汽车检测与诊断技术.

汽车检测与诊断技术InspectionandDiagnosisofAutomobile张东峰宁夏大学机械工程学院汽车工程系第七节汽车行驶系的检测与诊断一、车轮定位的检测车轮定位包括车轮前束、车轮外倾、主销后倾和主销内倾。车轮定位直接影响汽车的行驶稳定性、安全性、燃油经济性、轮胎和有关机件的磨损及驾驶员的劳动强度，还是某些总成、系统故障的综合反映，如车身变形、悬架损坏等。车轮定位参数的检测，有静态检测法和动态检测法两种。静态检测法是在汽车静止的情况下，使用测量仪器对车轮定位进行几何参数的测量；动态检测法是在汽车以一定车速行驶的情况下，用测量仪器或设备检测车轮定位产生的侧向力或由此引起的车轮侧滑量，来反映车轮的定位情况。（一）车轮定位参数的静态检测检测仪器：水准车轮定位仪或四轮定位仪。检测条件：轮胎充气压力符合规定值、轮胎尺寸一致；车轮轴承间隙正常；悬架系统的球头销无过大间隙；制动器制动可靠；油液加满，汽车空载。1.车轮定位的检测(1)车轮前束的检测汽车同轴上的两轮（左右轮），其前端距离小于后端距离的现象，称为车轮前束。若实测时改变了原厂前束检测点的位置，则必须对原厂规定的前束允许值按改变后的检测位置进行换算，否则会出现较大的检测误差。a)检测点位置b)测点不同时的换算方法c)用指针式前束尺测量车轮前束用前速尺检测方法如下：1)将汽车停放在水平坚硬的场地上，并用举升器顶起汽车前桥，使车轮能够自由转动。2)用手平稳地转动车轮并在轮胎胎冠中心处画出一条中心线。3)将举升器下降使车轮落地，并将汽车向前推动少许，使汽车处于直行状态。4)调整前束尺的两个指针，使之分别指向左、右转向车轮前方的胎冠中心线，且指针尖端距地面高度应等于被测车轮的半径；再调整前束尺的刻度标尺，使之对准“0位；然后将前束尺移至左、右两转向车轮的后方，调整前束尺的长度，使两指针分别指向转向车轮后方胎冠中心线，此时前束尺标尺上的刻度读数（注意正负）即为被测车轮的前束值。当无专用前束测量工具时，还可用钢卷尺进行测量。此时一般有“架车法”和“推车法”两种。“架车法”：将前轮架起离开地面少许，使前轮处于直行位置，用粉笔在轮轴中心线高度上的左右轮胎或轮辋边缘划上记号，量出两记号之间距离，然后将左右车轮转180°,其记号则转至前轴后面，再量出两记号之间距离，其后端间距与前端间距之差即为前束值；“推车法”与“架车法”基本相似，只是应将汽车停放于平直路面上，测量完轮胎前端间距后，向前推动汽车再测量轮胎后端间距。(2)车轮外倾角的检测气泡水准车轮定位仪一般由水准仪、支架和转角仪等组成。车轮外倾角a可直接测量，当有外倾角a的车轮处于直线行驶位置时，垂直于车轮旋转平面安装的水准仪上的测外倾角的气泡管，也垂直于车轮旋转平面，气泡管与水平面的夹角即为车轮外倾角a。气泡管中的水泡偏移车轮一侧，将气泡管调于水平位置时，气泡的位移量或角度调节量即反映了外倾角a的大小。检测步骤：1)将车轮处于直线行驶位置。2)将水准仪的支架正确地安装在前轮的轮辋上。3)将水准仪上测a,Y的插销插入支架的中心孔内，并使水准仪在左右方向上大致处于水平状态。然后，轻轻拧紧锁紧螺钉以固定水准仪，如图3-35所示。4)转动水准仪上的a调节盘，直到对应的气泡管内的气泡处于中间位置为止，此时其a调节盘红线所指的角度值即为车轮外倾角。(3)主销后倾角的检测主销后倾角不能由水准仪直接测量，而只能利用转向轮绕主销转动时的几何关系进行间接测量。由于主销后倾，因而当转向轮绕主销转动时，其转向节枢轴与水平面之间的夹角就会改变，若在转向轮规定的转角内测出转向节枢轴与水平面夹角的变化量，则可间接测出主销后倾角。检测步骤：1)将被测汽车的两前轮分别置于两车轮转角仪上，使主销轴线的延长线基本上通过转盘中心，当车轮处于直线行驶状态时，转角仪的指针应与刻度盘上的“0”刻度对齐；并将后轮置于与转角仪同高的台架上，以保证各车轮都处于同一水平面。