隨著汽車工業的發展，汽車保有量的增加，能源和環境壓力日益加劇，為解決能源危機和環境污染兩大問題，汽車能源動力由以前的單一內燃機逐步發展為多種能源動力有效利用的動力繫統，如純電動、油電混合動力、氫燃料電池動力繫統等多種形式。為適應汽車新技術的發展，汽車動力試驗技術由之前的以單一燃油發動機測試繫統為主逐步發展為多種動力源試驗繫統，因而其相應的試驗技術及方法也發生了很大變化。
現代汽車動力繫統試驗內容和知識是一個極其寬廣的領域。為能比較繫統地介紹汽車動力繫統試驗技術，作者與國內多家重點汽車企業工程技術員進行了多次切磋交流，基於本單位相關科研成果，對當今汽車動力繫統試驗技術進行了繫統總結，進而完成了本教材的編寫。本書是在2016年出版的《汽車發動機試驗學教程（第2版）》的基礎上，刪除了一些較陳舊的內容，增加了車用動力電池試驗技術、混合動力試驗技術，豐富了燃料電池試驗技術。全書分為四大部分進行論述和介紹。
部分對汽車內燃機試驗繫統及裝置、主要參數的測試方法與技術以及整機試驗的標準和規範進行了介紹，這些是從事動力繫統試驗所的基礎知識。
第二部分以內燃機為試驗對像，介紹了國標規定的內燃機穩態性能（起動性能、怠速性能、功率特性、負荷特性、萬有特性）試驗和可靠性試驗； 接著介紹了現代汽車內燃機特有而不可缺少的排放污染物試驗、電控匹配標定試驗和動態模擬試驗。
第三部分介紹了新能源汽車動力電池、燃料電池繫統、混合動力繫統開發過程中的主要試驗技術和方法。
本書在介紹相關試驗內容和方法的同時，還注重對典型實例的講解和試驗結果的分析，這樣不僅使學生能了解汽車動力繫統試驗過程的全貌，也可提高其分析問題和解決問題的能力，增強工程意識。這些內容對從事汽車能源動力生產、科研、開發技術人員也有參考價值。
第四部分是書中的附錄，附錄A列出了作者在歷年試驗教學中編制的多份教學試驗指示書，具體說明了各項試驗目的、內容、方法以及試驗後總結、分析的教學要求； 附錄B介紹了內燃機示功圖繪制的一種方法； 附錄C列舉了試驗報告編寫範例。這些內容僅供讀者參考。 
本書第1、2、4、5章由黃海燕編寫，第2章測試繫統部分內容由金振華提供，同時，張磊、李振波提供了很多有價值的資料及建議； 第3、4章的部分內容由楊學青提供；第3、6章由黃海燕、肖建華、張文彬合編，第7章由黃海燕、龔慶傑、張科勛、楊學青合編，第8章由閻東林編寫，第9章由黃海燕、徐梁飛、盧蘭光、江洪亮合編，第10章由瀋萍、高尚、王昱、盧蘭光合編，第11章由金振華、劉鵬合寫； 附錄A1~9的試驗指導書由肖建華整理提供，附錄10的試驗指導書由閻東林提供，附錄B由學生陳柯夫、李博遠編寫，附錄C選用某公司柴油機試驗報告供讀者參考。全書由黃海燕統編。在成書過程中，得到了作者所在單位劉崢、王紹銧、楊福源、帥石金、裴普成、王賀武、張俊智、孫進偉、張雲龍、胡尊嚴、邵揚斌等多位老師和研究生及來自汽車企業的李維成、李儒龍、龔慶傑、張科勛、朱敬安、熊瑩、張磊、李振波、王錄波、蔣文虎、任尚峰，魏衝，王眾，孟令軍、邵靜月、鄧隆陽等工程技術員的大力支持和幫助，他們不僅提供了很多有價值的素材，而且提出了許多寶貴的編寫意見，謹在此向他們致以深切的謝意。 
就作者了解的情況，本書可能是國內首次對現代汽車動力繫統試驗進行較全面繫統論述的專業書籍。由於作者學術水平和實踐經驗的局限，書中不可避免存在缺點和疏忽，期望廣大讀者，特別是從事汽車動力試驗技術研究、教學的同行專家予以指正。

第1章

試驗及試驗方法概述
1.1概述

