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发布时间:2021-05-15 20:28:10

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作者:谢永东

出版社:江苏科学技术出版社

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汽车使用性能与检测

汽车使用性能与检测试读:

建议课时安排

单元1汽车使用性能与检测概述项目一 汽车使用性能概述

1.了解汽车使用性能的内容和分类

2.了解汽车使用性能各参数的含义

汽车的使用性能是指汽车能适应各种使用条件而发挥最大工作效率的能力,它是汽车性能的主要内容。

汽车性能一般包括汽车容载量、方便性、动力性、经济性、安全性、舒适性和环保性等。目前,我国采用的汽车使用性能指标如表1-1所示。

表1-1 汽车使用性能主要指标

续表

汽车的使用效果取决于其使用条件,汽车使用条件是指影响汽车完成运输工作的各类外界条件,主要包括气候条件、道路条件、运输条件和汽车安全运行技术条件等。

评价汽车工作效率的全面指标是运输生产率和运输成本。而影响汽车运输生产率的主要因素是汽车的平均行驶速度。

一、汽车容载量

汽车容载量是指汽车能够装载货物的最大数量或一次允许运载的最大量旅客数。它与汽车的装载质量、车厢尺寸、货物的比重、座位数和站立乘客的地板面积有关。

载货车的容载量常用比装载质量和装载质量利用系数进行评价:

比装载质量和装载质量利用系数表征了汽车结构对各种货物需要的适应力。它决定了某车型装载何种货物能够装满车厢,或充分地利用汽车的全部装载能力。普通货车装载密度低的货物时,不能充分利用汽车的装载质量。图1-1 中大6140HGD豪华双层客车

图1-1所示的中大6140HGD豪华双层客车,为中大汽车集团2008年自主研发的首款公路客运双层客车,其最大的亮点在于该车提高了乘载能力,其最大载客量可达86人,而普通公路客运客车还不到50人。

二、汽车的质量利用

汽车的质量利用描述了汽车整备质量与装载质量的关系,常用整备质量利用系数来评价:

整备质量利用系数的提高是现代载货汽车制造技术进步的重要标志之一。除了不断完善汽车结构和制造技术外,降低汽车的整备质量的主要途径是利用轻型材料,特别是应用强度高、质量轻的高强度铝合金和复合塑料。

汽车整备质量利用系数随装载质量的增加而提高,轻型货车约1.1,中型货车约1.35,重型货车约1.3~1.7。所以,国际目前流行中型汽车列车运输。

平头汽车的整备质量利用系数一般比长头汽车的高。由货车变形的自卸汽车,因改装后整备质量增加,整备质量利用系数比基本型汽车低。如图1-2所示。图1-2 改装后整备质量增加的自卸汽车

三、汽车使用方便性

汽车的使用方便性是汽车的一项综合使用性能,用于表征汽车运行过程中,驾乘人员的舒适性和疲劳程度,以及对保证运行货物完好无损和装卸货物的适用性。它主要包含以下内容。

1.操纵轻便性

操纵轻便性决定了驾驶员的工作条件,对减轻驾驶员的疲劳,保证行车安全,具有重要作用。它的主要评价指标为操纵力、操作次数、驾驶员座位参数与调整参数、驾驶员的视野参数。

驾驶员控制操纵机构的力,一般用测力计测定。转向助力器、制动助力器等助力装置,就是为降低驾驶员的操纵力,来提高操纵轻便性。

驾驶员的操作次数通常用换挡、踏离合器和制动的次数反映。驾驶操作次数是通过在该类车常见路况下,在典型道路上的使用试验确定,并将试验路段上各类操作次数换算为100km行程的操作次数。

驾驶员座椅的构造和操纵杆件的配置是否舒适方便,也影响汽车使用方便性。为了保证不同身高的驾驶员都能有适合的驾驶操作姿势,驾驶座椅设计成可沿着水平和垂直方向调节式,并且座椅和靠背倾角也可调节,即驾驶座椅应具有多维调节的功能,如图1-3所示为可调自加热座椅。方向盘的位置还应按照驾驶员的需要调节,图1-4所示为可调方向盘。图1-3 可调自加热座椅图1-4 可调方向盘

为了提高汽车的操纵轻便性,各种操纵机构应有良好的接近性,应设置速度、机油压力、油、冷却液温度、燃料耗量以及电参数等的显示仪表。当控制参数进入临界值时,发出声、光信号,以便驾驶员能及时掌握车辆状况。控制显示仪表应具有必需的显示精度,以利于驾驶员观察。图1-5为荣威550精心设计的仪表台。图1-5 荣威550汽车仪表台

