汽车检测与诊断技术
1. 国内外汽车检测技术概况 汽车从发明到今天已一个多世纪。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，其技术状况不断恶化。因此，一方面要不断研制性能优良的汽车；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检测和检验的一门技术。
2. 国外概况
2.1 制度化 在国外汽车检测工作由交通部门统一领导，全国各地建有由交通部门认证的汽车检测场（站）负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测场的检测，以确认其安全性能和排放是否符合国家标准。
2.2 标准化 工业发达国家的汽车检测有一整套的标准。断定汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主观上的误差。 除对检测结果有严格完整的标准外，国外地检测设备也有标准规定，对检测设备的使用周期、技术更新等也有具体要求。
2.3 智能化 自动化检测是随着科学技术的进步而进步的，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代化综合性能检测技术与设备。

3.国内概况 我国从60年代开始研究汽车检测技术，70年代我国大力发展了汽车检测技术。进入80年代，随着我国经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展。汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展，加之我国的汽车制造和公路交通运输业发展迅猛，对汽车检测诊断技术和设备的需求也与日俱增。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。为配合汽车检测工作，国内已发布实施了有关汽车检测的国家标准、行业标准、计量验定规程等100多项。使汽车综合性能检测的具体检测项目都基本上做到了有法可依。
3.1我国的发展方向 我国汽车综合性能检测技术经历了从无到有、从小到大；从引进技术、引进检测设备，到自主研究开发推广应用；从单一性能检测到综合性能检测，取得了很大的进步。尤其是检测设备的研制生产得到了快速发展，缩小了与先进国家的差距。我国汽车检测技术要赶超世界先进水平，应该从汽车检测管理网络化等方面进行研究和发展。 （一）汽车检测技术基础规范化 （1）            制定和完善汽车检测项目的检测方法和限制标准，如驱动轮输出功率，底盘传动系统的功率损耗、滑行距离等； （2）            制定营运汽车技术状况检测评定细则，统一规范全国各地的检测要求及操作技术； （3）            制定用于规定综合性能检测站的大型检测设备的形式认证规范，以保证综合性能检测站履行其职责。 （二）汽车检测设备智能化 目前国外的汽车检测设备已大量应用机、电一体化技术。并采用计算机控制，有些检测设备有专家系统和智能化功能，能对汽车技术状况进行检测，并能诊断出汽车故障发生的部位和原因，引导维修人员迅速排除故障。 （三）汽车检测管理网络化 目前我国的汽车综合性能检测站部分已实现了计算机管理系统检测，虽然计算机管理系统采用了计算机控制，但各个站的计算机测控方式千差万别。随着技术和管理的进步，今后汽车检测将实现真正的网络化（局域网），从而做到信息资源共享、软件资源共享。在此基础上，利用信息高速公路将全国的汽车综合性能检测站联成一个广域网，使上级交通管理部门可以即时了解各地车辆状况。

1.1 汽车燃油经济性路试检测与仪器
1.1.1 汽车燃油经济性测试的必要性 能源是发展生产和提高生活水平的物质基础。汽车的主要能源是石油产品中的汽油和柴油。随着我国汽车保有量的逐年增加（预计到2000年汽车保有量将超过1500万辆），意味着石油消耗的增长，1996年我国汽油产量的76.7%和柴油的26.6%用于汽车，而我国的石油产量增长较慢。自1996年成为纯石油进口国后，1996年虽然生产石油1.55亿t，但仍进口2500万t，预计每年需进口3000万t。石油能源短缺使人们开始关注汽车燃料经济性，交通部1990年第13号令《汽车运输业车辆技术管理规定》中要求对营运车辆进行燃料经济性的检测评价。      
对汽车燃油经济性的评价，一般是通过汽油消耗量试验来确定的，它是用以评价在用汽车技术状况与维修质量的综合性参数，也是诊断和分析汽车故障的重要参考。检测汽车燃油消耗量常通过燃油消耗检测仪测定燃油消耗量的容积和质量来表示。在汽车燃油消耗检测中可通过汽车道路试验检测，但更多是在底盘测功试验台上模拟路试来检测其燃油消耗量。

