汽車試驗學課件 第6章 汽車整車性能試驗1-2-1-

第6章

汽車整車性能試驗課件制作：許兆棠汽車試驗學（許兆棠主編）機械工業(yè)出版社6.1汽車動力性的試驗6.2汽車經(jīng)濟性的試驗6.3汽車制動性的試驗6.4汽車操縱穩(wěn)定性的試驗6.5汽車平順性的試驗6.6汽車通過性的試驗講授內(nèi)容汽車整車性能試驗概述

汽車整車性能的試驗主要指汽車理論中介紹汽車六大性能的試驗，包括：汽車的動力性、經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過性的試驗。汽車整車性能的試驗是在室內(nèi)的試驗設(shè)備和設(shè)施上，或在室外的道路、汽車試驗場上進行。本章僅選取六大性能中有代表性的試驗項目進行介紹。

本章及后續(xù)章的汽車試驗中，以汽車試驗的國家標準為基礎(chǔ)，介紹汽車的試驗。在各個試驗的介紹中，給出了汽車試驗的國家標準。6.1.1汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率的試驗6.1.2汽車滑行的試驗6.1.3燃油汽車最低穩(wěn)定車速的試驗6.1.4燃油汽車最高車速的試驗6.1.5燃油汽車加速性能的試驗6.1.6燃油汽車爬坡性能的試驗6.1.7電動汽車動力性的試驗6.1.8混合動力汽車動力性的試驗6.1汽車動力性的試驗6.1.1汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率的試驗汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率試驗的目的是要得到汽車的驅(qū)動力及驅(qū)動功率，用于評價汽車的動力裝置及傳動系統(tǒng)的動力性。汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率的方法：用恒速功率測量法在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上進行試驗。

將驅(qū)動輪停在轉(zhuǎn)鼓試驗臺的滾筒上，用鋼索將汽車的后部固定在支柱上，鋼索呈水平狀態(tài)，鋼索的拉力平衡汽車的縱向力。進入轉(zhuǎn)鼓試驗臺的恒速功率測量界面，在恒速功率測量界面上設(shè)定速度。再點擊“開始檢測”按扭，當汽車的車速稍大于設(shè)定速度時，保持加速踏板位置，測功器產(chǎn)生不同的阻力矩，自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速，通過轉(zhuǎn)鼓試驗臺中的速度傳感器檢測汽車的速度，通過測功器測定汽車的驅(qū)動力，并恒速功率測量界面上的牽引力欄中顯示汽車的驅(qū)動力，驅(qū)動力顯示為牽引力。用牽引力乘以設(shè)定速度，得汽車的驅(qū)動功率，在功率欄中顯示。改變設(shè)定速度，可測得不同車速下汽車的驅(qū)動力及驅(qū)動功率。圖6-1用轉(zhuǎn)鼓試驗臺測試汽車的驅(qū)動力及驅(qū)動功率圖6-2轉(zhuǎn)鼓試驗臺的恒速功率測量界面

汽車的驅(qū)動力及驅(qū)動功率試驗的原理是功率平衡的原理。轉(zhuǎn)鼓試驗臺進入恒速功率測量后，加速度為零，轉(zhuǎn)鼓試驗臺的輸入功率和輸出功率平衡，可得：和相對較小，

略去

和

，由式（6-1），得汽車的驅(qū)動功率：（6-1）（6-2）

又根據(jù)設(shè)定速度

，得汽車的驅(qū)動力：（6-3）和分別由轉(zhuǎn)鼓試驗臺中的測功器和速度傳感器獲得，再由計算機計算出汽車的驅(qū)動力，并在顯示器上的牽引力欄中顯示。6.1.1汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率的試驗

汽車的驅(qū)動力及驅(qū)動功率試驗的誤差主要來自省去驅(qū)動輪的滾動阻力的功率和轉(zhuǎn)鼓試驗臺傳動系統(tǒng)的摩擦阻力的功率的測試原理誤差，來自測功器的測試誤差、轉(zhuǎn)鼓試驗臺的恒速調(diào)節(jié)誤差。6.1.1汽車驅(qū)動力及驅(qū)動功率的試驗6.1.2汽車滑行的試驗1.道路上汽車滑行的試驗