驾驶员的视野性能主要取决于座椅的布置、高度以及座垫和靠背的倾角,车窗尺寸、形状、布置和支柱的结构等。

2.乘员上下车方便性

对于轿车,主要取决于车门支柱的布置。特别是两门轿车保证后座出入方便的影响尤其明显。车门支柱倾斜适当,可改善乘客出入的方便性,如果采用对开门可以极大方便乘员的上下车。如图1-6所示。图1-6 采用对开门的汽车

对于客车,主要取决于踏板高度、深度、级数、能见度及车门的宽度。踏板高度和深度应与日常生活中所习惯的楼梯台阶相同。有的国家城市公共汽车,为了方便残疾人轮椅和童车的上下,踏板设计成高度可调或自动升降式,如图1-7所示。如果乘客上下车方便会减少城市公共汽车站点的停车时间,缩短汽车的线路运行时间。图1-7 方便乘客上下的客车

3.装卸货物方便性

装卸货物方便性,是指车辆对装卸货物的适应性。它用车辆装卸所耗费的时间和劳动力来评价。

影响装卸货物方便性的结构因素主要包括:货厢和车身地板的装卸高度;从一面、两面、三面或上面装卸货物的可能性;厢式车车门的构造、布置和尺寸;有无随车装卸装置及其效率。

图1-8为奔驰凌特新式厢式货车,其后门单扇可开启270°,货舱侧的拉门又宽又高,拉门门口宽度达1 510mm,高度达2 175mm。乘员可不必弯腰进出,也可直立在货舱内移动货物,装卸货物非常方便。图1-8 奔驰凌特新式厢式货车

4.乘坐舒适性

汽车乘坐舒适性在很大程度上取决于内部可利用空间和座位的结构。内部可利用空间越大,乘员的活动空间就越大,舒适性越好。座椅的结构参数主要是座位的宽度和深度、靠背高度和倾角,以及座椅上乘员的上下自由空间。图1-9为乘坐舒适性和上下方便性示意图。图1-9 乘坐舒适性和上下方便性示意图

座椅的结构应符合人体工程学的要求,为乘客提供最佳的方便性和最舒适的乘坐姿势(如图1-10所示)。座椅应具有良好的柔和性。通常用它的振动特性(振幅、频率)和消振速度评价座椅的柔和性。当座椅上乘员的自振频率与车身振动频率的比值为1.6~2.0时,座椅的舒适性最好。图1-10 符合人体工程学驾驶位

另外,乘坐舒适性也与车身的密封性有关。保护乘员空间不受发动机气体排放物的污染,防止尘土侵入,保暖、供冷、通风、调温等,也是提高客车舒适性的重要措施。如图1-11所示。图1-11 驾驶室内空调及通风装置

5.最大续航里程

汽车最大续航里程是指一次性油箱加满油后能连续行驶的最大里程(km)。它主要与车辆的燃油经济性及油箱容积有关。

除了汽车的技术水平外,汽车运行燃料消耗量也取决于车辆的实载率、道路条件、运行速度等使用因素,因此,它将随使用条件而变化。合适的汽车最大续航里程可减少中途停车,提高汽车运输效率。汽车最大续航里程的确定,应保证汽车在最大的昼夜行驶里程内,不需中途停车加油。

6.机动性

车辆在最小面积内转向和转弯的能力被称为车辆的机动性。它也表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕开不可越过障碍物的能力。车辆装卸货场地的尺寸、停车库(场)通道宽度、车辆维修作业所需的场地面积都与车辆的机动性有关。图1-12为装备四轮转向系统的汽车(4WS),可以极大改善汽车的转向和行驶性能。图1-12 四轮转向的汽车

四、汽车速度性能

汽车速度性能主要取决于动力性,而汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力,是汽车的基本使用性能。汽车动力性越高,运输生产率也就越高。

五、汽车使用经济性

汽车使用经济性,是为完成单位运输量所支付的最小费用的一种使用性能,它是评价汽车营运经济效果的综合性指标。我国营运汽车的平均运输成本中,运行材料费(燃料、润滑油、轮胎等)大概占40%以上。

