汽车及发动机测试系统-台架

发动机台架试验
➢ GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
GB/T19055-2003 标准是汽车发动机在台架上整机 的一般可靠性试验方法，其中包括负荷试验规范 （如交变负荷、混合负荷和全速全负荷）、冷热冲 击试验规范及可靠性评定方法。
本标准适用于乘用车、商用车的水冷发动机，其中 包括点燃机和压燃机；二冲程机及四冲程机；非增 压机及增压机；适用于燃用汽油、柴油、天然气、 液化石油气和醇类等燃料的发动机。
重型车排放标准
颗粒取样
Dilution Air
Exhaust GAS
Full Tunnel system RB
P
RB
Micro Tunnel system
常规的颗粒测量一般使用全流稀释系统. 部分流测量颗粒：指通过稀释一部分发动机尾气.
即：从发动机的总排气中按固定比例采集一部分的排气，用于分析
重型车排放标准
具有自动控制能力：测功机控制、油门控制，发 动机出水温度控制等装置，能按试验要求的设定 值自动变化，能够按试验程序连续可靠的工作。
具有自动测量、数据采集，以及安全保护功能： 选用可靠的数据采集系统，合理的设置安全保护。
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
合理选用和设计条件配套装置：包括冷却水温控、 机油温控、燃油温控、中冷模拟、起动点火电源， 紧急停机、发电机加载，空压机加载，冷热冲击、 活塞漏气量监测等条件配套装置。
轻型车排放法规
美国排放法规
– FTP-75工况 • 0～505s冷启动 • 506～1372s稳定段 • 10min停车 • 0～505s热启动
轻型车排放法规
欧洲排放法规
法规
欧洲1 欧洲2 欧洲3 欧洲4
生效日期
1992 1995．10 2000 2005
汽油车
CO 2．72 2．2 2．3 1．0
发动机台架试验
动态试验台的优点
由于不需要整车，所以可以在汽车动力系统的开发早期对汽车动 力系统除了发动机以外的部分进行模拟，从而研究内燃机的动态 性能，便于新型发动机的开发。
发动机动态试验台为汽车动力传动系统的优化匹配提供了一种很 方便的试验手段。
发动机动态试验台上的试验重复性好。 发动机动态试验台可以使用多种测量方法，而且可以使用道路试
汽车及发动机测试系统
清华大学汽车工程系 金振华
汽车及发动机测试
试验方法 发动机台架试验 整车转鼓试验 整车道路试验
性能指标 动力性 经济性 排放 振动与噪声
汽车及发动机测试
经过多年的积累，汽车发动机行业已建立了比 较完整的试验准体系，包括性能试验、可靠性 试验、排放试验等专项试验标准。随着技术引 进和技术交流的开展，我国大部分的试验标准 已采用了国际标准。
发动机台架试验
ISAC是集成于PUMA系统中的一个软件包
发动机台架试验
动态试验台的应用
模拟整车道路试验。可以模拟法规中的满载和空载滑行试验、直 接档加速试验、换档加速试验、最高车速试验、等速燃油消耗量 试验、多工况燃料消耗量试验等汽车动力性和经济性试验。
模拟整车底盘测功机试验。可以模拟各国排放法规中规定的各种 标准测试循环，如欧洲的ECE＋EUDC，美国的FTP-75等。
重型车排放标准
ESC还包含一个动态烟度测试（ELR），在ABC三个转速下由10 ％油门突然加到最大，用透光式烟度计测量这个过程的烟度最大 值。
重型车排放标准
欧洲3(ETC) – 对于使用排气后处理技术的重型车用柴油机和气体燃料发动 机，欧洲3标准中还要加试一个欧洲瞬态循环以检验排气后处 理系统的性能。
验和转鼓试验不适用的精度更高的、采样频率更快的测试设备， 使测试技术水平得到明显提高。
发动机台架试验
道路阻力模型：
发动机台架试验
惯量模拟
发动机台架试验
车速控制器
发动机台架试验
控制方式
RG/Alfa
RG/V
排放测试
排放测试法规
工况法：将若干个汽车常用工况组合成一个或 若干个测试循环，试验时测取汽车在整个测试 循环中的排放水平。工况法可以比较全面的反 映汽车排放水平。
冷工况时冷却水温降至311K±－4K(38±－4℃)
发动机台架试验
发动机台架试验 – 稳态试验 • 相关标准简介 • 台架测试系统 – 动态试验 • 动态测试系统
发动机台架试验测控系统
主控计算机
数据采集系统
测功器-发动机
测功机控制器 测试设备
发动机台架试验测控系统
➢ 系统集成
测功机 油耗仪 排放分析仪 颗粒分析仪 烟度计
对主要测试仪表的精度要求
• 扭矩：误差不大于所测发动机最大扭矩的±1% • 转速：误差不大于所测值的±0.5% • 燃油消耗量：误差不大于所测值的±1%
GB/T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法
➢ 主要测量参数
扭矩 转速 燃油消耗量 温度 压力
点火及喷油提前角 发动机进气状态 发动机空气消耗量 活塞漏气量
汽车及发动机测试
发动机台架试验 – 稳态试验 • 相关标准简介 • 台架测试系统 – 动态试验 • 动态测试系统
发动机台架试验
➢ GB/T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法 规定了汽车用发动机性能台架试验方法，包括各 种负荷下的动力性及经济性试验方法，无负荷下 的起动、怠速、机械损失功率试验方法以及有关 气缸密封性的活塞漏气量及机油消耗量试验方法。
新设计或重大改进的汽车发动机定型、转厂生产的 发动机认证以及现生产的发动机质量检验均可按本 标准规定的方法进行试验。
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
➢ 可靠性试验台架的基本要求