道路上汽車滑行試驗的目的是獲得汽車的滑行速度和滑行距離，另可獲得汽車的行駛阻力。

道路上汽車滑行試驗的標準是國家標準GB/T12536-2017《汽車滑行試驗方法》。在執(zhí)行汽車試驗標準的汽車滑行試驗中，可根據(jù)此標準，開展道路上汽車滑行的試驗。

汽車滑行試驗的方法是汽車在水平良好道路上直線滑行，通過汽車速度測量儀（見第5章介紹的光電式車速測量儀、、GPS和BDS定位車速測量儀、VBOX汽車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的GPS定位車速測量儀等），測試汽車從(50±0.3)km/h到停止的滑行速度和滑行距離，從測試儀顯示器的屏幕上，可獲取汽車的滑行速度和滑行距離。試驗車輛進入滑行區(qū)域前的車速稍大于50km/h，將擋位置于空擋。為了減少道路坡度和風向、風速的影響，滑行試驗沿相同路段至少往返各進行3次，取其平均值作為試驗結(jié)果。

根據(jù)汽車理論中的汽車行駛平衡方程式，可得汽車的行駛阻力：根據(jù)測試結(jié)果，由汽車的滑行速度，可得汽車的滑行減速度。略去，由式(6-4)，可得汽車的行駛阻力。（6-4）

道路上汽車滑行試驗的誤差來自汽車直線滑行的誤差和儀器測試誤差。風和道路的縱向和橫向的坡度影響汽車的直線滑行，車輪半徑不等也會影響汽車的直線滑行。汽車滑行時，車身的俯仰，有可能引起儀器的測試誤差。1.道路上汽車滑行的試驗2.

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車滑行的試驗

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車的滑行試驗的目的是不同車輛的滾動阻力以及汽車傳動系統(tǒng)內(nèi)阻的橫向?qū)Ρ群屯惠v車維修前后的質(zhì)量檢查。同一型號或不同型號的汽車，滑行距離越長，汽車的滾動阻力以及汽車傳動系統(tǒng)的內(nèi)阻越?。煌惠v汽車，經(jīng)調(diào)整或維修后，滑行距離越長，汽車的滾動阻力以及汽車傳動系統(tǒng)的內(nèi)阻越小。圖6-4轉(zhuǎn)鼓試驗臺的滑行距離測量界面2.

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車滑行的試驗

滑行試驗也可以在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上進行。試驗前選取合適的飛輪組慣量，驅(qū)動輪停在滾筒上。進入轉(zhuǎn)鼓試驗臺的滑行距離測量界面，在滑行距離測量界面上設(shè)定起始速度，再點擊“開始檢測”按扭，轉(zhuǎn)鼓試驗臺開如工作，然后起動汽車、加速，驅(qū)動輪帶動滾筒轉(zhuǎn)動。當汽車的車速稍大于起始速度時，摘檔滑行，儲存在轉(zhuǎn)鼓試驗臺的滾筒裝置和汽車傳動系統(tǒng)中的動能釋放出來，克服輪胎在滾筒上滾動的滾動阻力以及汽車傳動系統(tǒng)的內(nèi)阻，拖動滾筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到車輪停止轉(zhuǎn)動。通過轉(zhuǎn)鼓試驗臺中的速度傳感器檢測汽車的速度，再對汽車的速度積分，計算出汽車的滑行距離，并在計算機的屏幕上顯示汽車的滑行距離和滑行時間。改變起始速度，可測得不同車速下汽車的滑行距離和滑行時間。圖6-3轉(zhuǎn)鼓試驗臺的滑行距離測量界面2.

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車滑行的試驗

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車滑行的試驗的誤差：轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車的滑行距離與道路上汽車的滑行距離不等，其誤差來自滾動阻力、加速阻力和空氣阻力。轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車的滑行距離不能替代道路上汽車的滑行距離。