汽车的燃油经济性表示汽车以尽量少的燃料消耗量经济行驶的能力。它的评价指标主要有:等速百公里燃料消耗量;等速吨百公里燃料消耗量;循环行驶实验工况百公里燃料消耗量。燃油经济性的提高就意味着汽车运输成本的下降和经济效益的提高。

六、汽车安全性

汽车的安全性由主动安全性与被动安全性两大部分组成。

所谓主动安全性,可理解为防患于未然,重点是使车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度,尽量提高汽车行驶的稳定性和舒适性,减少行车时所产生的偏差。主动安全性在汽车的制动系统中得到了充分体现。制动系统如果配备了制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)等先进的电子系统,便可以根据车的重量和路况变化来控制制动过程,使前后轮的制动液压力接近理想化,从而大幅度提高了制动性能,特别是增强了紧急制动时的稳定性和安全性,防止甩尾现象的发生。图1-13为配备ABS系统的汽车制动时车轮做纯滚动。汽车的操纵性、稳定性和制动性都属于主动安全性范畴。图1-13 配备ABS系统的汽车

所谓被动安全性指的就是一旦事故发生时,汽车保护内部乘员及外部人员的安全程度。被动安全性必须要考虑两方面的问题:一个是汽车外部安全性,另一个就是汽车内部安全性。在外部安全性方面,应减少凸出物体,物体外形采用圆弧形,增大点接触面等方式,尽量在发生事故时减少对外部人员的伤害。在内部安全性方面,应减少在事故中对车内乘员的冲击力,事故发生后能提供足够的生存空间,例如高强度车厢结构、保险杠等汽车自我保护方式,以及安全带、安全气囊等辅助安全设备。

汽车的安全性不仅仅只局限于ABS、安全气囊等配置,而是需要从车身设计、材料选择等方面综合考虑的系统,综合安全性才是汽车安全性真正的衡量标准。图1-14为VOLVO S40的加强驾驶室、吸能车身、防撞侧门和六安全气囊的安全设计。图1-14 VOLVO S40安全设计项目二 汽车检测概述

1.了解常用的汽车诊断参数

2.了解选择检测诊断参数的原则

3.了解汽车诊断参数相关标准

4.了解汽车检测技术的发展概况

汽车从发明到今天已经一个多世纪了。在现代社会,汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人们造福的同时,也带来大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。汽车本身又是一个复杂的系统,随着行驶里程的增加和使用时间的延续,其技术状况将不断恶化。因此,一方面要不断研制性能优良的汽车,图1-15为研究机构进行汽车性能检测;另一方面要借助维护和修理,恢复其技术状况。汽车综合性能检测就是在汽车使用、维护和修理中对汽车的技术状况进行测试和检验的一门技术。图1-15 汽车性能检测

汽车的检测与诊断是确定汽车技术状况的技术,不仅要求有完善的检测、分析、判断的手段和方法,而且在检测诊断汽车技术状况时,必须选择合适的诊断参数,确定合理的诊断参数标准和最佳诊断周期。

一、汽车检测诊断参数

汽车检测诊断参数,是表征汽车、汽车总成及机构技术状况的量。有些结构参数可以表征技术状况,但在不解体情况下,直接测量往往受到各种因素的限制。如汽缸间隙、曲轴和凸轮轴各道轴颈的磨损量等,都无法在不解体情况下直接测量。因此,在检测诊断汽车技术状况时,需要采用一种与结构参数有关而又能较好地表征技术状况的间接指标,该间接指标称为诊断参数。可以看出,诊断参数既与结构参数紧密相关,又能够反映汽车的技术状况,是一些可测的物理量或化学量。也就是说,诊断参数是通过适当的检测过程获取的汽车技术状况信息。

1.常用的汽车诊断参数

常用的汽车诊断参数一般包括工作过程参数、伴随过程参数和几何尺寸参数。(1)工作过程参数

该参数是汽车、总成或机构工作过程中输出的一些可供测量的物理量或化学量。例如发动机功率、汽车燃料消耗量、制动距离或制动力、滑行距离等,往往能表征诊断对象总的技术状况,适合于整体诊断。如通过检测,若底盘输出功率符合要求,说明发动机技术状况和传动技术状况符合要求。反之,如果底盘输出功率不符合要求,说明发动机输出功率不足或传动系功率损失太大,通过进一步深入检测诊断,可确定是发动机技术状况不佳还是传动系技术状况不佳。工作过程参数是深入诊断的基础。汽车不工作时,工作过程参数无法测量。(2)伴随过程参数