隨著社會經濟的發展與人們生活水平的不斷提高，人們對汽車節能減排的要求越來越高，為適應這不斷變化的要求，設計者需不斷設計開發能滿足節能減排需求的先進汽車能源動力，且能源動力技術的發展已經呈現了多重混合化的特點，主要表現在內燃機混合化、動力傳動繫統混合化和燃料電池繫統混合化。
由於汽車能源動力從初設計到終產品均離不開試驗驗證，因此汽車能源動力試驗測試技術與能源動力技術發展緊密相連。同時汽車能源動力試驗測試技術隨著科學技術和汽車能源動力技術的發展，尤其是它與現代電子技術、計算機技術相結合，使其早已成為相對獨立的一門重要的學科。因此，汽車能源動力試驗測試技術的發展促進並支撐著汽車能源動力及動力繫統技術的快速發展, 也為研制高水平的汽車能源動力提供了重要的保證。
為滿足日益嚴格的汽車排放法規、油耗法規的要求，汽車化為主要特征的節能與新能源汽車迅速發展，與其相對應的試驗方法及試驗手段就顯得更為重要。正是由於汽車動力繫統試驗技術和方法的重要地位，不僅汽車工程領域技術人員必須掌握其基本知識，在培養工程人纔的教學工作中它也被賦予了更為重要的意義。其教學目的與意義可簡要歸納為以下三點。
(1) 試驗技術和方法的學習是汽車專業人纔培養中重要的實踐性教學環節。
汽車內燃機原理和規律是百年來廣大科技和工程技術人員大量實踐和經驗的總結，具有極強的實踐性質，但還有很多問題和現像無法解釋。僅憑書本上的知識是無法真正理解和解決相關技術問題的。在內燃機實驗室裡面所花的幾個小時可以說是對汽車內燃機的“真實世界”的好介紹，是對課堂教學或者“計算機模擬”世界的鋻別和考核。
此外，針對當今汽車能源動力多重混合化的特點，如何將其各部件有效匹配，是研發汽車動力和動力繫統過程中非常重要的環節，因此，與其對應的汽車動力和動力繫統試驗方法及手段的掌握就顯得更為重要。
(2) 試驗技術和方法是從事汽車能源動力生產、技術開發工作的知識。
作為汽車的心髒——能源動力，其特點是零部件多，使用條件復雜，對性能、壽命、質量和成本等方面的要求高。而影響汽車能源動力質量和性能的因素又很多，所涉及的技術領域極為廣泛，對其中一些問題的研究目前還不夠充分。因此對汽車能源動力而言，無論是新設計、開發的產品還是生產中的產品，即使在設計和制造上考慮得非常充分，也必須經過試驗來檢驗： 檢驗設計思想是否正確； 設計目標能否實現； 設計及生產的產品性能是否符合使用要求等。
(3) 試驗技術與設備是汽車能源動力研發、創新、理論發展的手段。
隨著汽車工業的發展，從節約燃料消耗、擴大燃料品種、提高有效功率、降低排氣污染到耐久性等方面都對汽車能源動力提出了更高的要求，這就需要人們不斷地研究能源動力各關鍵部件的內部規律、匹配技術和新技術，需要制定更嚴格的排放法規和油耗法規等。這樣就會對試驗方法、試驗標準、試驗平臺等提出更高的要求。同時為了提高能源動力各類參數的測量精度，也需要有先進的能源動力試驗平臺。因此，國內外各大汽車制造廠商紛紛投入巨資建立現代化的動力繫統試驗室，對汽車能源動力進行不同目標的研發試驗研究。在後面相關章節中將分別對其能源動力試驗平臺進行介紹。

1.2試驗發展概況及類別
1.2.1內燃機試驗測試技術發展概述

隨著科學技術和內燃機技術的發展，在20世紀中葉內燃機試驗測試技術已成為相對獨立的一門重要的學科。它促進並支撐著內燃機技術的快速發展, 為研制高水平的內燃機提供了重要的保證。概括起來主要經歷了以下幾個重要階段。
1. 初級階段
在內燃機測試發展的初級階段，因被測內燃機關注的參數少及計算機科學還沒有普及，因而早期的內燃機試驗是采取人工繪制試驗數據表格，將記錄的試驗數據填寫在試驗數據表格內並進行人工數據處理。此外，在測試手段方面，用於內燃機測試的測功機功能單一，參數測量方法功能也單一。因此，在這個階段，內燃機測試手段隻能滿足單一試驗項目的測試要求。