轉(zhuǎn)鼓試驗臺上汽車的滑行距離與道路上汽車的滑行距離不等，其誤差來自滾動阻力、加速阻力和空氣阻力。6.1.3燃油汽車最低穩(wěn)定車速的試驗

1.燃油汽車最低穩(wěn)定車速試驗的目的和標準燃油汽車最低穩(wěn)定車速試驗的目的是獲得汽車的最低穩(wěn)定車速。汽車的最低穩(wěn)定車速是指最低的能穩(wěn)定行駛的車速，該車速能保證汽車在急速踩下加速踏板時，發(fā)動機不熄火，傳動系不抖動，汽車能夠平穩(wěn)不停地加速，且對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速不得下降。燃油汽車最低穩(wěn)定車速試驗的標準是國家標準GB/T12547-2009《汽車最低穩(wěn)定車速試驗方法》。在執(zhí)行汽車試驗標準的燃油汽車最低穩(wěn)定車速試驗中，根據(jù)GB/T12547-2009《汽車最低穩(wěn)定車速試驗方法》，開展道路上燃油汽車最低穩(wěn)定車速的試驗。6.1.3燃油汽車最低穩(wěn)定車速的試驗

2.燃油汽車最低穩(wěn)定車速試驗的方法

燃油汽車的最低穩(wěn)定車速試驗是針對手動擋變速器的燃油汽車開展的試驗。對于裝備自動變速器的汽車，該指標的價值不大。

燃油汽車的最低穩(wěn)定車速試驗的方法：燃油汽車的最低穩(wěn)定車速試驗在道路上進行。試驗時，將試驗車輛的變速器和分動器（如果有）置于所要求的擋位，從發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速開始，使汽車保持一個較低的能穩(wěn)定行駛的車速行駛并通過試驗路段。通過汽車速度測量儀觀察車速，并測定汽車通過100m試驗路段時的實際平均車速。在汽車駛出試驗路段時，立即急速踩下加速踏板，發(fā)動機不應(yīng)熄火，傳動系不應(yīng)抖動，汽車能夠平穩(wěn)不停頓地加速，且對應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速不得下降。試驗可由低速向高速進行。如果這些條件不能滿足，則應(yīng)適當提高試驗的車速，然后重復(fù)進行，直到找到滿足前述條件的汽車最低穩(wěn)定車速。為了減少道路坡度和風向、風速的影響，試驗應(yīng)往返進行，至少各1次。試驗過程中，不允許為保持汽車穩(wěn)定行駛而切斷離合器或使離合器打滑，并且不得換擋。取實測車速的算術(shù)平均值為該汽車該擋位的最低穩(wěn)定車速。6.1.4燃油汽車最高車速的試驗

1.燃油汽車最高車速試驗的目的和標準燃油汽車的最高車速試驗的目的是獲得汽車的最高車速，用于評價汽車的動力性。汽車的最高車速是指在水平良好的路面(混凝土或瀝青的路面)上汽車直線行駛所能達到的最高行駛車速。

燃油汽車最高車速試驗的標準是國家標準GB/T12544-2012《汽車最高車速試驗方法》，在執(zhí)行汽車試驗標準的燃油汽車的最高車速試驗中，根據(jù)此標準，開展燃油汽車最高車速的試驗。

汽車的最高車速試驗分為燃油汽車的最高車速試驗和電動汽車的最高車速試驗。燃油汽車在200m的測試路程上測量最高車速，簡稱為200m最高車速試驗。電動汽車的最高車速試驗包括30分鐘和1km最高車速試驗，其中1km最高車速試驗是在1km的測試路程上測量最高車速，1km最高車速試驗與200m最高車速試驗的方法其本相同，主要是測試路程的長度不同。電動汽車的最高車速試驗在電動汽車的動力性試驗中介紹。6.1.4燃油汽車最高車速的試驗

2.燃油汽車最高車速試驗的方法

燃油汽車的最高車速試驗的方法是汽車在水平良好道路上，試驗車輛加速行駛到最高車速，并連續(xù)直線行駛一段距離（測試路程的長度為200m），在此穩(wěn)定直線行駛路段，通過汽車速度測量儀，獲得試驗車輛的最高車速，其方法是從測試儀顯示器屏幕上的位移—時間曲線或計算機中的位移—時間的數(shù)據(jù)中，獲得試驗車輛通過200m的時間t(單位s)，再計算出試驗車輛的最高車速，其最高車速等于200×3.6/t(單位km/h)，這種方法用于最高車速有波動等少量變化的情況；也可由車速—時間曲線直接讀取最高車速，相應(yīng)的車速—時間曲線為一條水平線，這種方法用于車速穩(wěn)定性好的情況。