该参数是伴随工作过程输出的一些可测量,例如震动、噪声、异响、温度等。这些参数可提供诊断对象的局部信息,常用于复杂系统的深入诊断。汽车不工作时,无法测量该参数。(3)几何尺寸参数

该参数可提供总成或机构中配合零件之间或独立零件的技术状况,例如配合间隙、自由行程、圆柱度、圆度、端面圆跳动、径向圆跳动等。这些参数提供的信息量有限,却能表征诊断对象的具体状态。

汽车常用的检测诊断参数如表1-2所示。

表1-2 汽车常用检测诊断参数

续表

2.选择检测诊断参数的原则

要确定汽车的技术状况,必须合理选择检测诊断参数,一般应遵循以下原则:(1)灵敏性

即有足够的灵敏度,它是诊断对象的技术状况在从正常状态到进入故障状态之前的整个使用期内,诊断参数相对于技术状况参数的变化率。选用灵敏性高的诊断参数诊断汽车的技术状况时,可提高诊断时的可靠性。(2)稳定性

稳定性指在相同的测试条件下,多次测得的同一诊断参数的测量值,具有良好的一致性(重复性)。诊断参数的稳定性越好,其测量值的离散度越小。稳定性不好的诊断参数,其灵敏性也低,可靠性差。(3)信息性

信息性是指诊断参数对汽车技术状况具有的表征性。表征性好的诊断参数,能揭示汽车技术状况的特征和现象,反映汽车技术状况的全部情况。诊断参数的信息性越好,包含汽车技术状况的信息量越多,得出的诊断结论越可靠。(4)经济性

经济性是指获得诊断参数的测量值所需要的诊断作业费用的多少,包括人力、工时、场地、仪器、设备和能源消耗等项费用。经济性高的诊断参数,所需要的诊断作业费用低。

3.诊断参数的测量条件与测量方法

测量条件一般指温度条件、速度条件、负荷条件等。多数诊断参数的测得需要汽车走热至正常工作温度。除了温度条件外,速度条件和负荷条件也很重要。例如,发动机功率的检测,需在一定的转速和负荷下进行;汽车制动距离的检测,需在一定的初速度和载荷下进行。

对诊断参数的测量方法也有规定,如汽油车排气污染物的测量,采用怠速法或双怠速法进行等。没有规范的测量条件和测量方法,所测结果就没有可比性,也就无法评价汽车的技术状况。

因此,诊断参数都是就一定的测量条件、测量方法才有意义的。

二、检测诊断参数的对照分析

检测结果只有与诊断参数标准进行对比,才能定量地评价汽车及其总成或机构的技术状况,进而确定维修的范围和深度。诊断参数按照使用情况可以分3个阶段。

1.初始值

此值相当于无故障新车和大修车诊断参数值的大小,往往是最佳值,可作为新车和修车的诊断标准。当诊断参数测量值处于初始值范围内时,表明诊断对象技术状况良好。

2.许用值

诊断参数测量值若在此范围内,表明诊断对象技术状况虽发生变化,但尚属正常,无需修理,按要求维护即可继续运行,超过此值,应及时进行修理。

3.极限值

诊断参数测量值超过此值后,表明汽车技术状况严重恶化,需进行修理。此时,汽车的动力性、经济性和环保性大大降低,行驶安全得不到保证,有关机件磨损严重,甚至可能发生机械事故。

综上所述,当检测诊断参数测量值在许用值以内,汽车可继续运行;当检测诊断参数测量值达到或超过极限值,须停止运行进厂维修。因此,将检测诊断参数测量值与诊断参数标准值比较,就可得知汽车技术状况。

三、汽车诊断参数相关标准

汽车诊断参数标准可以分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准4类。

1.国家标准

国家标准是国家制定的标准,冠以中华人民共和国国家标准(GB)字样。国家标准一般由某行业部委提出,由国家质量监督检验检疫总局发布,全国各级有关单位和个人都必须贯彻执行,具有强制性和权威性。如GB18565—2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》、GB17691—2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》和GB7258—2004《机动车运行安全技术条件》等,都是国家标准。

2.行业标准

行业标准也称为部委标准,是部级制定并发布的标准,在部委系统内或行业系统内贯彻执行,一般冠以中华人民共和国某某行业标准,在一定范围内具有强制性和权威性,有关单位和个人也必须贯彻执行,如GB/T1834—2001《汽车维护、检测、诊断技术规范》、JT/T198—2004《营运车辆技术等级划分和评定要求》,均为中华人民共和国交通行业标准,其与诊断有关的限值均可作为诊断参数标准使用。

