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课件文稿

第一章检测站计算机控制系统

第一节计算机控制系统概述

一、检测站计算机控制系统的定义：

检测站计算机控制系统是将计算机技术与自动控制技术、网络通讯技术相结合，对车辆的安全性、动力性、燃料经济性、尾气排放、整车装备等参数进行测量、计算、判断，并将结果进行输出、存储、传送的智能化系统，它具有实时性、可靠性、准确性的特点，是现代汽车检测作业中不可或缺的重要工具。

二、计算机控制系统组成

1、被控制对象；

2、执行机构；

3、测量装置（传感器）；

4、指令给定装置；

5、计算机系统：

包括下述主要部件：

A/D变换器；D/A变换器；

计算机及外设（包括硬件及相应的软件，实现信号的变换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法产生相应的控制指令）。

三、计算机控制系统的控制过程

1.实时数据采集：

对被控量及指令信号的瞬时值进行检测和输入；

2.实时决策：

按给定的算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；

3.实时控制：

根据决策实时地向被控量发出控制信号。

4、计算机控制系统的典型结构原理图

四、计算机控制系统的特点

1.系统的结构特点

是由模拟与数字部件组成的混合系统。

2.信号形式特点

有多种（连续模拟、离散模拟、离散数字等）号形式，是一种混合信号系统。

3.系统工作方式特点

可同时控制多个被控对象或被控量，即可为多个控制回路服务。

同一台计算机可以采用串行或分时并行方式实现控制，每个控制回路的控制方式有软件来形成。

4、计算机控制系统的优缺点

（1）运算速度快、精度高、具有极丰富的逻辑判断功能和大容量的存储能力，容易实现复杂的控制规律，极大地提高系统性能。

（2）性价比高。

（3）控制算法由软件程序确定，因此适应性强，灵活性高。

（4）可使用各种数字部件，从而提高系统的测量灵敏度并可利用数字通讯来传输信息。

（5）使控制与管理更易结合，并实现层次更高的自动化。

（6）实现自动检测和故障诊断较为方便，故提高了系统的可靠性和容错及维修能力。

缺点：

抗干扰能力较低。

五、计算机控制系统要求：

一、功能要求：

1.基本功能：

2.不应具有的功能：

（1）不得改变检测设备的测试原理、分辨率、数据位数、检测数据。

（2）对自动采集的数据和历史数据不能修改。

（3）不能采用纯软件标定的功能。

二、环境要求：

避雷、抗干扰、防潮、防腐、防鼠害、防火、防尘、防静电的功能。

三、性能要求：

1.自动检测能力、容错能力、高安全性和高稳定性；

2.多工位控制能力；

3.模块化管理方式。

四、检测设备联网的要求：

1.具有数据联网传输的功能

2.应配置二次仪表，进行数据比对。

第二节计算机网络系统

一、概念：

计算机网络是一系列具有独立操作系统的计算机用通信线路连接起来，这些计算机可按事先商定的规则相互进行高速而及时的数据通信。

将这些计算机与设备连接起来，从而实现资源共享的概念则叫“联网”。

二、网络系统的优势：

信息资源共享、硬件资源共享、软件资源共享

三、网络系统的组成

1.硬件：

网络服务器、网络工作站、网络适配器（网卡）、通信电缆、交换机或集线器（HUB）。

2.软件：

（1）服务器操作系统：

Windows2000Server、Windows2003Server、WindowsNT、NovellNetware等。

（2）工位机操作系统:

Windows2000、WindowsXP、OS/2、UNIX等。

（3）数据库管理系统（DBMS）:

MicrosoftSQLServer2000、MicrosoftSQLServer2003等。

（4）应用软件。

四、网络系统的结构及布线

1.结构形式：

总线式、行星结构式、环行结构式和混合结构式。

2.检测工艺布局

3.网线

同轴电缆：

RJ-45接头

双绞线EIA/TIA568A（EIA/TIA568B）

五、控制网络技术基础

1.控制网络的局域网技术

（1）局域网

（2）以太网

2.交换式控制局域网技术

以交换式集线器、交换式网络交换机、ATM交换机等交换设备为中心构成的控制网络成为交换式控制网络。

第三节计算机控制系统的信号分析

计算机控制系统结构图

1、控制系统中信号分类

从时间上区分：

连续时间信号-在任何时刻都可取值的信号；

离散时间信号-仅在离散断续时刻出现的信号。

从幅值上区分：

模拟信号-信号幅值可取任意值的信号。

离散信号-信号幅值具有最小分层单位的模拟量。

数字信号-信号幅值用一定位数的二进制编码形式表示的信号。

2、检测站常用信号

（1）模拟信号

轴重、制动、侧滑、转角、声级、灯光等

（2）开关量输入信号

车辆到位的光电开关信号、采样开关信号、速度传感器的脉冲信号等

（3）开关量输出信号

举升器升降信号、电机启动、停转信号等

（4）数字信号

废气分析仪信号（数字式）、不透光度计信号（数字式）等

3、A/D变换

A/D变换器是将连续模拟信号变换成离散数字信号的装置。

A/D变换中信号形式的变化

1.采样

采样/保持器（S/H）对连续的模拟输入信号，按一定的时间隔T

（称为采样周期）进行采样，变成时间离散（断续）、幅值等于采样时刻输入信号值的序列信号。

2.量化

将采样时刻的信号幅值按最小量化单位取整的过程。

3.编码

将整量化的分层信号变换为二进制数码形式，用数字量表示。

4、D/A变换

1.解码器

–将数字量转换为幅值等于该数字量的模拟脉冲信号。

2.信号恢复器

–将解码后的模拟脉冲信号变为随时间连续变化的信号。

第四节检测线联网控制模式

一、检测站的发展阶段：

1.手动检测线；

2.半自动检测线；

3.小业务模式检测流水线；

4.大规模业务检测站。

二、检测站工艺布局：

1.双线综合式；

2.单线综合式；

3.工位综合式。

三、检测站的机构示意图

四、机动车检测线联网控制系统

1.按联网系统结构分类：

（1）集中式：

采用单一的计算机来实现对工业大系统的控制。

数据集中采集，集中处理。

（2）集散式（DCS）：

以微处理器为基础，是应用于过程控制的工业化的分布式计算机控制系统。

数据分散采集，集中处理。

（3）分布式：

将一个工业大系统划分为若干个子系统，分别由若干个控制器去控制。

在各工位分别采集处理，并存储输出。

再通过网络将各工位（节点）组成局域网。

实际需要——管理要集中，控制要分散。

远程internet

集散式联网方式

2.集散控制系统数据通讯

（1）数据传输的介质：

双绞线、光纤、同轴电缆等

（2）数据传输方式：

基带传输方式：

按照数据波形原样传输。

频带传输方式：

采用调制解调技术的传输形式。

（3）网络访问的控制方法

CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路存取）、

令牌环法、令牌总线。

分布式联网方式

3.关于C/S系统结构

◆C/S（Client／ServerStructure）又称客户机/服务器模式。

◆C/S的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。

对应的优点就是客户端响应速度快

◆任一电脑出问题或系统软件升级时，每一台客户机需要重新安装，其维护和升级成本非常高

4.关于B/S系统结构

◆B/S（Browser/Server）又称浏览器/服务器模式。

◆B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。

只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。

系统的扩展非常容易，只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。

甚至可以在线申请，通过内部的安全认证（如CA证书）后，不需要人的参与，系统可以分配给用户一个账号进入系统。

5.集中式联网控制模式

（1）硬件控制系统

主控机（服务器）、登录机、附属设备

（2）控制系统结构

结构框图信号处理流程

第五节检测站网络各子系统的功能

一、网络各子系统

1．车辆登录注册系统；2．调度系统；

3．测控系统；4．客户管理系统；

5．监控系统；6．打印系统；

7．查询统计系统；8．财务收费系统。

二、计算机联网系统的要求

1．建立检测车型数据库、适用的检测标准项目、参数限值数据库；

2．适应性要强；

3．使用方便、全中文操作界面；

4．经济性要求好；

5．在软硬件上具有与上级主管部门及相关业务部门联网的功能。

第六节系统常见故障分析

一、电气部分故障

1．模拟量信号故障（传感器）

2．开关量输入部分故障

3．控制部分故障

4．通讯故障

二、计算机及网络故障

1．计算机硬件故障（主板、硬盘、内存条、键盘、鼠标、显示器、网卡、电源等）；

2．操作系统故障（病毒、系统瘫痪）；

3．网络故障（交换机、网线及接头、网络通讯设置）；

4．应用软件故障。

第二章机动车辆性能检测和评估

第一节汽车动力性检测

汽车动力性，又称汽车牵引性，是指汽车克服运动阻力的能力。

它是表征汽车加速、爬坡及能达到最高车速的能力。

汽车动力性能是汽车各种性能中最基本的使用性能。

一、汽车动力性能的检验标准和检验方法

1.动力性评价指标：

（1）最高车速Vmax（km/h）:

汽车在平坦、清洁、干燥的混凝土或沥青路面上行驶时能达到的最高稳定行驶速度。

（2）加速能力：

是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。

通常以加速时间t（s）来评价。

①原地起步加速性能（时间），

②超车加速性能（时间），亦称直接档加速时间。

（3）最大爬坡度imax（%）：

汽车满载，在良好的混凝土或沥青坡道上，以最低前进档能够爬上的最大坡度。

（4）发动机最大输出功率：

是指发动机在全负荷下用来带动维持运转所必需的附件时所输出的功率。

额定功率、净功率的概念。

（无负荷测功或底盘测功机）

（5）驱动轮输出功率：

是汽车发动机功率经过传动系消耗功率后传到驱动轮上的输出功率，是发动机和传动系综合工作过程后的输出参数。

（底盘测功机上检测）

Pm=Te×ne/9549（kW）Pt=Pe×ηT

（6）比功率Pd=Pe/Ga（kW/t）

（GB7258-2004规定：

三轮汽车、低速货车及拖拉机运输机组的比功率不应小于4.0kW/t，除无轨电车外的其它机动车的比功率不允许小于5.0kW/t。

）

（7）驱动比功率Pd=Pk/Ga（kW/t）

（8）动力因数D=（Ft－Fw）/Ga=Ф＋δ/g×dv/dt

二、底盘输出功率的测定：

1、底盘测功机的测量原理

（1）原理：

以滚筒的表面代替路面，用加载装置模拟道路行驶阻力。

既可测功率，也可以测速度和牵引力。

功率=力×速度（P=F×v/360）

（2）底盘测功目的

①用汽车驱动车轮输出功率与发动机功率相比较，从而确定汽车的动力性及传动效率。

②测出驱动轮输出功率或牵引力来评价汽车动力性能。

2、底盘测功机的功能

（1）测量汽车驱动轮输出功率。

（2）检验汽车滑行性能和传动系传动效率。

（3）检验汽车加速性能。

（4）校验车速表。

（5）校验里程表。

（6）配备油耗仪、废气分析仪等设备可以在室内模拟道路行驶,测量等速油耗和废气排放。

3、底盘测功机的组成

底盘测功机主要由滚筒装置、测功装置、飞轮机构、测速装置、控制与指示装置组成。

（1）滚筒装置（单滚筒和双滚筒）；

（2）测功器：

测功装置用来吸收汽车驱动轮输出功率，又叫加载装置。

主要由定子和转子组成。

测功器有水力测功器、电力测功器、电涡流测功器三类。

水力测功器可控性差，电力测功器成本高，最常用的是电涡流式测功器。

滚筒装置的结构类型

（3）测量装置（测力、测速、测距离）；

测速装置：

由测速传感器、中间处理装置和指示装置组成。

（4）飞轮机构：

为了检测汽车的加速性能和滑行性能,需要模拟汽车的惯性,在滚筒一端安装有飞轮组。

（5）控制、指示装置：

控制装置和指示装置做成一体，控制装置通过改变定子线圈的电流，可以改变对转子的制动阻力矩。

（6）辅助装置：

冷却风扇、三角堰块、系留装置、左右挡轮、举升装置等。

4.测功机结构简图

5.电涡流测功器的原理

电涡流测功器的定子四周装有励磁线圈，转子与测功机主动滚筒相连，在磁场中转动。

当励磁线圈通以直流电时，磁力线在定子、涡流环、空气隙和转子之间构成闭和磁路。

磁通的大小与励磁线圈的应数以及所通过的电流大小有关。

转子外圆制成凸凹不同的形状，由于通过齿顶和凹槽的磁通不一样，凸出部分比凹陷部分通过的磁通多，当转子旋转时，引起磁通的变化，从而在固定的涡流环中产生涡流。