2.1 汽车动力性检测项目及检测方法
2.1.1 汽车动力性评价标准 汽车动力性是指汽车在行驶中能达到的车速、最大加速能力和最大爬坡能力，汽车的基本使用性能。汽车检测部门一般常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、底盘输出最大驱动功率作为动力性评价指标。
1. 最高车速 （km/h） 最高车速是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，能够达到的最高稳定行驶速度。
2. 加速能力t（s） 汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常以汽车加速时间来评价。加速时间是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由某一低速加速到高速所需的时间。 （1）原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低速起步，以最大加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档位后，加速到某一规定的车速所需的时间，如0～50km/h，对轿车常用0～80km/h，0～100km/h，或用规定的低档起步，以最大加速度逐步换到最高档后，达到一定距离所需的时间，其规定的距离一般为0～400m，0～800m，0～1000m，起步加速时间越短，动力性越好； （2）超车加速时间亦称直接档加速时间，指用最高档或次高档，由某一预定车速开始，全力加速到某一高速所需的时间，超车加速时间越短，其高速档加速性能越好。 我国对汽车超车加速性能没有明确规定，但是在GB3798《汽车大修竣工出厂技术条件》中规定，大修后带限速装置的汽车以直接档空载行驶，从初速20km/h加速到40km/h的加速时间，应符合下表规定。  
发电机标 定功率（Ps/t）与整备质量之比（kw/t） >10－15 >15-20 >20-25 >25-50 >50 7.36~11.03 >11.03~14.17 >14.17~18.39 >18.39~36.78 >36.78 加速时间（s） <30 <25 <20 <15 <10  
3. 最大爬坡度imax（%） 最大爬坡度是指汽车满载，在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，汽车以最低前进档能够爬上的最大坡度。由于受道路坡道条件限制，汽车综合性能检测站通常不做汽车爬坡测试。
4. 发动机最大输出功率Pmax 发动机最大输出功率是指发动机在全负荷状态下用来带动维持运转所必须的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的功率。在国外有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。常在额定功率后注有“净”字，以示区别。净功率是直在全负荷状态下，发动机带有全套附件时所输出的功率。 汽车发动机最大输出功率是汽车动力性的基本参数。汽车在使用一定时期后，技术状况发生变化，发动机的最大输出功率变小，所以用其变小的差值评价发动机技术状况下降的程度。我国《汽车技术等级评定标准》就是按在用汽车的发动机最大输出功率与额定功率相比较小于75%时，将该车技术状况定位三级。但应注意，在汽车综合性能检测站用无外载测功法或底盘测功机所测定的发动机功率，必须换算为总功率后才能与额定规律比较。
5. 底盘输出最大驱动功率DPmax 底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用中行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率（相应的车速在发动机额定转速附近）。 底盘输出最大驱动功率一般简称为输出功率，是实现克服行驶阻力的最大能力，是汽车动力性评价的一项重要指标。汽车在使用过程中，发动机本身、发动机附件及传动系统的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减小。
2.2 汽车底盘测功机与第五轮仪
2.2.1 底盘测功机的基本结构及工作原理 底盘测功机试一种不解体检测汽车性能的检测设备，它试通过在室内台架上汽车模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性，而且还可以测量多工况排放指标及油耗。同时能方便地进行汽车的加载调试和诊断汽车负载条件下出现的故障。底盘测功机分为两类，单滚筒底盘测功机，滚筒直径大（1500～2500mm），制造和安装费用大，但测试精度高；双滚筒底盘测功机滚筒直径小（180～500mm），成本低，使用方便，但测试精度差。

2.2.1.1 汽车底盘测功机的基本结构 汽车底盘测功机主要由道路模拟系统、数据采集与控制系统、安全保障系统及引导系统等构成
2.2.1.2 工作原理     汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性、行驶阻力，要在试验台上模拟汽车道路运行工况，首先要解决模拟汽车整车的运动惯性和行驶阻力问题，这样才能用台架测试汽车运行状况的动态性能，为此，在该试验台上利用惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋转体的转动惯量及汽车直线运动惯量，采用电磁离合器自动或手动切换飞轮的组合，在允许的误差范围内满足汽车惯量模拟。至于汽车在运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等，则采用功率吸收加载装置来模拟。路面模拟是通过滚筒来实现的，即以滚筒表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车做旋转运动。