3.地方标准

地方标准是省级、市级、县级制定并发布的标准,在地方范围内贯彻执行,在一定范围内具有强制性和权威性,所属范围内的有关单位和个人必须贯彻执行。省、市、县三级除贯彻执行上级标准外,可根据本地具体情况制定地方标准或率先公布上级没有制定的标准。地方标准中的限值应比上级强制标准中的限值要求更严格。

4.企业标准

企业标准包括汽车生产厂家推荐的标准、汽车运输企业和汽车维修企业内部制定的标准、检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准3种类型。

汽车制造厂推荐的标准是汽车制造厂在汽车使用说明书中公布的汽车使用性能参数、结构参数、调整数据和使用极限等,可以把它们作为诊断参数标准来使用。该类标准是汽车制造厂根据设计要求和制造水平,为保证汽车的使用性能和技术状况而制定的。

汽车运输企业和维修企业的标准是本企业内部制定的标准,只在本企业内部贯彻执行。该类标准除贯彻执行上级标准外,往往根据本企业的具体情况,制定一些上级标准中尚未明确的内容。企业标准中有些诊断参数的限值比上级标准还要严格,以保证汽车维修质量和树立良好的企业形象。企业标准须达到国家标准和上级标准的要求,同时允许超过国家标准和上级标准的要求。

检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准是检测仪器设备制造厂针对本仪器或设备所检测的诊断参数,在尚没有国家标准和行业标准的情况下制定的诊断参数的限值,通过产品使用说明书提供给使用者,作为参考性标准。

以上任何一级标准的制定,都既要考虑技术性和经济性,又要考虑先进性,并尽量靠拢同类国际标准。

诊断参数标准往往会随行业的发展而适当地调整,这就需要技术人员随时掌握和应用最新的标准。

四、检测诊断周期

检测诊断周期是汽车检测诊断的间隔期,以行驶里程或使用时间表示。检测诊断周期的确定,应满足技术和经济两方面的条件,其最佳值为能保证车辆的完好率最高而消费的费用最少的检测诊断周期。

1.制定最佳检测诊断周期应考虑的因素

制定最佳检测诊断周期,应考虑汽车技术状况和汽车使用条件,还应考虑汽车检测诊断、维护修理和停驶损耗的费用等项因素。(1)汽车技术状况

汽车技术状况在汽车新旧程度不一、行驶里程不一、技术状况不一,甚至还有使用性能、结构特点、故障规律、配件质量不一等情况下,制定的最佳检测诊断周期显然也不能一样。新车和大修后的车辆,其最佳检测诊断周期长,反之应短。(2)汽车使用条件

汽车使用条件包括气候条件、道路条件、装卸条件、驾驶技术、是否拖挂、燃润油料质量等。气候恶劣、道路状况差、经常重载、驾驶技术不佳、拖挂行驶、燃润油料质量得不到保证的汽车,其最佳检测诊断周期短,反之则长。(3)经济性

经济性包括检测诊断、维护修理、停驶损耗的费用。若使检测诊断、维护修理费用降低,则应使检测诊断周期延长,但汽车因故障停驶的损耗费用和行驶消耗费用会增加;若使停驶损耗的费用和行驶消耗费用降低,则应使检测诊断周期缩短,但检测诊断、维护修理的费用会增加。在具体确定过程中,应从总费用最低来进行考虑。

2.制定最佳检测诊断周期的方法

大量统计资料表明,实现单位里程费用最小和技术完好率最高,两者是可以取得一致的。

根据交通部《汽车运输业技术管理规定》,汽车实行“定期检测、强制维护、视情修理”的制度。该规定要求车辆二级维护前应进行检测诊断和技术评定,根据检测结果,确定附加作业或修理项目,结合二级维护一并进行。该规定又指出,车辆修理应贯彻“视情修理”的原则,即根据车辆检测诊断和技术鉴定的结果,视情按不同作业范围和深度进行,既要防止拖延修理造成车况恶化,又要防止提前修理造成浪费。

从上述规定中可以看出,二级维护前和车辆大修前都要进行检测诊断,其中,大修前的检测诊断一般在大修间隔里程行将结束时结合二级维护前的检测诊断进行。既然规定在二级维护前进行检测诊断,则二级维护周期就是我国目前的最佳检测诊断周期。根据JT/T201—1995《汽车维护工艺规范》的规定,正常使用条件下二级维护周期在10 000~15 000km范围内。

