在空中飞行，因此汽车风洞与航空风洞有所差别。 汽车风洞在进行汽车试验时的流场与汽车在实际道路上行驶的气流流动状态相同或接近。,1.汽车风洞特性,风洞结构形式 从结构上看分回流式和直流式 回流式风洞又分单回流式和双回流式。,1.汽车风洞特性,风洞结构形式,1.汽车风洞特性,风洞试验段形式 分开口试验段、闭口试验段和开槽壁试验段。 闭口试验段横截面积大多选择在20m2以上 开口或开槽壁试验段横截面积在1220m2之间 模型风洞多采用闭口试验段形式，试验段横截面积在12m2左右,（a）开口试验段 （b）闭口试验段 （c）开槽壁试验段,1.汽车风洞特性,风洞最大风速

38、 实车风洞的最大试验风速一般要求大于，至少不低于汽车的最高车速。 现代汽车的最高车速已超过200km/h。目前奔驰和日产公司的汽车风洞最大风速为270km/h。 随着轿车的空气阻力系数愈来愈小，其空气动力特性对风速愈来愈敏感。,1.汽车风洞特性,风洞收缩比 风洞收缩比的选择直接关系到风洞试验段气流的紊流度、均匀度等。 现有风洞的收缩比分布很广，从1.45:1到12:1。 为将紊流度降低到一定水平，汽车风洞的收缩比通常最低选用4:1。,1.汽车风洞特性,地面附面层 风洞试验中试验段下洞壁会产生地面附面，从而影响到试验数据的准确性 常用的装置有附面层吸除装置、吹气装置、移动地板等层,吸气法 吹气法

39、 移动带法,2.汽车风洞类型,空气动力风洞 空气动力风洞分实车风洞和模型风洞，实车风洞主要进行实车或全尺寸模型的空气动力试验，而模型风洞进行缩尺模型的空气动力试验。 与实车风洞试验相比，缩尺模型的试验费用低，改动方便，其试验量是实车试验的几倍。随着综合性风洞的日益增多以及对原有实车风洞的改造，实车风洞中也可进行缩尺模型的试验。汽车缩尺模型采用的缩尺比通常为3/8、1/3、1/4、1/5。模型风洞的风速范围在30m/s70m/s。,2.汽车风洞类型,噪声风洞 噪声风洞用于研究气流造成的车体噪声，如风噪声、漏风噪声等，是现代汽车重要的研究课题。噪声风洞的设计是通过一系列措施，如在风道盖顶和围墙加吸

40、声材料和装置、在转角叶片加吸声材料并整形等，使试验段成为无回声室，从而降低风洞背景噪声，使汽车的风噪声测量成为可能。,2.汽车风洞类型,气候风洞 气候风洞用于汽车的环境适应性试验，其试验横截面积在10m212m2。气候风洞的阻塞度修正因子需通过在大型风洞或道路上校测来确定，并据此对风洞中的气流速度进行调整。对气流的调整还可采用缓冲板等辅助设备，以使汽车表面上的压力分布尽可能与道路上的表面压力分布一致。,2.汽车风洞类型,气候风室 气候风室又叫空调室，其试验段横截面积为5m2，甚至更小。在气候风室中，轿车前部的压力分布能够趋近真实情况，它通过修正风速得到，这样的压力分布可以满足发动机冷却系性能试

41、验要求。气候风室内一般有日照模拟装置，室内温度可以调节，能进行汽车的空调试验。 目前，气候风洞和气候风室的最高风速都能达到180km/h，温度调节范围通常在-50+50。,2.汽车风洞类型,小型全尺寸风洞 小型全尺寸风洞的试验段横截面积范围为10m220m2，它们的试验段要么是3/4开口的，要么是开槽壁的。通过对试验数据进行修正，结果可令人满意。,3.3 汽车试验场,3.3.1 功用与类型 汽车试验场是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件的试验场地。 试验道路是实际存在的各种各样的道路经过集中、浓缩、不失真的强化并典型化的道路。 汽车在试验场试验比在试验室或一般行驶条件下的试验更严

42、格、更科学、更迅速。,3.3.1 公用与类型,汽车试验场的主要功用是： 汽车产品的质量鉴定试验。 汽车新产品的开发、鉴定与认证试验。 为试验室零部件试验或整车模拟试验以及计算机模拟确定工况、提供采样条件。 汽车标准及法规的研究和验证试验等。 从功能上可分为综合性试验场和专用试验场。,3.3.2 试验道路与相关设施,1.高速环形跑道 高速环形跑道为车辆进行连续高速行驶而建立，是构成试验场的核心道路之一。 常见的环形跑道形状有椭圆形、电话听筒形、三角形和圆型等，长度从每圈几百米到数千米不等。 高速环形跑道一般由进行直线加速的平坦直线部分和维持高速转弯的带倾斜的曲线部分，以及连接这两部分的过渡曲线部

