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驱动力的检测

驱动力的检测

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驱动力的检测

汽车驱动轮输出功率或驱动力的检测(简称底盘测功),是为了获得驱动车轮的输出功率或驱动力,以便评价汽车的动力性;通过它或者和其他相关参数配合,求出传动效率,以判断底盘传动系的技术状况。底盘测功在滚筒试验台上进行。

1底盘测功试验台的原理与构造

滚筒式底盘测功机主要由滚筒及机械部件、测功装置、测速装置、控制与指示装置和辅助装置等组成。
  1.滚筒及机械部件
  (1)滚简。底盘测功试验台的滚筒相当于连续移动的路面,被测车辆的车轮在其上滚动。滚筒部分的结构形式主要有两种。
  单滚筒结构试验台,其上采用一种大直径单滚筒模拟路面。这种形式的滚筒直径一般较大,多在1500~2500mm之间。滚筒直径越大,模拟路面的效果越好,测量精度越高。但加大滚筒直径会受到制造、安装、占地面积和费用等多方面的限制,因此滚筒直径不宜过大。大滚筒试验台对车轮在滚筒上的安放定位要求严格,而车轮中心与滚筒在垂直平面内的对中也比较困难,故使用不方便。所以这种试验台仅适用于汽车制造厂或科研部门,不适用于汽车维修和检测部门。
  双滚筒结构试验台,其滚筒直径比大滚简要小得多,一般直径在185~400mm之间。滚筒的直径往往随试验台的试验车速而定,当试验车速高时,直径应大些。由于滚筒直径比较小,致使车轮滑转率增大,滚筒阻力增大,滚动损失增加,还会使轮胎发热,车速愈高,这些不利因素影响更大,故测试精度低。滚简直径不能太小,当试验车速达160km/h时,滚筒直径不应小于300mm,当试验车速达到200km/h时,滚筒直径不应小于350mm。双滚筒结构试验台具有车轮在滚筒上的安放定位方便和制造成本低等优点,因而适用于维修企业等生产单位,尤其是单轮双滚筒式,应用最为广泛。
  滚筒按其表面形状不同,有光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆层式多种形式。目前,光滑式滚筒应用最多,滚花式和沟槽式应用较少。光滑式滚筒表面的摩擦系数较低。涂覆层式滚筒是在光滑式滚筒表面上涂覆摩擦系数与道路实际情况接近的材料制成的,是比较理想的一种形式。
  双滚筒式底盘测功试验台中,与测功器相连的滚筒为主滚筒,左右两个主滚筒之间装有联轴器,左右两边的副滚筒处于自由状态。
  滚筒通过滚动轴承安装在框架上,经过平衡试验可以高速旋转而不振动。框架是底盘测功试验台机械部分基础,由型钢焊接而成,安放于地坑内。
  底盘侧功试验台机械部分结构如图8—2所示(国产DCG—10C型底盘测功试验台)。
  (2)举升装置。为了方便汽车进出底盘测功试验台,在主、副滚筒之间设有举升装置。举升装置由举升器和举升平板组成。在测试前后,将举升器升起,以便使车轮平稳进入和离开试验台。在测试时,需将举升器降下,以便使车轮接触滚筒并驱动滚筒转动。举升器有气压、液压和电动三种形式,一般气压举升器应用最多。
  (3)飞轮。为了能够在试验台上检测汽车的加速性能和滑行性能,需要模拟汽车行驶时的惯性。为此可以在测功机上安装飞轮组,按照不同汽车的质量配以相应重量的飞轮。飞轮与滚筒的结合与断开由电磁离合器控制。
  2.测功装置 测功装置能测量发动机经传动系传至驱动车轮的功率。测功装置也是一个加载装置,能够人为地给汽车驱动轮施加大小可调节的负载。测功装置由测功器和测力装置组成。
  (1)测功器。根据负载种类的不同,测功器可分为水力测功器、电力测功器和电涡流测功器三种。三种测功器之中,水力测功器目前应用不多,电力测功器的功能最强,但成本较高,适合于科研部门和高等院校作科研使用。电祸流测功器具有精度高、振动小、结构简单和易于调控等优点,并具有宽广的转速范围和功率范围,因而在汽车检测站和汽车维修企业应用最为广泛。
  电涡流测功器工作原理示意如图8-3。它主要由定子和转子两大部分组成。定子是一个钢制外壳,在圆周方向安装有若干个带铁芯的励磁线圈。转子是一个钢制而厚实的圆盘(涡流盘),固定在转轴上,可随转轴一起转动。定、转子之间,以及转子涡流盘和线圈铁芯之间都只有很小的间隙。若在线圈中通入直流电,就会产生较强的磁场。磁力线将经过铁芯、转子盘以及定子外壳的一部分形成闭合回路(如图中虚线所示)。当转子转动时,转子盘将切割磁力线而感应很强的涡流。涡流与励磁线圈的磁场间相互作用,将使转子的转动受到一定的阻力或制动转矩,汽车驱动轮要带动涡流测功器的转子转动,就必然要克服这种涡流阻力而消耗能量。调节励磁线圈的电流,就能改变磁场和涡流的强度,就可以轻而易举地改变驱动轮的负载。因而比较容易而经济地实现控制自动化。