五、汽车检测技术的发展概况

汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。最初,人们主要是通过有经验的维修人员借助简单工具,用眼看、耳听、手摸和鼻闻等手段,发现汽车的故障并做有针对性的修理。随着现代科学技术的进步,特别是计算机技术的进步,汽车检测技术也随之飞速发展。目前人们已普遍运用各种先进的仪器设备,对汽车进行不解体检测,满足了对汽车检测安全、迅速、准确的要求。

1.国外发展概况

20世纪50年代的一些工业发达国家,形成了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。20世纪60年代后期,国外汽车检测技术发展很快,并且大量应用电子、光学、理化与机构相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。例如非接触式车速仪、前照灯监测仪、车轮定位仪、尾气分析仪等。进入20世纪70年代以来,随着计算机技术的发展,出现了汽车检测诊断、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备。在此基础上,各工业发达国家相继建立了汽车检测站和检测线,使汽车检测制度化。概括地讲,工业发达国家的汽车检测在管理上已实现了“制度化”;在检测基础技术方面已实现了“标准化”;在检测技术上向“智能化、自动化检测”方向发展。

2.国内发展概括

我国从20世纪60年代开始研究汽车检测技术,当时交通部主持进行了发动机汽缸漏气量检测仪、点火正时等检测仪器的研究、开发。20世纪70年代我国大力发展了汽车检测技术,汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目。由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台、惯性式汽车制动试验台、发动机综合检测仪和汽车性能综合检验台(具有制动性检测、底盘测功、速度测试等功能)。

进入新时期以来,随着国民经济的发展,汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展,加之我国机动车保有量迅速增加,随之而来的是交通安全和环境保护等社会问题。如何保证车辆快速、经济、灵活,并尽可能不造成社会公害等问题,已逐渐被提到政府有关部门的议事日程,因而促进了汽车诊断与检测技术的发展。交通部主持研制开发了汽车制动试验台、侧滑试验台、轴(轮)重仪、速度试验台、灯光检测仪、发动机综合分析仪、底盘测功机等。

1.简述汽车的使用性能的内容和分类。

2.试述汽车的使用性能各参数的含义。

3.常用的汽车诊断参数有哪些?

4.选择检测诊断参数的原则是什么?

5.制定最佳检测诊断周期应考虑的因素有哪些?单元2汽车动力性与检测项目一 汽车动力性

1.了解汽车动力性评价指标

2.了解汽车的使用性能各参数的含义

3.理解汽车行驶原理

4.了解影响汽车动力性的主要因素

一、汽车动力性评价指标

汽车动力性,是指在良好、平直的路面上行驶时,汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

汽车动力性直接影响汽车平均行驶速度,动力性越好,汽车以最快的运输速度完成运输工作的能力越高。因此,动力性是汽车的重要使用性能之一。

汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。在评价汽车动力性时,由于汽车用途和使用条件的不同,要求也不一样。如经常在公路干线上行驶的汽车,起主要作用的是汽车最大速度,而加速度的要求居于次位。而市内行驶的汽车正好相反,由于城市内交通繁忙,汽车在行驶中需要经常制动、停车和起步,汽车加速性能便成为评价这类汽车的主要指标。

1.汽车加速性

汽车加速性表示汽车的加速能力,通常用汽车加速时间或加速距离表述。它对汽车平均行驶速度影响很大。(1)加速时间

加速时间分为原地起步加速时间和超车加速时间。

原地起步加速时间,是指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,以最大的加速强度,选择恰当的换挡时间,逐步换挡至最高挡位,达到预定距离或车速所需要的时间。一般可用从汽车静止加速行驶到400m距离或者至100km/h速度所需的时间表示汽车原地起步的加速能力。

图2-1为布加迪威龙,该车装配W16型8.0L四涡轮增压发动机,在6 000转时动力输出可达1 016马力(747kW),而最大扭力可达1 250Nm,0~100km/h加速仅需2.5s。图2-1 布加迪威龙

超车加速时间,是指用最高挡或次高挡由预定的车速,以最大加速强度,加速到某规定车速所需的时间。超车加速能力强,表明汽车超车过程中并行时间或距离短,与对向交通流发生碰撞事故的几率低(图2-2所示)。超车加速能力通常采用以最高挡或次高挡从30km/h或40km/h全力加速至某预定高速所需的时间表示。图2-2 汽车超速加速能力测试(2)加速距离

