第十章汽車室內臺架試驗系統

汽車室內臺架試驗的特點是精度高、試驗不受室外環境條件的影響，因此實驗效率高、實驗結果的重復性好。室內臺架試驗系統不僅可以進行機構、總成及零部件試驗，如發動機、變速器、懸架裝置等的性能和它們的結構強度、剛度、疲勞壽命、耐久性等，還可進行整車性能試驗，如動力性、經濟件、制動性、操縱穩定性、平順性等。10.1汽車整車性能室內臺架試驗系統

汽車性能只有在運行的過程中才能體現出來，為此要想在室內進行整車性能試驗，就必須讓汽車運行起來。然而，將試驗道路建在室內不太現實，為此常利用轉鼓替代汽車行駛的路面，即轉鼓試驗臺，又稱汽車底盤測功機，是汽車在室內進行整車性能試驗最基礎的設備。一、汽車底盤測功機的結構型式車輪在轉鼓上的受力

（10-1）

由于

，因此

，汽車在轉鼓上行駛的滾動阻力比在道路上行駛的阻力大。車輪半徑越大，

越小，

與

的差值越小；車輪半徑越小，

越大，

與

的差值越大。此外，由于汽車在雙轉鼓上車輪與轉鼓的作用狀態與在路面上的作用狀態存在很大的差異，由此亦會帶來較大的測試誤差。二、汽車底盤測功機的結構原理

汽車底盤測功機主要由測功機、傳感器、轉鼓組件、控制系統與車輛固定裝置等組成。轉鼓組件是汽車室內性能試驗的行駛“路面”；借用測功機模擬汽車行駛時的空氣阻力、坡道阻力及加速阻力；利用各種傳感器獲得測試結果。加載裝置——測功機

測功機有水力、電渦流和電力等多種不同的結構型式。由于電力測功機既可模擬汽車行駛時的各種阻力，又可利用其驅動功能模擬汽車的慣性，因此裝用電力測功機的汽車底盤測功機具有最優的各項性能。此外，電力測功機在模擬汽車行駛阻力的過程中處于發電模式，汽車車輪施加給測功機的機械能被轉換為電能并回饋給電網，因此它具有良好的節能效果。

水力側功機和電渦流測功機都不具有驅動功能，為了模擬汽車行駛時的慣性，常在汽車底盤測功機上配有可自由組合的慣性飛輪組。三、汽車整車室內臺架試驗的內容

汽車整車室內臺架試驗的內容十分豐富，除前面述及的汽車動力性和經濟性的各項性能外，室內臺架試驗還可以進行汽車制動性能、汽車低高溫環境實驗、汽車噪聲試驗、汽車操縱穩定性試驗、汽車行駛平順性試驗、汽車排放試驗及其他各類研究性試驗。

汽車動力性、經濟性、噪聲、環境、可靠性與耐久性等的室內試驗，所用的主體基礎設備都是汽車底盤測功機，對于不同的試驗項目，視其試驗內容和要求的不同，在室內構建與之相適應的測試環境，并補充相應的傳感器就可完成相關的試驗。1、汽車操縱穩定性試驗系統

汽車操縱穩定性的實車試驗往往比較困難，如：高速蛇行、高速回正、轉向盤轉角脈沖、轉向盤轉角階躍等項目的試驗。除此之外，還有更極端工況的試驗，如汽車高速緊急避障、汽車下陡坡失去速度控制狀態下的急轉等試驗在實車上幾乎根本不可能進行，但類似的上述極端工況在實際的行駛過程中不時還會發生。為很好地解決汽車操縱穩定性問題，有些汽車公司開始利用模擬試驗臺進行汽車操縱穩定性試驗。2、汽車行駛平順性試驗系統

汽車行駛平順行駛性臺架試驗需在專門的單鼓四輪式汽車底盤測功機上進行。10.2汽車整車道路振動模擬試驗系統

汽車整車的振動特性、汽車結構件與傳力部件的結構疲勞強度、整車異響評估、汽車懸架與車身的可靠性耐久性等性能參數，是汽車研發過程中必須的重要技術資料。為了快速方便地獲得這些性能參數，目前國際上的汽車制造商普遍采用汽車整車道路振動模擬試驗系統。10.3

汽車排放試驗系

自1957年美國加州頒布實施世界上第一部汽車排放法規以來，世界各國陸續制定了自己的汽車排放法規。由于我國汽車產業的發展相對比較滯后，因此直到1983年才出臺了第一份汽車排放標準，其內容是檢測汽油車怠速污染物濃度和柴油車自由加速的煙度。但到上個世紀末，由于汽車保有量的快速增長，汽車所帶來的大氣環境污染日益嚴重。我國對大城市大氣環境監測的結果表明，汽車排放對大氣環境污染的貢獻率已超過60%以上。為了改善大氣環境質量，我國自2001年開始改變過去只檢測汽油車怠速污染物濃度和柴油車自由加速煙度的方法，引進歐共體的汽車排放標準體系，制定了我國的第一部汽車排放法規，對新開發的車型采用工況法檢測汽車排放有害氣體的總量。由于受設備條件和可操作性等因素的限制，對于新車的出廠檢驗和在用車，沿用老標準直到2005年才出臺了新的簡易工況法的汽車排放標準。一、汽油車雙怠速及簡易工況法排放測試

國標規定，輕型汽車的高怠速轉速為2500±100r/min；重型車的高怠速轉速為1800±100r/min。雙怠速排放的測試方法是：測試發動機怠速運行和高怠速運行工況所排出廢氣中HC、CO和NOX等有害氣體的濃度。

國標中定義的簡易工況有三種，即：穩態工況、瞬態工況和簡易瞬態工況，對于機動車保有量大、污染嚴重的地區，可任選其中一種。

瞬態工況和簡易瞬態工況排放檢測的測定值是汽車按照規定的工況行駛，每一公里所排出HC、CO、NOX和CO2等氣體成分的克數。

穩態工況排放檢測，國標定義了二個勻速運行工況：一是汽車在底盤測功機上以25±1.5km/h的車速、50%的負荷勻速運行；二是汽車在底盤測功機上以40±1.5km/h的車速、25%的負荷勻速運行。測試此二個工況下汽車排氣中HC、CO和NOX等有害氣體的濃度。二、柴油車煙度測試系統

GB3847—2005《車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法》中規定，柴油車應對發動機全負荷穩定運轉、自由加速及加載減速等運行狀態的煙度進行檢測。關于煙度的檢測，目前的主流設備是不透光式煙度計，如圖8-7所示。欲檢測發動機全負荷穩定運轉及加載減速等運行狀態的煙度，還需調用汽車底盤測功機。三、工況法汽車排放測試系統

我國汽車排放法規所規定的工況法采用的是歐共體的排放體系，測試汽車按照規定的15個工況運行四個循環加上400S的郊外高速運行工況全過程平均每公里所排出HC、CO、NOX和PM（碳煙）等有害氣體的質量（g）。由于工況法汽車排放測試需要模擬較為復雜的汽車運行工況，因此需要使用性能良好的高精度汽車底盤測功機；汽車排放污染物測試需采用硬、軟件設備有：汽車排放定容稀釋采樣系統、多組份排放分析系統、顆粒物測試系統、汽車排放檢測控制系統和汽車排放測試主控軟件系統等，如圖10-13所示。圖10-13汽車排氣污染物測試系統1--定容稀釋采樣系統，2--多組份排放分析系統，3--顆粒物測試系統，4--汽車排放檢測控制系統1、汽車排放定容稀釋采樣系統