这种涡流产生的磁场又产生一个与转子旋转方向相同的转矩，由于作用与反作用的关系，转子产生一个与自己转动方向相反的转矩，该转矩是转子转速和磁场电流的函数。

由于转子与滚简相连，就等于给滚筒施加了一个阻力，用这个阻力来模拟汽车在道路上行驶的阻力。

电涡流测功器的结构（风冷式）

6、汽车加速能力和滑行能力测试原理

汽车加速能力的测试是在底盘测功机测量由某一车速到另一车速的加速时间，飞轮机构的转动惯量精度影响测试精度。

汽车滑行能力的测试是汽车初速度在30km/h时摘档滑行，测量其滑行距离。

车速表检测：

速度传感器测出车的实际车速，再与车速表比较。

7、汽车底盘输出功率的技术要求

（1）整车动力性采用的评价指标

按GB/T18276的规定，整车动力性可用底盘测功机检测汽车驱动轮输出功率来评价。

（2）整车动力性检测工况

额定扭距工况：

发动机全负荷与额定扭矩转速所对应的直接档车速构成的工况。

额定功率工况：

发动机全负荷与额定功率转速所对应的直接档车速构成的工况。

（3）驱动轮输出功率限值

校正驱动轮输出功率/发动机额定扭矩功率（ηVM=PVMO/PM）

校正驱动轮输出功率/发动机额定功率（ηVP=PVPO/Pe）

采用相对值（%），提高通用性及可操作性。

（4）动力性合格的条件（限值见表1）

ηVM≥ηMaηVP≥ηPa

ηVM—汽车载额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比，%；

ηVP—汽车载额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比，%；

ηMa—汽车载额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比的允许值，%；

ηPa—汽车载额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比的允许值，%

表1 汽车驱动轮输出功率的限值

汽车类别

汽车型号

额定扭矩工况

额定功率工况

直接档检测车 VM

km/h

校正驱动轮输出功率/额定

扭矩功率的限值（ηVM）%

检测速度

km/h

直接档校正驱动轮输出功率/额定功率的限值（ηVP）%

额定值

（ηMr）

允许值

（ηMa）

额定值

（ηPr）

允许值（ηPa）

载货汽车

1010、1020系列

汽

1030、1040系列

汽

柴

1050、1060系列

汽

柴

1070、1080系列

柴

1090系列

汽

柴

1100、1110系列1120、1130系列

柴

1140、1150、1160系列

柴

1170、1190系列

柴

半挂列车1）

10t半挂车系列

汽

柴

15、20t半挂车系列

柴

25t半挂车系列

柴

客车

6600系列

汽

柴

6700系列

汽

柴

6800系列

汽

柴

6900系列

汽

柴

6100系列

汽

柴

6110系列

汽

柴

6120系列

柴

轿车

夏利、富康

95/65

（2）

65/60

（2）

40/35

（2）

——

桑塔纳

95/60

（2）

70/65

（2）

45/40

（2）

——

注：

5010系列_5040系列厢式货车和罐式货车驱动轮输出功率的允许值按同系列普通货车的允许值下调2%；其化系列厢式货车和罐式货车驱动轮输出功率的允许值按同系列普通货车的允许值下调40%。

