發動機臺架試驗聯接

摘要：臺架試驗聯接是發動機試驗中的重要組成部分，它是關系到發動機試驗安全和試驗數據是否能準確采集的關鍵，怎樣使其即安全又穩定是時下試驗人員不斷探索的重要工作。

關鍵詞：發動機 試驗 聯接

Abstract：Joint form of engine testing is an important part of the engine tests， it is related to the security of engine tests and the data to be accurate， and how to make it， it is important work that the test personnel continue to explore.

Keywords:engine test joint

現在隨著汽車工業的不斷發展，汽車生產廠商之間的市場競爭愈演愈烈，大部分的企業搞整車的價格戰，這就導致了部分汽車生產商開始研制自主品牌的發動機，不再使用別的廠家供應商的產品，以期擺脫束縛達到整車降價目的。

研發自主品牌發動機現階段大部分是通過國外公司的設計或沿襲別的公司已經成型的產品，該產品是否滿足公司整車匹配要求，就得靠研發人員進行設計驗證并不斷完善改進。在研發人員的設計驗證工作中的重要環節就是發動機的臺架試驗，它是檢測發動機性能指標及可靠性的關鍵。企業新產品的開發過程中發動機雛形出來后，需要對樣機進行詳細而準確的臺架試驗，來驗證整機的性能及可靠性是否達到設計的要求，同時考核各個零部件的可靠性，并通過這個過程來對發動機進行改進，而發動機的改進大多數是通過在臺架試驗中對故障處理的過程來完成的。

圖1發動機臺架聯接（橫置）

發動機臺架試驗大體分為臺架準備、臺架試驗和試驗總結三個主要過程，其中的臺架準備過程是非常重要的前期工作，它關系到臺架試驗的成敗與否和客觀真實，對臺架試驗整個過程起到重要的保障作用。發動機臺架準備又分發動機和臺架兩個部分內容，發動機準備工作主要是根據相應試驗規范在發動機上安裝溫度、壓力和轉角等傳感器，為采集發動機性能參數和標定ECU數據等試驗工作做先期準備；而臺架部分的準備工作主要是臺架聯接（見圖1），它分為傳動軸聯接、冷卻水系統聯接、燃油系統聯接、電路系統聯接和進排氣系統聯接等，它是整個試驗順利進行的安全保障。

1.聯接形式

這里我們著重介紹臺架部分的聯接形式，它的形式根據發動機整車裝配大體分橫置和縱置兩種，它們的主要區別在于發動機固定方式不同，在臺架上橫置發動機固定點在后端缸體端面和發動機前端面，而縱置發動機固定點在后端缸體端面和缸體中部兩側，這樣發動機在試驗臺架上聯接方式就得采用不同的形式，如圖1、圖2和圖3所示。

橫置聯接方式通過前懸置和后懸置三點固定在臺架前后支架上，前懸置的組成是鏈輪室蓋上的固定平臺和前懸置墊，此懸置墊盡量選用整車上的零件，保持整車狀態，并考核其耐久性；后懸置組成是聯接板（龍門）和減震墊，減震墊一般通過對比振動試驗后進行選用。

圖2 發動機縱置聯接 圖3 側支撐

縱置聯接方式通過兩側支撐和后懸置四點固定在臺架前后支架上，兩側支撐是由發動機兩側支腳加裝整車減震墊和臺架轉接支座組合聯接；后懸置與橫置聯接形式相同。

兩種聯接方式雖有不同，但對于發動機臺架試驗來說并沒有好壞之分，主要取決于發動機在整車上采用什么方式布置，臺架試驗中必須盡量模擬整車上的聯接狀態，測量其真實狀態性能及可靠性，為整車性能提供試驗依據。