满足被试发动机的功率：所选测功机应留有30％ 的功率、扭矩余量（发动机额定功率转速，最大 扭矩转速时）。
留有一定的扩展空间：根据国外厂家近几年可靠性 试验实际情况看，把排放测量也作为可靠性试验的 测量参数，进行考核，如：不透光烟度、气体排放、 颗粒排放等，这些参数要求与试验台架进行数据通 讯；电喷、电控、共轨发动机在试验中要提供的电 源和控制信号。
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
轻型车排放测试
轻型车排放测试-数据计算
轻型车排放测试- CVS结果表格
轻型车排放测试-模态计算结果表格
轻型车排放测试-司机助
重型车排放标准
汽油机9工况（GB17691-2001)
重型车排放标准
柴油机13工况(GB14762-2002)
重型车排放标准
欧洲III ESC测试循环 – 2000年实施的欧洲3法规对13工况做了若干修正，称为欧洲稳 态标准测试循环
打印表格
ECU匹配标定试验 打印曲线
三维图
数据输出
测控系统软件 – 数据处理
测控系统软件 – 数据处理
测控系统软件 – 数据处理
发动机台架试验
发动机台架试验 – 稳态试验 • 相关标准简介 • 台架测试系统 – 动态试验 • 动态测试系统
发动机台架试验
Inertia Simulation and Control – 在高动态台架上进行驾驶员模拟和整车工况 模拟。
发动机台架试验测控系统
➢ 数据采集
德国WAGO 美国NI 台湾研华
发动机台架试验测控系统
➢ 通讯接口
RS232 RS485 GPIB CAN LAN
发动机台架试验测控系统
➢测控软件
系统维护 测试设备定义 测量通道标定 试验模板定义
试验模块
性能试验
数据处理
排放试验
数据检索
可靠性试验
HC
NOx
0．97
0．5
0．2 0．15
0．1 0．08
轻型车排放法规
欧洲排放法规 – ECE+EUDC
日本排放法规 – 10.15工况
பைடு நூலகம்
轻型车排放法规
欧Ⅱ和欧Ⅲ的主要区别
加严了排放测试方法。常温排放试验(I型试验)的测试方法中删除 了冷启动后的40s怠速时间；汽油车的蒸发排放试验(1V型试验)的 昼间呼吸试验时间从原来的1 h变为24 h，更真实地模拟汽车经过 一昼夜的温度变化而产生的油气蒸发。
在发动机动态试验台上可以进行汽车动力传动系统的匹配优化。 通过对发动机动态试验台上车辆模型和道路阻力模型中参数的改 变，研究整车各部件参数对汽车动力性、经济性和排放特性的影 响规律，为汽车动力传动系统的匹配优化提供参考依据。
发动机动态试验台可以使用在新型汽车动力系统，如电动汽车、 混合动力汽车和燃料电池汽车的开发过程中。
冷却水温、机油温、排气温、燃油温 进气管真空度、进气连接管压力、增压器压 气机进出口压力、排气背压、机油压力、气 缸压缩压力、曲轴箱压力
进气温度、进气压力、进气湿度
GB/T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法
➢ 主要计算参数
实测有效功率 校正有效扭矩 校正有效功率 燃油消耗率 实测平均有效压力 充气系数 机械效率
GB/T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法
➢ 十项性能试验方法
➢ 起动试验 ➢ 怠速试验 ➢ 功率试验 ➢ 负荷特性试验 ➢ 万有特性试验 ➢ 柴油机调速特性试验 ➢ 机械损失功率试验 ➢ 各缸工作均匀性试验
➢ 机油消耗量试验 ➢ 活塞漏气量试验
标准对试验条件、试验 方法、测量项目及数据整 理进行了详细的规定。
加严了汽车排放限值。CO、HC的排放数值降低，且将HC和N0x分开 规定
增加VI型试验，即低温试验，用于检测车辆在冷起动之后低温情 况下的CO和HC平均排放水平，试验在低温（-7℃）环境下进行， 只进行城市循环工况的测试，排放限值为CO≤15g/km， HC≤1.8g/km。
增加OBD试验，要求车辆装备了OBD系统。
重型车排放标准
重型车排放测试
END
THANKS
交变负荷试验,混合负荷试验
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
冷热冲击试验
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
➢ 测量参数
测量参数如下： a．功率 b．扭矩 c．温度 d．压力 e．油耗
GB/T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法
➢ 可靠性试验条件要求
排放限值：工况法检测排放限值分为两类，型 式认证和产品一致性试验限值。型式认证是对 新设计车型的认证试验；产品一致性试验是对 批量生产车的试验，要求从批量生产车中任意 抽取若干量进行试验。
排放测试
轻型车与重型车 – 工况法根据轻型车与重型车采取不同的试验方法。 一般将总质量在400～3500kg范围内，成员9～12 人以下的车辆作为轻型车。 – 轻型车排放检测要求在底盘测功机上进行，被检车 辆按规定的测试循环运转，试验结果用单位里程排 放质量表示（g/km）。 – 重型车排放检测要求在发动机台架上进行，结果用 发动机比排放量表示（g/kWh）。
燃油温度： 汽油温度在298K±5K(25±5℃) 柴油温度在311K±5K(38±5℃）
机油温度： 363～398K(90～125℃) 冷却液温度： 361～383K(88～110℃)
➢ 冷热冲击时水温控制的规定
散热器盖在绝对压力150kPa 放气时，冷却水温升至 378K±2K(105±2℃)
散热器盖在绝对压力190kPa 放气时，冷却水温升至 385K±2K(112±2℃)