汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的研究

陳慶滏

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司,廣西 柳州 545007）

1 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的目的

發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)處于不同研發(fā)階段的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，并為其優(yōu)化改進(jìn)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的目的概括來(lái)說(shuō)主要有以下是三個(gè)目的。

（1）對(duì)新研發(fā)的試制樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試。一款新研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)試制樣機(jī)組裝完成后，會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析、解決，該階段的試驗(yàn)可以說(shuō)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性、系統(tǒng)性進(jìn)行測(cè)試，一些大的缺陷會(huì)在該階段中暴露出來(lái)。

（2）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件進(jìn)行性能及可靠性試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)中不同機(jī)構(gòu)的零部件的工作性能影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體可靠性，在臺(tái)架試驗(yàn)中需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)重要零部件的材料、結(jié)構(gòu)、工況情況進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證相關(guān)重要零部件的性能及可靠性。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性不是短時(shí)間的試驗(yàn)就能測(cè)試出來(lái)的，試制樣機(jī)研發(fā)經(jīng)過(guò)初步的臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行完善后，還需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在滿負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下的可靠性進(jìn)行試驗(yàn)。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)連接方式

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出方式的不同，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中分為硬連接和軟連接兩種試驗(yàn)方法。

2.1 硬連接

硬連接就是把發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪經(jīng)過(guò)連接盤(pán)、連接軸及緩沖膠直接與臺(tái)架上的測(cè)功機(jī)相連接。硬連接的優(yōu)點(diǎn)在于功率損失少，試驗(yàn)所測(cè)得值更加接近發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率，硬連接應(yīng)用范圍廣，幾乎可以在所有發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型中應(yīng)用；缺點(diǎn)在于不能真實(shí)反映出整車(chē)環(huán)境。

2.2 軟連接

軟連接就是首先在發(fā)動(dòng)機(jī)上連接變速器，再在變速器的輸出端通過(guò)連接軸和測(cè)功機(jī)連接，這種連接方式只在后驅(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中用到。軟連接因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)和測(cè)功機(jī)之間加裝了變速箱，變速箱在傳遞功率過(guò)程中不可避免的會(huì)造成能量的損失，所以測(cè)功機(jī)測(cè)出的功率值比發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的功率偏小。軟連接有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）軟連接中由于有變速器，變速器輸出端的功率平穩(wěn)，減少了對(duì)測(cè)功機(jī)的沖擊，從而可以不用安裝減震膠，節(jié)約了成本。（2）硬連接是在臺(tái)架上單獨(dú)安裝懸掛系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，而軟連接可以直接用原車(chē)懸掛系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)中常見(jiàn)問(wèn)題分析

3.1 拉缸故障

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間（600小時(shí)）交變負(fù)荷可靠性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了自動(dòng)熄火現(xiàn)象，且轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸皮帶輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出異響。在拆機(jī)后發(fā)現(xiàn)，其中一缸連桿嚴(yán)重扭曲，頭部破碎，缸孔有明顯的條狀刮痕。經(jīng)過(guò)對(duì)部件的尺寸測(cè)量及分析可知，導(dǎo)致拉缸發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的原因是缸連桿與活塞銷(xiāo)的中心線偏差較大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)活塞偏向缸孔導(dǎo)致了拉缸。

（2）機(jī)油壓力表數(shù)值很小。在進(jìn)行（1000小時(shí)）滿負(fù)荷全速可靠性試驗(yàn)中，機(jī)油壓力表數(shù)值變得很?。?.05MPa以下），對(duì)其進(jìn)行拆機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)油標(biāo)尺讀書(shū)正常，曲軸有嚴(yán)重的滯轉(zhuǎn)，連桿瓦內(nèi)沒(méi)有機(jī)油，且有拉痕和燒焦，油底殼沉積了大量粘稠物現(xiàn)象。