2. 試驗自動化階段
隨著內燃機技術的發展，應用範圍的擴大，及節能減排等要求的日益加嚴，需關注更多的內燃機測試參數。為提高其試驗效率，降低其試驗成本，且實時有效地測量更多的試驗參數，需借助計算機技術、信息技術和自動控制等技術的發展，使內燃機試驗由以前的手工操作、手工記錄試驗數據逐步發展成為采用計算機完成內燃機臺架試驗數據的自動采集、自動處理和自動控制試驗工況等。即科學技術的進步，使人們實現了將信號處理、自動控制、數學運算、電子技術、人工智能等技術融合為一體，進而可同時獲得大量的測量采集數據，並能根據設定進行實時顯示及監控，同時可提供良好的數據處理能力。
內燃機試驗自動化的進程也伴隨著內燃機測功機技術、傳感器等技術的快速發展，有關此類信息，可參閱第2章。
3. 仿真試驗階段
為減輕內燃機開發試驗強度，降低試驗成本，提高內燃機開發速度，借助電子技術、計算機仿真技術、信息技術等先進技術，內燃機仿真試驗技術得到了蓬勃發展。即在新產品進入試制階段前，對其性能、可靠性、振動噪聲等先采取仿真試驗，然後再進行實物試驗，以達到縮短設計開發周期、降低試驗成本的目的。
目前，有很多內燃機設計開發機構利用多年內燃機開發設計經驗、試驗經驗及試驗數據的積累，建立了不同用處、不同類型的內燃機試驗模型。試驗模型的建立可以代替部分試驗，這些是內燃機設計者能夠實現簡化試驗、提高內燃機預測設計能力的基礎。
在內燃機研發過程中如何有效地預測內燃機裝車後的運行狀態，即如何有效分析內燃機穩態、動態性能及可靠性等，傳統的方法是依靠整車試驗。然而這種方法費時費力，不具有競爭能力。為解決此類問題，內燃機動態模擬仿真技術得到了快速發展與運用，“車輛模擬”內燃機動態模擬試驗可有效提高內燃機開發效率，及早發現汽車內燃機開發過程中的未知問題，當然這種方法需要龐大的知識（數據）庫做支撐。進一步信息讀者可參閱第8章。
1.2.2汽車能源動力試驗測試技術
為解決能源危機和環境污染兩大問題，汽車能源動力由以前的單一內燃機逐步發展為多種能源動力有效混合的動力繫統，其試驗平臺及試驗方法也是根據不同需求，基於先進內燃機的試驗技術建立和發展起來的，如基於模型的集成開發平臺，虛擬測試，等等。相關試驗測試技術的進一步信息可參閱第2、9、10、11章。

1.2.3汽車能源動力試驗類別
汽車能源動力試驗按其試驗目的和試驗對像進行分類，可分為定型生產的產品試驗、研制開發的新產品性能評定和標定試驗、科學研究專項試驗以及人纔培養的教學與培訓試驗。
1. 產品試驗 
產品試驗的目的是檢查量產能源動力產品的質量，主要包括產品出廠試驗、定期抽查試驗及大修後的性能測試。汽車能源動力制造廠成批生產的產品，根據用途不同，出廠時檢測要求也不同，一般卡車用能源動力要求逐臺進行檢測，乘用車能源動力則根據企業具體情況逐臺或按比例對能源動力產品進行檢測。檢測方法根據產品的類型，企業按相應的規範執行。如內燃機則按企業制定的冷磨合或熱磨合試驗規範進行。其他項目的試驗如可靠性、經濟性等一般是采取抽檢方式進行檢測，以保證出廠產品的質量。試驗項目是根據能源動力的用途和特點，在國家標準所規定的範圍內選定。
由於生產試驗主要以控制產品質量為目的，因此它的特點是試驗的產品固定、試驗項目固定、測試方法和參數變化也較少，但要求測試設備必須可靠，能適應長期運轉的需要。
2. 新產品性能評定和標定試驗 