2.3 发动机综合性能检测
2.3.1 发动机综合性能检测的基本内容及特点 发动机综合性能检测与发动机台架试验不同，后者是发动机拆离汽车以测功机吸收发动机的输出功率对诸如功率和扭矩以及油耗和排放等最终性能指标进行定量测定，而发动机综合性能检测装置主要是在检测线上或汽车调试站内就车对发动机各系统的工作状态，如点火、喷油、电控系统和传感元件以及进排气和机械工作状态等静态和动态参数进行分析，为发动机技术状态判断和故障诊断提供科学依据，有专家系统的发动机综合分析仪还具有故障自动判别功能，有排气分析元件的综合分析仪还能测定汽车排放指标。 发动机综合分析仪的基本功能： （1）无外载测功功能即加速测功法； （2）检测点火系统。处级与次级点火波形的采集与处理，平列波、并列波与重叠角的处理与显示，断电闭合角和开启角，点火提前角的测定等； （3）机械和电控喷油过程各参数（压力、波形、喷油、脉宽、喷油提前角等）的测定； （4）进气歧管真空度波形测定与分析； （5）各缸工作均匀性测定； （6）起动过程参数（电压、电流、转速）测定； （7）各缸压缩压力判断； （8）电控供油系统个传感器的参数测定； （9）万用表功能； （10）排气分析功能。
发动机综合性能检测仪具有以下三大特点： （1）动态的测试功能：它的传感系统和信号采集与记录存储系统能迅速准确的捕获到发动机各瞬变参数的时间函数曲线，这些动态参数才是对发动机进行有效判断的科学依据。 （2）通用性：测试过程不依据被检车辆的数据卡（即测试软件）；只针对基本结构和各系统的形式和工作原理进行测试，因此它的检测结果具有良好的普遍性，其检测方法同样也具有最广泛的通用性。 （3）主动性：发动机综合检测仪不仅能用于采集发动机的动态参数，而且还能主动地发出指令干预发动机工作，以完成某些特定的试验程序，如断缸试验等等。 　

3.1 汽车车轮侧滑检验台的结构与工作原理
3.1.1 汽车车轮侧滑检验台的结构 侧滑台是使汽车在滑动板上驶过时，用测量滑动板左右移到量的方法来测量车轮滑移量的大小和方向，并判断是否合格的一种检测设备。侧滑台分单板式侧滑台和双板式侧滑台。
3.1.1.1板联动式侧滑台的结构 双板联动式侧滑检验台的结构如图3－1所示，由机械部分、测量装置、指示装置等几部分组成。机械部分包括：左右滑动板、双摇臂杠杆机构、回位装置、导向和限位装置等。滑动板长度有500mm、800mm和1000mm三种，滑动板越长精度越高。滑动板通过滚轮、轨道和辆板间的杠杆机构进行左右等量的相对运动。现在大多数侧滑台的测量装置有两种，一种是电位计式，另一种是差动变压式。

4.2. 汽车制动性能检测项目检测方法及有关标准　
4.2.1 台试检验制动性能
4.2.1.1 制动性能台试检验的主要检测项目： （1）    制动力； （2）    制动力平衡要求； （3）    车轮阻滞力； （4）    制动协调时间。 4.2.1.2 制动性能检测方法 （1）用反力式滚筒试验台检验 制动试验台滚筒表面应干燥，没有松散物质即油污。驾驶员将车辆驶上滚筒，位置摆正，变速器置于空档，启动滚筒，使用制动，测取各轮制动力、每轴左右轮在制动力增长全过程中的制动力差、制动协调时间、车轮阻滞力和驻车制动力等参数值，并记录车轮是否抱死。 在测量制动时，为了获得足够的附着力以避免车轮抱死，允许在车辆上增加足够的附加质量和施加相当于附加质量的作用力（附加质量和作用力不计入轴荷；也可采取防止车轮移动的措施（例如加三角垫块或采取牵引等方法）。 （2）用平板制动试验台检验 制动试验台平板表面应干燥，没有松散物质或油污。驾驶员以5km/h～10km/h的速度将车辆对正平板台并驶上平板，置变速器于空档，急踩制动，使车辆停住，测得各轮制动力、每轴左右轮在制动力增长全过程住的制动力差、制动协调时间、车轮阻滞力和驻车制动力等参数值。
4.2.1.3 制动性能台试检验的技术要求 （1）    制动性能台试检验车轴制动力的要求见下表： 表4-1 车辆类型 制动力总和整车质量的百分比％ 前轴制动力于轴荷的百分比％   空载 满载 　汽车、汽车列车 60 50 60*  注：空、满载状况下测试应满足此要求。 （2）制动力平衡要求 在制动力增长全过程中，左、右轮制动力差与该左、右轮中制动力大者比较对前轴不得大于20%，对于后轴不得大于24%。 （3）车轮阻滞力 汽车和无轨电车车轮阻滞力均不得大于该轴轴荷5%。 （4）驻车制动性能检验 当采用制动试验台检验车辆驻车制动的制动力时，车辆空载，乘坐一名驾驶员，使用驻车制动装置，驻车制动了的总和应不小于该车在测试状态下整车重量的20%。对总质量为整备质量1.2倍以下的车辆此值为15%。 （5）机动车制动完全释放时间限制 机动车制动完全释放时间（从松开制动踏板到制动消除所需要的时间）对气压车不得大于0.8s。 根据GB7528－1997《机动车运行安全技术条件》6.15.3规定，当汽车经台架检验后对制动性能右质疑时，可用道路试验检验，并以满载的检验结果为准。