燃油汽車的擋位和加速踏板位置：測試時，對于手動擋汽車，加速踏板踩到底，變速器掛直接擋或超速擋，并選取最高車速的擋位；對于自動擋汽車，將擋位置于前進擋D，加速踏板踩到底；對于智能燃油汽車，其控制系統(tǒng)使汽車在最高車速的行駛狀態(tài)。6.1.4燃油汽車最高車速的試驗

燃油汽車的最高車速試驗分為單方向、雙向和環(huán)形跑道上最高車速試驗，并重復(fù)試驗，取最高車速試驗的平均值作為試驗結(jié)果。

單方向最高車速試驗是單一方向的最高車速試驗。單方向最高車速試驗時，需連續(xù)5次重復(fù)進行試驗，風速在車輛行駛方向的水平分量不超過2m/s。

雙向最高車速試驗是在同一道路上往返的最高車速試驗。雙向最高車速試驗時，車輛行駛速度變化不應(yīng)超過2%。每個方向上的試驗不少于1次，所用時間的變化不超過3%。

環(huán)形跑道上最高車速試驗是在環(huán)形跑道上進行最高車速試驗。試驗至少進行3次，每次測量時間的差異不超過3%，且不對轉(zhuǎn)向盤施加任何動作以修正行駛方向。6.1.4燃油汽車最高車速的試驗燃油汽車最高車速試驗的誤差來自汽車直線穩(wěn)定行駛的誤差和儀器測試誤差。風和道路的縱向和橫向的坡度影響汽車的直線穩(wěn)定行駛，車輪半徑不等會影響汽車的直線行駛。6.1.5燃油汽車加速性能的試驗

1.燃油汽車加速性能試驗的目的和標準

燃油汽車加速性能試驗的目的是獲得汽車的加速時間，評價汽車的動力性。

燃油汽車的加速時間分為原地起步加速時間和超車加速時間。與此對應(yīng)，加速性能試驗也包括兩項，即起步加速性能試驗和超車加速性能試驗。

燃油汽車加速性能試驗的標準是國家標準GB/T12543-2009《汽車加速性能試驗方法》。在執(zhí)行汽車試驗標準的燃油汽車加速試驗中，根據(jù)此標準，開展燃油汽車加速性能的試驗。2.起步加速性能試驗

起步加速性能試驗的方法是以最大的加速度，將汽車從靜止狀態(tài)加速到100km/h（如果最高車速的90%達不到100km/h，應(yīng)取最高車速的90%向下圓整到5的整數(shù)倍的車速作為試驗終了車速），另以最大的加速度，使汽車由靜止狀態(tài)通過400m的距離，分別記錄這兩個試驗的行駛時間，為原地起步加速時間。燃油汽車的擋位和加速踏板位置：對于手動擋汽車，由Ⅰ擋起步，選擇最恰當?shù)膿Q擋時機，逐步換至最高擋，掛擋后加速踏板踩到底；對于自動擋汽車，將擋位置于前進擋D，加速踏板踩到底；對于智能燃油汽車，其控制系統(tǒng)使汽車在最大加速度的行駛狀態(tài)。6.1.5燃油汽車加速性能的試驗

2.超車加速性能試驗

超車加速性能試驗的方法是以最大的加速度，將汽車從60km/h加速到100km/h，同樣，如果最高車速的90%達不到100km/h，應(yīng)取最高車速的90%向下圓整到5的整數(shù)倍的車速作為試驗終了車速，記錄行駛時間，為超車加速時間。

燃油汽車的擋位和加速踏板位置：對于手動擋汽車，變速器掛直接擋或超速擋，并選取加速時間最短的擋位，加速踏板踩到底；對于自動擋汽車，將擋位置于前進擋D，加速踏板踩到底；對于智能燃油汽車，其控制系統(tǒng)使汽車在最大加速度的行駛狀態(tài)。燃油汽車的加速性能試驗應(yīng)往返進行，每個方向至少進行3次。若一次試驗發(fā)生問題，則該往返試驗均應(yīng)重做。起步加速性能試驗的變化系數(shù)不得大于3%；超車加速性能試驗的變化系數(shù)不得大于6%。6.1.5燃油汽車加速性能的試驗