加速距离也分为原地起步加速距离和超车加速距离。

原地起步加速距离,是指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,以最大的加速强度,选择恰当的换挡时间,逐步换挡至最高挡位,达到预定车速所经过路程。可用从汽车静止加速行驶至100km/h速度所经过的路程表示汽车原地起步的加速能力。

超车加速距离,是指用最高挡或次高挡由预定的车速,以最大加速强度,加速到某规定车速所经过的路程。

为了使汽车安全地从有坡度的匝道驶入高速公路,也有以汽车在规定的坡道(6%)上达到规定车速所经过的加速时间来表示汽车加速性能。

2.最高车速

最高车速,是指汽车在平直的良好道路(混凝土或柏油)上所能达到的平均最高行驶车速。

图2-3为福特公司SSC Ultimate Aero超级跑车,其最高速度可达437km/h,相比之下,世界上速度最快的民航客机——“协和”起飞时的速度仅为360km/h。图2-3 福特公司SSC Ultimate Aero超级跑车

3.汽车上坡能力

汽车上坡能力用最大爬坡度i表示。最大爬坡度,是指汽车满max载时,以Ⅰ挡在良好路面所能爬上的坡度。它是载货汽车动力性的评价指标,代表了汽车的极限爬坡能力。轿车的动力性较载货汽车好,爬坡能力强,且主要在良好路面行驶,一般不强调其爬坡能力。载货汽车经常在各种不同道路行驶,必须要求有足够的爬坡能力。载货汽车的最大爬坡度一般为16°左右。

越野汽车有时需要在恶劣的坏路或无路条件下行驶,需要克服松软坡道路面的较大阻力以及凹凸不平路面的局部大阻力。如图2-4所示该车的最大爬坡度可达45°。图2-4 越野汽车最大爬坡度

二、汽车行驶原理

1.汽车驱动力

汽车驱动力F是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器(包括分t动器)、传动轴、主减速器、差速器、半轴(及轮边减速器)传递至车轮作用于路面的力,如图2-5所示。图2-5 汽车驱动力示意图

2.汽车行驶阻力

汽车行驶阻力=滚动阻力+空气阻力+坡道阻力+加速阻力(1)滚动阻力

滚动阻力是当车轮在路面上滚动时,两者之间相互作用力以及相应的轮胎和支承面变形所产生的能量损失的总称。它包括:道路塑性变形损失;轮胎弹性迟滞损失;其他如轴承、油封损失,悬架零件间摩擦和减震器内损失等。

汽车在松软路面上行驶时,滚动阻力主要是由路面沉陷变形引起的;汽车在硬路面上行驶时,滚动阻力主要是由轮胎变形引起的。

影响滚动阻力的因素:

①轮胎的结构、帘线、花纹及橡胶品种。在保证轮胎有足够的强度和寿命的前提下,减少帘布层数,可以使胎体减薄而减小滚动阻力。子午线轮胎,因帘线层数少,因此其滚动阻力较一般轮胎的滚动阻力小,而且随车速的变化小。胎面花纹越粗滚动阻力越大,F1比赛为了减少滚动阻力通常采用无花纹或花纹很少的轮胎,下雨天才采用有花纹的轮胎,如图2-6所示。图2-6 F1比赛用轮胎

②轮胎气压。气压降低时,在硬路面上轮胎变形大,因此滚动阻力增大;气压过高,在软路面上行驶时,路面产生很大塑性变形,将留下轮辙,同样使滚动阻力增大。

③路面的种类和状况。坚硬、平整而干燥的路面,滚动阻力最小。路面不平,滚动阻力将成倍增长。这是因为路面不平会引起轮胎和悬挂机构的附加变形及减震器内产生的阻力要成倍地消耗能量。松软路面由于塑性变形很大,使滚动阻力增加很多。

④行车速度。车速在100km/h以下时,滚动阻力系数变化不大。在100km/h以上时增长较快。车速达某一高速时,如150~200km/h左右,滚动阻力迅速增长,因为这时轮胎将产生驻波现象,即轮胎周缘不再是圆形而呈明显的波浪状,出现驻波后,滚动阻力显著增加。而且轮胎的温度也很快增加,胎面与轮胎帘布层会产生脱落,出现爆胎

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