性能評定試驗的目的是對新產品或經過重大改進的能源動力在其研發的過程中進行局部的或全面的性能測試，以考核其性能指標是否達到設計或改進的要求。
目前新產品開發性能測試通常是仿真試驗與臺架實物試驗相結合，通過試驗進一步研究、分析能源動力內部的變化規律。如對於內燃機就是要找出在滿足排放法規的情況下，提高其動力性（功率大）、經濟性（耗油少）、可靠性（故障少）、耐久性（壽命長）、運轉性（起動容易、振動小、低噪聲、排污少）等各種性能的途徑，以滿足整車對內燃機動力的要求。
內燃機性能試驗主要包括起動性能、負荷特性、速度特性、怠速特性、機械效率、各缸工作均勻性試驗以及匹配標定工況、怠速下的穩定性試驗等。（具體臺架實物試驗內容將在第4章中介紹。）
可靠性及耐久試驗也是一種性能試驗，而且是人們為關心的問題。這是因為，如果一臺能源動力要經常修理和維護，而且壽命很短，即使能源動力的效率再高、性能再好也是沒有意義的。進行耐久性試驗所花時間較長，工作量大，其目的是考核新產品或經過重大改進的能源動力（包括零部件）的可靠性、耐久性以及其性能指標的穩定性等。此類試驗一般在實驗室內進行（將在第5章對其試驗方法進行介紹）。當然，有些經驗豐富的能源動力設計機構，會在設計開發過程中，利用其試驗模型對新產品可靠性及壽命進行預測，同時根據大量能源動力試驗數據的持續積累，優化可靠性及耐久性試驗方法，進而達到降低可靠性及耐久性試驗成本的目的。
新產品的標定試驗是指開發各階段時的能源動力樣機各工況性能指標及可調整參數的標定，如電控內燃機經濟性、排放性和動力性之間的匹配試驗，即MAP的標定工作等（關於電控內燃機匹配標定工作將在第7章介紹）； 動力繫統各關鍵部件匹配性能試驗(將在第11章對混合動力試驗進行介紹)等。
另外還有能源動力在特定環境的性能測試，如高溫、高寒、高原地區、噪聲等特定試驗。
3. 科學研究專項試驗 
科學研究試驗也稱為專項試驗，它是為了研究改進能源動力的性能或科研探索所組織的專題試驗，如能源動力各部件、各繫統的專題研究、原理與規律的探索、新理論的探討、新結構形式的確定、新測試方法的論證及新材料新工藝的應用，新能源動力的研究開發以及汽車新型動力繫統試驗等。這類試驗涉及的學科及內容極其廣泛，可能包含工程熱物理各技術基礎的理論，內燃機原理、設計、制造工藝和使用情況等各個方面。如內燃機缸內燃燒機理的試驗研究，內燃機動態模擬試驗研究，新型燃料電池發動機、動力電池的研發等項目就屬於這一類型。
以上各類試驗，除了單項專題研究試驗可參照各種標準自行擬定試驗規範和方法，其他試驗應按國家頒布的汽車用發動機試驗標準（GB/T 18297—2001）、客車用燃料電池發電繫統測試方法(GB/T 28183—2011)、乘用車用燃料電池發電繫統測試方法(GB/T 23645—2009)、電池單體和模組的性能測試標準(GB/T 31486—2015)，或行業與企業制定的標準進行。
4. 教學與培訓試驗
教學與培訓試驗的目的是讓被培訓者（學生及企業工作人員）掌握汽車能源動力性能測試的基本方法； 了解測試所需要的基本的硬件和軟件條件及其原理； 初步學會試驗方案設計、試驗數據處理、誤差及試驗結果分析等技能。針對不同的對像（高校學生或企業被培訓者）又有各自的特定要求。高校學生除了上述基本要求外，還要求學習和參與某些力所能及的新產品開發和單項試驗，以便擴展思路，能對試驗中觀察到的現像及發現的問題綜合運用所學知識進行分析，提出解決方案，以達到具有初步的科研和開發試驗的能力。
1.3本書內容簡介