燃油汽車的加速性能試驗的誤差來自汽車直線行駛的誤差、換擋時間和儀器測試誤差。汽車加速時，車身的俯仰，有可能引起儀器的測試誤差。a)燃油汽車起步加速性能曲線

b）燃油汽車超車加速性能曲線圖6-4燃油汽車加速性能的曲線1車速一加速距離曲線2車速一加速時間曲線6.1.5燃油汽車加速性能的試驗6.1.6燃油汽車爬坡性能的試驗1.燃油汽車爬陡坡的試驗

（1）爬陡坡試驗的目的和標準

燃油汽車爬坡試驗的目的是獲得最大爬坡度，用于評價汽車的動力性。爬陡坡的坡度是汽車理論中的最大爬坡度。燃油汽車爬坡性能試驗的標準是國家標準GB/T12539-2018《汽車爬陡坡試驗方法》。在執(zhí)行汽車試驗標準的燃油汽車爬陡坡試驗中，根據(jù)此標準，開展燃油汽車爬坡性能的試驗。6.1.6燃油汽車爬坡性能的試驗

(2)滿載法爬陡坡的試驗

燃油汽車滿載法爬陡坡試驗的方法是汽車從坡道前面的水平路面起步，滿載爬至坡頂。在通過中間的10m測速路段時，測定通過時間、動力裝置的轉(zhuǎn)速，監(jiān)測各儀表的示值。爬到坡頂后，檢查汽車各部位有無異常，并做記錄。同一坡道可以爬兩次，有一次通過就認為可以達到此爬坡度。

燃油汽車爬陡坡試驗時，擋位置于最低檔或前進擋D，加速踏板踩到底。對于智能燃油汽車，其控制系統(tǒng)使汽車在最大爬坡度的行駛狀態(tài)。

如果被試車輛克服了該坡道，可以到大一級坡度的坡道上再次進行爬坡試驗，以此類推，直至爬到所能克服的最大坡度，作為該車的最大爬坡度試驗結(jié)果。圖6-5汽車爬陡坡的試驗6.1.6燃油汽車爬坡性能的試驗汽車爬陡坡的試驗

燃油汽車減重法爬陡坡試驗是減輕汽車的載重量，獲得汽車的最大爬坡度。如果被試車輛克服了該坡道，沒有小一級坡度的坡道上再次進行爬坡試驗，可采用減重法爬坡試驗。

根據(jù)汽車理論，汽車的動力因數(shù)：（6-5）

將

代入式(6-5)，可解得：(3)減重法爬陡坡的試驗（6-6）設(shè)減重后汽車的質(zhì)量為，相應(yīng)的最大爬坡角為。根據(jù)式(6-6)得減重后汽車的動力因數(shù)：（6-7）

又根據(jù)動力因數(shù)的定義，得：將式(6-7)代入式(6-8)，得汽車的動力因數(shù)：（6-8）

將式(6-9)代入式(6-6)，得汽車的最大爬坡角：(3)減重法爬陡坡的試驗（6-10）

由式(6-10)得汽車的最大爬坡度：（6-11）（6-9）

當已知汽車的質(zhì)量m和測試道路的坡度角

時，根據(jù)式(6-5)、式(6-7)和式(6-8)，得減輕質(zhì)量后的汽車的質(zhì)量：

由式(6-12)得減輕質(zhì)量：（6-12）減輕質(zhì)量后汽車的質(zhì)量變小，式(6-13)的計算結(jié)果為負值。通過減輕汽車的載重量，測得相應(yīng)的最大爬坡角，再由式(6-10)計算得汽車的最大爬坡角，由式(6-11)計算得汽車的最大爬坡度。(3)減重法爬陡坡的試驗（6-13）燃油汽車負荷拖車法爬陡坡試驗是滿載的汽車拖動負荷拖車，勻速爬坡，獲得汽車的最大爬坡度。如果被試車輛克服了該坡道，沒有大一級坡度的坡道上再次進行爬坡試驗，可采用負荷拖車法爬坡試驗。設(shè)汽車的質(zhì)量為m，汽車拖動負荷拖車勻速爬坡時，牽引負荷拖車的拖鉤牽引力為，相應(yīng)的最大爬坡角為。根據(jù)汽車理論，汽車的動力因數(shù)：（6-14）將式(6-14)代入式(6-6)，得汽車的最大爬坡角：(4)負荷拖車法爬陡坡的試驗（6-15）