2.臺架聯接

發動機固定在臺架支架上后，再來看看發動機與臺架之間其它部分的聯接，這里主要介紹傳動軸聯接、冷卻系統聯接、燃油系統聯接、電路系統聯接和進排氣系統聯接。

2.1傳動軸聯接

根據試驗項目我們對臺架傳動軸聯接采樣不同的聯接方式，現有條件下有兩種聯接方式：軟聯接和硬聯接。

2.1.1 軟聯接

軟聯接是將發動機裝配好整車用摩擦片和壓盤后，再通過改制后的變速箱式一軸工裝輸出端連接傳動軸，然后與測功機相連，稱為軟聯接，是應用方便的一種模擬整車環境的聯接方式。這種方式是通過變速箱式一軸工裝來輸出動力，所以功率略有損失，但它能更加準確地模擬整車環境，這種方式的優點：首先是由于是通過變速箱式工裝聯接測功機，發動機的輸出比較穩定，不會對測功機產生 強烈的震動損傷；其次由于采用了軟性連接且輸出穩定，在發動機安裝過程中，對發動機與測功機中心的偏心量要求會降低，這對安裝過程起到了很大的簡化作用；還有就是這樣的聯接方式對測功機的運轉起到一定安全保護作用，這樣維修成本會降低，如圖4所示。

圖4 軟聯接 圖5 硬聯接

2.1.2 硬聯接

這種方式是應用的比較多的一種，在試驗臺架上將未帶變速器等零部件的發動機的飛輪通過連接盤、連接法蘭、聯接軸及緩沖橡膠與測功機直接連接起來，然后進行常規性能或標定試驗；這種聯接的好處在于：試驗時能直接傳達發動機的輸出功率，沒有通過變速器的機械損失，但同時也有無法模擬整車環境的缺點，這種聯接幾乎適用于所有機型的臺架試驗，適用性廣，如圖5所示。

2.1.3 傳動軸

臺架試驗中發動機發出有用功通過傳動軸傳給測功機，測量出有效功率，它的種類多種多樣，現有條件下我們沒有固定模式和有效的計算方法去選配，只是參考和借鑒的使用，它是臺架聯接關鍵零件，是保證試驗安全和輸出動力的重要保障。下面介紹幾個現有的傳動軸：

圖6 傳動軸 圖7 測功機端傳動軸法蘭

如圖6中的傳動軸兩端內部都有減震橡膠，中間為可伸縮花鍵套管（平時需潤滑脂保養），有一定的伸縮量，試驗中起到緩沖減震抗扭作用；發動機端有過渡聯接盤與傳動軸聯接，測功機輸入法蘭通過由一個帶有定位銷的過渡聯接鋁盤（見圖8）與傳動軸另一端相連，此端傳動軸內部有萬向軸承（見圖7），但其可變角度非常小，傳動軸在對心時需要精準操作，否則會引起振動或磨損，其適用各種類型的臺架試驗。

圖8 過渡聯接盤 圖9 傳動軸

如圖9中的傳動軸與上述類似，它與測功機和發動機聯接時靠的是兩端法蘭止口定位，兩側減震橡膠內部有萬向調節，可變角度也是非常小，其為新設計樣件，是否滿足試驗需要還需進一步驗證。

如圖10中的傳動軸兩端內外都有減震橡膠，兩端也同樣有萬向軸承，變化角度比上一種傳動軸略有寬松；兩端都同樣需過渡聯接盤與發動機和測功機相連；中間為細長的實心軸，無花鍵聯接，試驗中證明其不適合應用在耐久試驗中，其在性能試驗中應用較多。

圖10 傳動軸 圖11 傳動軸

如圖11中的傳動軸表象看是萬向節結構的剛性聯接軸，但它中間為花鍵，測功機端法蘭內部同樣有減震橡膠，和上述傳動軸有同樣的功效，但其兩側的萬向節結構可變角度大，對中心容易，但其重量大操作不便是一個缺點，其適用耐久試驗。