5.1 汽车车速表的检测方法与有关标准　
5.1.1 汽车车速表误差形成的原因     汽车的车速表一般是通过速度传感器将汽车行驶速度传递给车速表，以使其指示车辆的行驶速度。由于传感器，车速表的制造，装配误差，以及车速性能下降，或轮胎磨损，轮胎气压不符合规定等因素都可能引起车速表的指示车速与实际车速之间出现误差。 车速表是利用磁电互感作用，通过指针摆动来显示汽车的行驶速度的。车速表内有带指针轴的转盘，带永久磁铁的转轴，轴承，游丝等零件，转轴由软轴相连接。由于这些零件在使用工程中的自然磨损，以及磁性元件松磁性变化都会造成车速表的指示误差。 汽车行驶速度 可用下式计算：     式中： ―汽车行驶速度，km/h；           －车辆滚动半径，m；           n－发动机转速，r/min；           －变速器传动比；           －主减速器传动比。 由上述已知，车速表的转轴一般通过变速器或传动器输出轴上的蜗杆－蜗轮传动副经软轴驱动。在变速器输出轴转速不变（即上式中为定值）的情况下，则车速表指示值为定值，而从上式可见汽车的实际行驶速度 还与车轮的滚动半径 有关（因 通常是一常数）。汽车轮胎在使用过程中随行驶里程的增加而逐渐磨损，其滚动半径逐渐减小，轮胎气压高低也影响滚动半径的大小。因此车速表指示值与实际值就会形成误差。为消除上述原因所引起的车速指示误差，需对车速表进行适时的校验。
5.1.2 车速表的校验方法     车速表的校验方法通常有道路试验法和室内台架试验法两种。道路试验法是汽车以不同车速等速通过某一预定长度的试验路段，测定通过该路段的时间然后计算出实际车速，并与驾驶室内的车速指示值相对照，即可求出不同车速下车速表的指示误差。台架试验法是在滚筒式车速表试验台进行。关于滚筒式车速试验台的测量原理，构造与测量方法等内容在第二节中介绍。   
5.1.3 有关标准     根据GB/T 15746.1－1995《汽车修理质量检查评定标准与整车大修》B1.2.7及GB7258－1997《机动运行安全技术条件》3.10条规定，车速表允许误差范围为+20%～-5%，即当实际车速为40km/h，车速表指示值应为38～48km/h，或当该车速指示值为40km/h时，车速表试验台速度指示议表指示值应为33.3～42.1km/h（因为试验台指示议表指示值为汽车实际速度，设实际车速为X根据误差定义则1.2X=40或0.95X=40,即得33.3km/h与42.1km/h）。

6.1 四轮定位仪的工作原理及结构
6.1.1 四轮定位的测量原理 目前常用的定位仪有拉线式、光学式、电脑拉线式和电脑激光式四种，它们的测量原理是一致的，只有采用的测量方法（或使用的传感器的类型）及数据记录与传输的方式不同，这里仅介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目的测量原理。
6.1.1.1 车轮前束和推力角的测量原理 在下来前束时，必须保证车体摆正且方向盘位于中间位置，为了提供车轮前束值（或前束角）的测量精度，无论是拉线式、光学式还是电脑式的四轮定位仪，在检测车轮前束之前，常通过拉线或光线照射或反射的方式形成一封闭的直角四边形如图6－1所示。将待检车辆置于此四边形中，通过安装在车轮上的光学镜面或传感器不仅可以检测前轮前束、后轮前束，还可以检测出左右车轮的同轴度（即同一车轴上的左右车轮的同轴度）及推力角。因为四轮定位仪系统采用的传感器不同，测量方法亦有所不同，这里仅就光敏三极管式传感器来说明一下车轮前束的测量原理。 光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器件，它的结构与外形如图6-2所示。其工作状态为：不加电压，利用P－N接在受光射时产生正向电压的原理，把它作为微笑光电池。在光敏三极管后面接一些用于接收信号的元件，以便及时对光敏三极管上所获得的信号进行分析处理。