1）半挂列车是按载质量分类。

2）为汽车变速挡使用三挡时的参数值。

发动机的速度特性曲线

8、底盘测功机的测功方法

（1）试验台、被测车的准备；

（2）驱动轮输出功率检测程序；

（3）汽车的额定扭矩和额定功率取值；

PM=Te×n×m/9549（kW）

（4）校正驱动轮输出功率；

（5）允许复测一次。

（6）驱动轮输出功率的校正方法

①标准环境状态

大气压：

p0=100kPa

相对湿度：

φ0=30%

环境温度：

T0=298k（25℃）

干空气压：

ps0=99kPa

②校正公式Po＝α×P

③汽油机校正系数αa

计算法：

αa=（99/ps）1.2×（T/298）0.6

查表法。

④柴油机校正系数αd

计算法：

αd=（fa）fm

查表法。

9、传动效率与检测结果分析

（1）汽车性能试验

①传动效率：

②发动机和底盘各系统技术状况诊断

③检测结果分析

三、整车动力性下降的主要因素分析

1、发动机动力性不足

（1）气缸密封性变差；

（2）点火系工作不良；

（3）燃油供给系统故障；

2、底盘传动系统故障

（1）离合器打滑；

（2）制动间隙偏小；

（3）传动轴变形弯曲；

（4）后桥装配不良或有故障；

（5）轮辋变形，轮胎气压和轮胎花纹不符合要求；

（6）传动系、行驶系润滑不良。

第二节发动机综合性能检测

一、发动机综合测试仪

1.发动机综合测试仪的结构：

由信号提取系统、信号处理系统、操作显示系统三大部分组成。

2.作用：

信号提取系统的作用为测取发动机有关参数的信号，把非电量转化为电量。

信号处理系统将发动机的所有传感参数信号，经衰减、滤波、放大、整形，并转化成标准的数字信号直接输入CPU。

显示系统显示检测结果并打印。

3.特点：

具有动态的测试功能，能适时采集发动机的动态参数，能自动分析、判断和打印检测结果。

4.发动机测试仪的基本功能：

（1）无负荷测功功能即加速测功法；

（2）检测点火系统。

初级与次级点火波形的采集与处理，平列波、并列波与重叠和重叠角的处理与显示，断电器闭合角和开启角，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）电控供油系统各传感器的参数测定；

（9）万用表功能；

（10）排气分析功能。

二、发动机动力性检测

1、发动机的动力性指标：

额定功率和额定转矩。

2、无外载测功的方法：

当发动机在怠速或空载某一较低转速下运转时，突然全开节气门，使发动机克服惯性和内部各种阻力加速运转，用其加速性能的好坏直接反映出最大功率的大小。

3、无外载测功的原理

无外载测功是基于动力学原理的一种测功方法。

当发动机与传动系脱开，并将发动机的节气门从怠速位置急速全开时，发动机将克服本身的惯性力矩，迅速加速到空载最大转速。

对某一型号的发动机，其运动件的转动惯量可以认为是一个定值，因此，只要测出发动机在指定转速范围内急加速时的平均加速度，或测量某一转速时的瞬时加速度，就可以确定发动机输出功率的大小。

发动机的有效功率Pe、有效转矩Te和转速n的关系：

Pe=Te×n/9549（kW）

按测功原理可分为两类，一类是用测定加速时间的方法测定平均功率，另一类是用测定瞬时角加速度的方法测定瞬时功率。

（1）瞬时功率测量原理

瞬时功率的测量，实质上是测定发动机转速和在该转速下的角加速度或曲轴转速变化率的问题，角加速度与发动机功率的关系：

发动机在加速过程中，在某一转速下的有效功率与该转速下的瞬时加速度成正比。

（2）平均功率测量原理（测加速时间法）

测某转速范围的平均功率，实质是测定该转速范围加速时间的问题。

加速时间与发动机功率的关系：

发动机的平均有效功率与加速时间成反比。

4、无外载测功仪

（1）既可以是单一功能的便携式测功仪，也可以是发动机综合测试仪。

（2）可以测出加速过程中的某一转速范围内的加速时间—平均功率。

（3）发动机的温度为正常工作温度。

（4）怠速加速法。

（5）既适用于汽油机也适用于柴油机。

5、检测结果分析

（1）结果要求：

在用车发动机功率不得低于额定功率的75%，大修后发动机功率不得低于额定功率的90%。

（2）结果分析

①发动机功率低的原因。

②个别缸功率低的判断方法。

③发动机功率与海拔的关系。

三、点火系检测

断电器触点闭合角、各缸波形重叠角、点火提前角、点火高压值、点火系的故障。

计算机控制的点火系统（有分电机）

计算机控制的点火系统（无分电机）

单缸直接点火系统

1、发动机点火示波器的测量原理

点火示波器一般由示波管、传感器合电子电路组成。

示波管为阴极射线管，由电子枪、偏转板和荧光屏组成。

2、点火示波器波形

（1）单缸

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