2)将水准仪支架安装在前轮上，并调整支架，使支架中心孔轴线与车轮轴线同轴。3)把水准仪测α、γ的插销插入支架的中心孔内。4)转动方向盘，使被测前轮向内转20°转角，并将被测车轮保持在该位不动。5)调整水准仪，使水准仪在垂直于测α、γ插销方向上处于水平状态，然后拧紧锁紧螺钉予以固定。6)转动水准仪上的γ、β调节盘，使其上的指示红线与蓝、红、黄刻度盘零线重合。调整对应气泡管的旋钮，使汽泡管的气泡处于中间位置。7)转动方向盘，使被测前轮回转40°的转角，并固定在该位不动。8)重新转动水准仪上的γ、β调节盘，直到气泡管的气泡又处于中间位置。此时，在蓝盘上读出γ、β盘红线所指示之值，该值即为实测的主销后倾角γ。(4)主销内倾角的检测主销内倾角不能直接测出，而只能利用转向轮绕主销转动时的几何关系进行间接测量。由于主销内倾，因而当转向轮绕主销转动一定角度时，其转向节连同转向轮将会绕转向节枢轴轴线转过一个角度，测出该角度，即可间接测出主销内倾角。为消除主销后倾角对测量值的影响以及提高测量的灵敏度和精度，测量时将转向轮先向内转一定角度φ（通常为20°），再把其水泡调至水平位置，然后向相反方向回转2φ的角度。检测步骤:1)、2)同主销后倾角检测。3)将水准仪测β的插销装在支架中心孔内并予以固定。4)用制动踏板抵压器压下制动踏板，使前轮处于制动状态，以减少测量误差。5)转动转向盘，使被测前轮向内转20°转角，并将被测车轮保持在该位不动。6)松开锁紧螺钉，使水准仪在垂直于β插销的方向处于水平状态，然后拧紧锁紧螺钉。7)转动水准仪上的γ、β调节盘，使其上的指示红线与蓝、红、黄刻度盘零线重合。调整对应气泡管的旋钮，使气泡管的气泡处于中间位置。8)转动转向盘，使被测前轮回转40°转角，并固定在该位不动。9)重新转动水准仪上的γ、β调节盘，直到气泡管的气泡重新处于中间位置。此时，γ、β调节盘红线在红刻度盘（测右转向轮）或黄刻度盘（测左转向轮）所指示之值，即为主销内倾角。2.车轮定位检测标准及检测结果分析汽车车轮定位值的大小是根据汽车的设计要求确定的，不同的车型其值有所不同。若检测结果不符合检测标准，则说明该车存在着某种故障：或者悬架杆件变形、磨损；或者转向节、车桥、悬架等部件装配不良；或者车轮定位调整不当。应查明原因，排除故障，使车轮定位值符合检测标准。3.四轮定位仪检测简介四轮定位仪是专门用来测量车轮定位参数的设备。不但能检测前轮定位，而且还能检测后轮定位参数。可检测的项目：车轮前束及前张角、车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、转向20°时的前张角、推力角和左右轴距差等，如图3-38所示。尽管四轮定位仪的形式有多种多样，但它们的基本测量原理却是一致的，只是采用的测量方法（或使用的传感器类型）及数据记录与传输的方式有所不同。(1)前束、轴距差、推力角检测原理为提高测量精度，检测前，依四轮定位仪的类型常通过拉线或光线照射及反射等方式形成一封闭的直角四边形，如图3-39所示。检测时，应将车体摆正并使车轮处于直线行驶位置，通过安装在车轮上的传感器进行前束、轴距差、推力角的检测。安装在车轮上的传感器有不同的类型，现以光敏三极管式传感器为例说明其检测原理。安装在两前轮和两后轮上的光敏三极管式传感器（又称定位校正头）衡有光线的接收和发射（或反射）功能，在传感器的受光平面上等距离地将光敏三极管排成一排，在不同位置上光敏三极管接收到光线照射时，其光敏管产生的电信号；即可代表前束值（角）或左右轮轴距差或推力角的大小。前束为零时，同一轴左右车轮上的传感器发射（或反射）出的光束应重合。当检测出上述两条光束相互平行但不重合时，说明左右两车轮不同轴，车轮发生了错位，依据光敏三极管发出的信息可测量出左右轮的轴距差。当左右车轮存在前束时，在右轮传感器上接收到的光束位置会相对于原来的零点位置有一偏差，该偏差值即表示左侧车轮的前束值或前束角；同理，在左轮传感器上接收到的光束位置相对于原来零点的偏差值，则表示右侧车轮的前束值或前束角。