43、分组成。,3.3.2 试验道路与相关设施,1.高速环形跑道,3.3.2 试验道路与相关设施,2.综合性能试验道路 综合性能试验道路又称水平直线性能路。 一般是电话听筒形，直线部分是试验段，要求路面平坦均匀；长度在1000m以上，宽度大于8m。 主要进行汽车动力性、经济性、制动性能等试验。,3.3.2 试验道路与相关设施,3.回转特性试验广场 一般是直径100m左右的圆形广场，内倾坡或外倾坡小于0.5%，路面平坦均匀，能长期保持稳定的附着系数。 主要用于测量和评价汽车的转向特性。 有的设有淋水或溢水设施，用来测试汽车在湿滑路面上的回转特性。,3.3.2 试验道路与相关设施,4.低附着系数试验道路

44、 又称ABS性能试验路，用于模拟冰冻、降雪、下雨等易打滑路面。 主要进行防抱死制动、防侧滑、牵引力控制、四轮制动驱动控制及操纵稳定性试验。 低附着系数通常采用在柏油路面或经特殊材料加工处理后的路面上洒水实现。,3.3.2 试验道路与相关设施,4.低附着系数试验道路,玄武岩瓦块铺装成的低附着系数试验道路,3.3.2 试验道路与相关设施,5.操纵性和平顺性试验道路 试验路由不同半径的弯曲路（包括回头弯和S弯）以及存在各种缺陷的路段组成。 缺陷路上布置有凸出或凹下去的阴井盖、横沟、铁路岔口、局部修补的补丁和反向超高等。 主要用于检验汽车的操纵性、稳定性、平顺性及噪声等，也可作为一种典型的坏路进行汽车

45、可靠性行驶试验。,3.3.2 试验道路与相关设施,6.石块路 又称比利时路，源于比利时某些年久失修的石块路。 长度从几百米到几千米不等，宽3.54.0m，几乎每个试车场都有。 用于考核汽车轮胎、悬架系统、车身、车架以及结构部件的强度、振动和可靠性。,3.3.2 试验道路与相关设施,6.石块路,3.3.2 试验道路与相关设施,7.卵石路 将直径180310mm的鹅卵石稀疏地、不规则地埋入水泥混凝土路槽中。 卵石高出地表部分的高度为40120mm，路长几百米。 试验时，除引起垂直跳动外，不规则分布的卵石路还对车轮、转向系统和悬架系统造成较大的纵向和横向冲击。 是大中型载货汽车、自卸车等可靠性试验道

46、路之一。,3.3.2 试验道路与相关设施,7.卵石路,3.3.2 试验道路与相关设施,8.扭曲路 由左右两排互相交错分布的凸块组成。 凸块形状以梯形最简单，也有正弦波形或环锥形，是使汽车产生强烈的扭曲，检验车辆的车架、车身结构强度和各系统的连接强度、干涉等。 凸块高度一般为80200mm。,3.3.2 试验道路与相关设施,9.搓板路 搓板路凸起近似于正弦波，是沙石路上常见的路况。 波距以500900mm不等，行驶车速很高的波距可达到1000m。 汽车以较高车速在搓板路上行驶时，簧下质量呈高频振动，簧上质量较平稳。 搓板路用于汽车的振动特性、平顺性和可靠性试验。,3.3.2 试验道路与相关设施,

47、9.搓板路,3.3.2 试验道路与相关设施,10.标准坡道 用于汽车爬坡性能、驻车制动器驻坡性能、坡道起步和离合器研究开发等试验。 常用坡道从10%60%并列布置或阴阳坡两面布置的数条坡道，坡长不小于20m。为满足越野车辆试验要求，坡道的坡度可达到100%。 大于20%的坡道需嵌有横木条以增加附着力。,3.3.2 试验道路与相关设施,10.标准坡道,3.3.2 试验道路与相关设施,11.山路 一般利用自然地形修建，也可利用现有公路，通常考验汽车发动机、传动系和制动系的使用性能。 有些汽车试验场还有长坡路、枕木路、砾石路、盐水池、灰尘洞、噪声发生路、静路（标准路面），以及沙石路、越野路等。 越野

48、路主要是崎岖不平的、无铺装路面的道路，用于考核越野车在无路区的通过性能。,3.3.2 试验道路与相关设施,12.溅水池与涉水池 溅水池一般与石块路并行，水深0.15m左右可调，池两侧设挡水墙。 涉水池可修成环形或长条形，水深可调，用于制动器浸水恢复试验，汽车下部和底板浸水密封性及电气装置防水性能等试验。 13.安全和环境设施,复习思考题,1. 简述光电式车速测量仪的基本结构和工作原理。 2. 简述活塞式油耗仪的基本组成和工作原理。 3. 简述陀螺仪的两个基本特性以及垂直陀螺仪和角速度陀螺仪在汽车上的适用测量对象。 4. 简述负荷拖车的工作原理。 5. 转鼓试验台常用的测功器有哪几种？其基本结构和工作原理各是什么？,复习思考题,6. 简述内燃机高海拔模拟试验台的主要用途。 7. 何为消声室？何为混响室？在消声室和混响室中可开展哪些试验？ 8. 简述汽车风洞的类型与功能。 9. 简述汽车试验场的功用与类型。 10.汽车试验场主要有哪几种试验道路？,