汽車能源動力試驗的內容極為廣泛，涉及面廣，除了整機試驗之外，還有大量的零部件試驗，這些試驗中有各種性能測試與標定，也有大量的可靠性、耐久性試驗和維修檢測內容。要在一本教材中全面闡述各方面的內容，既無必要，也不可能。從培養汽車能源動力科研、開發技術人員的具體要求和學校現實的試驗硬件條件出發，本書所述汽車動力繫統試驗主要指的是內燃機整機動力性能試驗、匹配標定試驗、內燃機排放、燃料電池繫統試驗、動力電池試驗、混合動力試驗。所述試驗內容主要指在能源動力臺架實驗間內進行，也包括一些整車室內轉鼓及室外運行時的內燃機測試與標定的內容。
汽車動力繫統技術的發展伴隨著能源動力、動力繫統試驗測試技術的發展。作者根據近幾年來的
汽車能源動力及不同混合模式的動力繫統技術的發展和相關研究成果，對汽車動力繫統試驗方法、試驗平臺等進行了繫統編寫，希望對從事汽車能源動力試驗的工程技術員有一定參考價值。
1. 主要內容
(1) 以汽車內燃機新產品的性能試驗為主要講述對像，並按照國家標準GB/T 18297—2001中規定的主要試驗項目進行介紹，包括起動試驗、怠速試驗、功率試驗、負荷特性試驗、萬有特性試驗以及機械損失功率試驗。這些都是重要的和常規的試驗項目，企業的產品試驗也大都按此標準進行。
(2) 引入現代電控內燃機和滿足排放法規所必須進行的排放法規鋻定試驗和電控機型的匹配標定試驗內容。
(3) 以國家標準為主線，介紹可靠性和耐久性試驗方法。
(4) 總結作者所在單位的研究成果，介紹燃料電池繫統的試驗方法、動力電池試驗方法、混合動力試驗方法。
(5) 以上所有介紹的試驗均在臺架實驗間內進行，並應用了各種專用設備和試驗測試手段。為此，本書有針對性地對這些內容作了簡要介紹，著重闡述具體的對像和應用方法，而不是作泛泛的論述。進一步信息讀者可在相關的專著中找到所需的各方面的詳細內容。
(6) 本書附錄介紹了作者所在單位多年來積累編制的多個教學試驗大綱。大綱涉及的試驗項目及內容與作者所在單位具體條件有關，僅供讀者參考。
2. 本書各章內容簡介
本書第1章介紹了有關汽車能源動力試驗、試驗的作用以及整機試驗的一些基本知識，如試驗分類和內燃機試驗標準等，並對內燃機試驗測試技術發展歷程進行了簡要介紹。第2章以車用內燃機為主要試驗對像，對保證其試驗所需的硬件繫統，如測試繫統、實驗室環境繫統等進行了簡要描述，同時簡要介紹了混合動力試驗繫統。第3章以車用內燃機為主要試驗對像，介紹了其主要性能參數的測量方法及主要傳感器的測量原理。第4章介紹了國家標準規定的常用內燃機基本性能試驗方法，其中對內燃機功率試驗、負荷特性試驗和萬有特性試驗的意義及方法進行了比較詳細的論述。第5章討論了可靠性試驗的意義，並對我國汽車內燃機可靠性試驗標準進行了描述。第6章介紹內燃機排放法規鋻定試驗。
第7章和第8章討論了現代車用內燃機開發試驗中所涉及的一些專項試驗方法。第7章就電控內燃機匹配標定試驗的意義、基本概念和方法進行了簡要介紹，通過實例介紹了匹配標定的過程。第8章討論了在內燃機實驗臺架上如何進行內燃機動態試驗的方法，如模型的建立等。第9章介紹了燃料電池繫統開發過程中的試驗方法。第10章介紹了動力電池基本試驗方法。第11章介紹了混合動力試驗方法。後為附錄，附錄A對10個內燃機教學試驗大綱和具體過程、方法等進行了較詳細介紹，便於讀者進一步理解內燃機試驗教學的情況。附錄B以MATLAB軟件為例簡要介紹了示功圖繪制方法。附錄C是某試驗報告範例，僅供參考。
1.4汽車能源動力試驗的組織與實施
關於試驗前的組織與實施，本節主要以內燃機為試驗對像進行描述，對於其他能源動力試驗的組織與實施，其思路是相通的。