  实际的电涡流测功器可以有多种结构形式,但基本原理都是一样的。电涡流测功器运行时涡流部件要吸收几十到几百千瓦的功率,很容易发热。需要用水冷或空气冷的方法将热量带走。因而电涡流测功器又可分为水冷却和风冷却(即空气冷却)两种类型。
  (2)测力装置。底盘测功机测量驱动功率,是通过测量出驱动力和转速实现的。测力装置有机械式、液压式和电测式三种形式,目前应用较多的是电测式。其测力原理如图8—4所示,在非固定安装的电涡流测功器定子表面固定一个测力杠杆,测力杠杆的外端压在压力传感器上,当转子转动受到电涡流的阻力矩时,根据作用力和反作用力的原理,定子也会受到大小相等、方向相反的力矩,只要测出定子所受的反力矩,就可以知道转子受到的涡流力矩。定子受到反作用力矩,将通过测力杠杆作用在传感器上,压力传感器将测力杆杆传来的力变成电信号,经处理后送到指示装置显示出来。因测力杠杆的长度L是固定的,从而可以通过传感器的力F,计算出汽车在各种工况下驱动力。
  3.测速装置 测速装置多为电测式,一般由速度传感器、中间处理装置和指示装置组成。常用的速度传感器有霍尔元件式、光电式和测速发电机等形式,它们安装在副滚筒一端,随滚筒一起转动,能把滚筒的转动转变为电信号进行测量。
  DCG—10C型汽车底盘测功试验台的速度传感器为光电码盘式。
  它有一个带孔或带齿的编码盘,安装在滚筒的一端并随滚筒转动。还有一对由红外光源和光接收器组成的光电开关。光接收器由光敏三极管和放大电路组成,可将收到的光信号变为电信号。光源和光接收器分置于编码盘的两侧,并彼此对准。当编码盘转动时,光源发出的光线周期性地被遮住,于是光接收器将收到断续的光信号,并转换成一系列的电脉冲,脉冲频率与滚筒转速成正比。速度传感器输出的脉冲信号送入计算机处理后,以单位km/h在指示装置上显示。
  4.控制与指示装置 底盘测功试验台的控制系统与显示装置制成一体,形成柜式结构,安装在机械部分左前方易于操作和观察的地方。
  测功试验台控制系统的核心是计算机,它承担底盘测功机的数据采集、数据处理、显示打印和操作控制等项任务。
  指示装置用来指示试验结果。在指示面板上可以以实用单位显示出车速(km/h)、驱动轮驱动力(一般以10 N为单位)、驱动轮的输出功率(kW)等。
  DCG—l0C型汽车底盘测功试验台控制指示柜面板如图8—6所示,其上有多个按键、显示窗、旋钮和功能灯、单位灯、报警灯、指示灯和发光管等,用来控制试验过程,指示试验结果。
  由计算机控制的国外同类试验台,如Sun公司的RAMⅫ型底盘测功试验台,其控制指示柜面板上的装置要简单得多。它的控制部分主要依靠一个遥控盒,可以方便地控制整个试验过程,不用时挂在柜的一侧。其指示装置主要是两个大型的指针仪表,一个指示试验车速,一个指示输出功率。
  有些进口试验台在指示车速的表头上,还能指示发动机转速(有转速传感器与发动机相连),在指示功率的表头上还能指示驱动力,即一表两用。试验中,通过遥控盒上的转换开关,即可显示发动机转速值、试验车速值、驱动车轮输出功率值和驱动力值。还有些进口试验台的指示装置,既装备有双表盘指针式仪表,又装备有数码式显示窗,还配备有计算机显示屏。这种情况下,一般双表盘指示车速和功率,显示窗指示发动机转速和驱动力,计算机屏幕显示“功率—车速”曲线或“驱动力—车速”曲线。带有打印机的底盘测功试验台,可打印出测试的数据和曲线。
  5.辅助装置 底盘测功试验台的辅助装置,包括汽车的纵向约束装置和冷风装置等。
  (1)纵向约束装置。纵向约束装置是为防止试验中汽车在底盘测功机上前后位移而设置的。单滚筒测功机,须在汽车前后设置能拉紧汽车的钢索,并在汽车被测车轮之外的车轮前后加装三角木,以保证驱动轮在滚筒上准确定位。双滚筒测功机一般在汽车从动轮前后加装三角木就可保证试验顺利进行。
  (2)冷风装量。汽车在底盘侧功机上试验时,虽然车轮在运转,但汽车并未行驶,也就没有迎面吹来的风进一步冷却发动机,靠发动机自身的冷却系统散热就不够了。特别是长时间、大负荷试验时,发动机很容易过热。所以试验时须在车前放置可移动的风机,对发动机强制冷却。轮胎也存在同样的问题,轮胎周围空气不流通,轮胎长时间在滚筒上转动也容易受热其至变形,因此在驱动轮附近也应采用风机进行冷却。