經(jīng)拆機(jī)后檢查相關(guān)部件可知，造成機(jī)油壓力表數(shù)值變得很小的原因在于發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有加裝空氣濾清器和機(jī)油濾清器，滿負(fù)荷全速工作下的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因?yàn)楦變?nèi)燃油燃燒不充分，排出大量煙塵。這些煙塵又被發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)經(jīng)過(guò)濾直接吸入了缸體內(nèi)，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)在缸體內(nèi)和機(jī)油融合變得粘稠，從而發(fā)生沉積甚至附著在缸壁上，從而導(dǎo)致了拉缸。

（3）尾氣溫度及水溫偏高、放水時(shí)斷斷續(xù)續(xù)。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在4000轉(zhuǎn)以上持續(xù)工作時(shí)，排氣溫度偏高（680℃以上），尾氣管出現(xiàn)大量白煙；水箱水溫偏高（97℃以上），氣泡不斷涌出；發(fā)動(dòng)機(jī)功率驟降，隨后熄火。拆機(jī)后進(jìn)行檢查，在進(jìn)氣管中發(fā)現(xiàn)了水，氣缸墊片發(fā)生粘結(jié)，缸體有竄氣痕跡，活塞頂有水氣燃燒后的痕跡，缸孔有刮痕。經(jīng)對(duì)零部件測(cè)量分析后認(rèn)為，冷卻水循環(huán)受阻導(dǎo)致缸體溫度過(guò)高，缸體不同部位溫差大，缸體變形。同時(shí)高溫導(dǎo)致了機(jī)油的潤(rùn)滑性降低，加劇了缸體的升溫，導(dǎo)致了缸體竄氣，進(jìn)水，拉缸。

3.2 水泵汽蝕現(xiàn)象

在高溫下，當(dāng)水泵內(nèi)部壓力低于水的飽和蒸汽壓力后，水會(huì)快速汽化產(chǎn)生高溫蒸汽，這些蒸汽和水混合在一起流經(jīng)水泵的高壓區(qū)時(shí)，水蒸氣又會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，在發(fā)動(dòng)機(jī)中水冷系統(tǒng)中這種現(xiàn)象稱(chēng)為汽蝕現(xiàn)象。汽蝕現(xiàn)象會(huì)破壞水流的狀態(tài)，降低水泵揚(yáng)程，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致逆流或斷流。同時(shí)還會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生沖擊與腐蝕，日積月累管道會(huì)產(chǎn)生金屬疲勞而斷裂，或是被腐蝕產(chǎn)生裂縫。

可在水箱上安裝水箱蓋來(lái)增加冷卻系統(tǒng)內(nèi)部的壓力，從而避免發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。為了避免長(zhǎng)時(shí)間高壓下對(duì)管路接頭、水堵等造成傷害，可在水箱蓋上安裝原理類(lèi)似高壓鍋的排氣閥，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，排氣閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，壓力不足時(shí)，控制閥自動(dòng)關(guān)閉。

3.3 故障防范、解決措施

（1）氣缸墊片采用金屬石棉復(fù)合材質(zhì)，該類(lèi)材質(zhì)密封性及塑性好，可減輕“沖床”情況的出現(xiàn)。

（2）安裝效率高、質(zhì)量好的空氣濾清器和機(jī)油濾清器，防止塵土進(jìn)入缸內(nèi)。

（3）對(duì)裝機(jī)環(huán)境嚴(yán)格進(jìn)行把關(guān)，保證清潔度達(dá)到相關(guān)要求，同時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范及工藝流程進(jìn)行組裝。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)須按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行磨合，磨合后及時(shí)更換機(jī)油機(jī)濾。

（5）及時(shí)更換空氣及機(jī)油濾清器。

（6）要添加合格的機(jī)油及冷卻水，并隨時(shí)注意水溫、水量、油溫、油量，發(fā)現(xiàn)異常立刻停機(jī)檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)可以說(shuō)是發(fā)動(dòng)機(jī)量產(chǎn)上市前的孕育所，是一個(gè)及其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，試驗(yàn)的成敗或是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否關(guān)系到一款發(fā)動(dòng)機(jī)的成敗，該項(xiàng)試驗(yàn)需要在有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)人員經(jīng)過(guò)高精度的、系統(tǒng)性的長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)，兩者缺一不可。

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