推力角的检测原理如图3-41所示，若推力角δ为零，则前后轴同侧车轮上的传感器发射或接收的光束重合；若两条光束出现夹角而不重合，则说明推力角δ不为零。可以通过安装在汽车前轮上的传感器接收到的同侧后轮传感器所发射光束相对于零点位置的偏差值检测汽车推力角δ的大小。(2)车轮外倾角检测原理车轮外倾角可在车轮处于直线行驶位置时直接测得。在四轮定位仪上的传感器（定位校正头）内装有角度测量仪（如电子倾斜仪），把传感器装在车轮上，可直接测出车轮外倾角。(3)主销后倾角和主销内倾角检测原理主销后倾角可利用传感器内的角度测量仪，通过转向轮内转一定角度的和外转一定角度的两个位置时，测量转向轮平面倾角的变化量来间接测出。主销内倾角可利用传感器内的角度测量仪，通过转向轮内转一定角度的和外转一定角度的两个位置时，测量转向节枢轴绕其轴线转动的角度来间接测出。(4)转向20°时前张角的检测原理检测前张角时，使被检车辆转向轮停在转角仪的转盘中心处，车轮处于直线行驶位置，转动转向盘使右转向轮向右转20°后，读取左转向轮下转盘上的刻度值λ1，则20°-λ1：即为向右转向20°时的前张角；使左转向轮沿直线行驶方向向左转20°后，读取右转向轮下转盘上的刻度值λ2，则20°-λ2即为向左转向20°时的前张角。（二）前轮定位的动态检测前轮定位动态检测的参数是前轮的侧滑量，动态检测的目的是为了确知前轮前束与前轮外倾配合是否恰当。1.前轮侧滑机理(1)前轮外倾引起侧滑为提高转向车轮工作时的安全性，转向前轮设置一定的外倾角。可防止汽车承载后车轮内倾引起的轮毂在路面对车轮垂直反力的轴向分力作用下，压向外端的小轴承，使小轴承和紧固螺母载荷增大，严重时紧固螺母损坏，出现车轮“飞脱”的危险。转向前轮外倾后，在车轮向前滚动时，车轮具有向外滚开的趋势。在汽车行驶时，两转向轮在向前滚动的同时向内侧滑。(2)前轮前束引起侧滑为减少和消除车轮外倾造成的轮胎滑磨及磨损增加的危害，转向前轮设置前束。前轮具有前束后，在车轮向前滚动时，车轮具有向内滚动的趋势。在汽车行驶时，两转向轮在向前滚动的同时向外侧滑。(3)外倾与前束的综合作用前轮定位中，外倾与前束在车上同时存在，若转向轮外倾与前束配合得当，则转向轮在向前滚动过程中，车轮外倾与前束产生的作用于车轮的侧向力因其大小相等方向相反而抵消，车轮处于向前直行的滚动状态，无侧滑现象。若车轮外倾与前束配合不当，则两者产生的对车轮的侧向力失去平衡，车轮将会向侧向力大的一方侧滑。2.前轮侧滑量测量原理前轮的侧滑量可利用双滑板装置进行测量。双滑动板互不连接，均通过滚动装置平放于地面，且在沿汽车行驶的纵向受约束不能移动，而在横向则可自由滑动。一般汽车转向前轮同时存在着外倾与前束，在两前轮通过可以左右滑动的滑板时，其侧滑量X为前束和外倾两者的综合，只有在外倾与前束配合得当时，二者产生的侧向力相互抵消，才能保持车轮无侧滑，此时滑动板无侧滑，X=0，若两者侧向力失去平衡，车轮将沿着较大侧向力的方向侧滑，产生侧滑量，此时X≠0。当X0时，两轮向外侧滑；当X0时，两轮向内侧滑。3.侧滑量检测设备双滑板式侧滑试验台主要由测量装置、指示装置和报警装置等组成。(1)测量装置由框架、左右两块滑动板、杠杆机构、回位装置、滚轮装置、导向装置、锁止装置、位移传感器及信号传递装置等组成，它能将前轮侧滑量测出并传给指示装置。滑动板的长度一般有500mm、800mm和l000mm三种。滑动板在外力作用下通过滚轮、轨道和两板之间的杠杆机构（双销叉式曲柄），能进行左右等量的相对运动。电气式测量装置：把滑动板的滑动量通过位移传感器变成电信号，再经过放大、处理而传输给指示装置。位移传感器有自整角电机式、电位计式和差动变压器式等多种形式。(2)指示装置把测量装置传递来的车轮侧滑量信号按规定的单位加以显示的装置。指示装置有机械式和电气式两类。目前大多数采用电气式，其电气式又分为数字式和指针式两种。图3-4