2底盘测功试验台的使用方法

底盘测功机的牌号、型号不同,其使用方法也有差异,因而使用前务必认真阅读使用说明书,掌握其正确使用方法和使用注意事项。现简述一般使用方法。
  1.应用底盘测功机的准备 开机前应对底盘测功机进行检查、调整和润滑;使用中应注意指示控制仪器的工作情况、举升装置的工作和各部导线连接情况以及辅助装置情况。发现故障,及时排除,以保证底盘测功机正常工作。
  2.被测车辆的准备 汽车开上底盘试验台以前,必须通过路试走热全车,使其各部件达到正常热状态。然后调试发动机供油系、点火系至最佳工作状态;检查并紧固传动系、车轮的连接情况,检查轮胎气压并使达到规定值。
  3.确定测功项目 底盘测功前,首先应根据测试目的或车主要求确定测功项目。测功项目一般有下列四项:
  (1)发动机标定功率下驱动车轮的输出功率或驱动力;
(2)发动机最大扭矩转速下驱动轮的输出功率或驱动力:
  (3)发动机部分负荷选定车速下驱动轮的输出功率或驱动力;
(4)发动机全负荷选定车速下驱动轮的输出功率或驱动力。
  4.检测方法
  (1)操纵测功机控制系统,升起举升托板,将准备好的被侧车辆开到已准备机上,并保证被测车辆的驱动轮在其上正确安放。
  (2)操纵控制系统,降下举升托板,直到轮胎与托板完全脱离为止。
  (3)用三角木抵住从动车轮,以防止汽车在受检中纵向位移(滑出侧功机),并将冷风装置置于相应位置,并接通电源。
  (4)启动发动机,踩下加速踏板,由低挡逐级换入选定挡位,同时调节测功机的功率吸收装置的负荷,使发动机在全负荷情况下,以标定功率相应的转速运转,即测得发动机标定功率下驱动轮的输出功率或驱动力。
  (5)待发动机转速稳定后,读取并打印驱动轮的输出功率(或驱动力)值、车速值。
  (6)保持发动机全负荷运转,调节功率吸收装置的负荷,使发动机以最大扭矩对应的转速运转。
  (7)待发动机转速稳定后,读取并打印驱动轮的输出功率(或驱动力)值、车速值、即测得发动机最大扭矩转速下驱动轮的输出功率(或驱动力)。
  (8)测量驱动轮在发动机全负荷选定车速下的输出功率或驱动力。调节功率吸收装置的负荷,使发动机在选定车速下全负荷运转进行测量即可。
  (9)测量驱动轮在发动机部分负荷选定车速下的输出功率或驱动力。使发动机在选定的部分负荷下工作,测量选定车速下的输出功率或驱动力。测量不同挡位下的驱动功率或驱动力,则需依次挂入每一挡位进行检测。
  必须指出,挂直接挡,发动机发出标定功率时,可测得驱动轮的最大输出功率,挂一挡时,可测得驱动轮的最大驱动力。
  (10)全部检测结束后,移开辅助装置,将被测车辆驶离测功机。
  (11)切断测功机电源,清洁工作现场。

3检测结果分析与诊断

在底盘测功机上测得的驱动轮输出功率与发动机飞轮输出功率进行对比,可计算出传动效率ηm:ηm=Pk/Pe。
  式中 Pk——驱动轮输出功率(kW);
  Pe——发动机输出功率(kW)。
  对于轿车ηm为70%左右,对于载货汽车ηm为60%~65%。
  用底盘测功机测试时,还要考虑到传动系的阻力功率损失。资料表明,只要驱动轮输出的功率能达到发动机标定功率的50%以上,就算符合国标规定。
  当被测车辆的传动效率低于标准值,说明消耗于离合器、变速器、分动器、万向传动装置、主传动器、差速器和轮鼓轴承处的功率增加。损耗的功率主要集中在各运动件的搅油损耗和摩擦损耗两方面,所以提高传动效率,必须正确调整和合理润滑传动系。
  新车的传动效率并不是最高,只有传动系完全走合后,调整最佳时,才能使其传动效率达最大值。随着车辆的使用,磨损逐渐增加,润滑条件变差,配合情况逐渐恶化,摩擦损失也逐渐增加,因而传动效率也就逐渐降低。所以底盘测功,能为评价底盘总的技术状况提供重要的参考数据。

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