無論什么樣的傳動軸，都需做定期保養維護，一般使用一定時間后必須進行目測檢查，檢查是否有裂紋或松脫現象，另還需對花鍵和軸承部位更新潤滑脂，保持其良好的抗磨防腐性。

2.1.4 臺架對心聯接

臺架對心聯接是臺架準備工作中一項非常重要的步驟，它的對心準確與否關系到整個試驗的安全保障和準確測量，對發動機和測功機的保護起到關鍵作用。

臺架對心在各個廠家中有不同的方式方法，比較常見的是在測功機輸入法蘭測固定一千分表，表針放在發動機端的輸出法蘭過渡盤或飛輪上，然后盤動法蘭，看千分表指針變化，如變化范圍在0~0.3mm時，認為其是有效對中，這種對心方法是比較實用可靠的，但所需時間要長，效率不高；另一種是依靠有經驗的試驗人員通過兩根金屬鐵絲來進行臺架對心（圖12），兩根鐵絲分別安裝在發動機輸出法蘭和測功機輸入法蘭，兩根鐵絲針尖相對，通過調節臺架上的前后支架，來使兩鐵絲針尖的旋轉半徑和間隙相同，這樣就認為發動機輸出端和測功機輸入端同心，雖然這種方法效率高但誤差大；此外還有種對心方式，就是需要專用的對心裝置，臺架上的支架和發動機為一整體，對心工作不在臺架內部，利用對心裝置調整發動機支架，使其曲軸中心與對心裝置同心，然后再將發動機支架移至臺架上通過定位銷直接固定在臺架內部，無須再做調整，直接聯接傳動軸，這種方法準備時間長，但準確減少了操作誤差，對心的同時還可準備其它聯接工作，實用效率還是蠻高的。

2.2 冷卻系統聯接

冷卻系統聯接主要為冷卻水系統和冷凍水系統兩方面聯接，兩個系統調控溫度范圍和冷卻介質有所不同。

冷卻水溫度一般控制在20~40℃之間，介質為經過處理后的軟化水，一般應用在冷卻發動機內部循環水，通過熱交換器來實現控制發動機出水溫度，兩個回路的冷卻水在換熱器重流動方向為相向的，這樣在聯接中需要注意膠管的對應位置；使用的膠管一般為厚度3~4mm的夾線膠管。

圖12 臺架對心 圖13 臺架聯線

冷凍水溫度控制在6~10℃之間，介質為車用防凍液，一般應用在臺架中冷器和燃油冷卻系統中，安裝聯接膠管同樣注意方向問題。

由于臺架內部聯接結構復雜，加上各種機型的變化，導致膠管沒有固定長度和方向，為了保證空間暢通，這就要求膠管要盡量短而順暢，不能打彎截流；試驗中由于水壓變化大，導致膠管在水流帶動下會有擺動，膠管要固定牢靠，膠管管體一般安裝O型管卡固定在發動機上；冷卻水管各個管口要聯接牢固，不能有泄漏現象發生；膠管要定期檢查，發現有裂紋或滲漏就要及時更換。

2.3 燃油系統聯接

燃油系統主要提供汽油或柴油給發動機燃燒作功，由于它的可燃性和揮發性，在臺架聯接工作中要非常重視其安裝情況，保證安全可靠。

發動機在燃燒作功中，排氣歧管的溫度會達到300~1000℃，大大超出燃油的燃點溫度，極易產生燃燒；另試驗中供給的燃油壓力非常大，聯接部位與排氣歧管離的比較近，一旦發生滲漏，燃油噴到排氣歧管上會造成很大的安全事故，所以聯接燃油管時所需膠管要耐壓耐油導電性能高，與發動機聯接要盡量使用專用快插接頭或金屬管，聯接管路要盡量短而順暢，只有這樣才能在高壓狀態下保證其安全性。

2.4 電路系統聯接

臺架中的電線線束看似繁多，主要分兩種，一種是臺架提供的電源線、地線和勵磁線，另一種是電瓶給電控線束提供的正負極線纜和發動機線束，里面都有地線（搭鐵線）、12V電源線、啟動電機勵磁線等，聯接時需了解各個線路的用途，必要時需要在各個線上安裝標示，以防錯裝漏電，避免發生火災；安裝時要牢固防止虛連打火，有些部位火線與各個傳感器離的都比較近（圖13），容易打火燃燒，需要隔離必要時要裝管卡固定；線路要定期檢查維護，必要時要做相應的保護套，防止油水接觸線纜，防止腐蝕漏電。

2.5 進排氣系統聯接

臺架進排氣系統聯接根據空間同樣要求管路短而順暢，不能有阻氣現象。

進氣系統聯接主要是空氣濾清器和進氣歧管的聯接，對于增壓發動機還得增加中冷器的聯接，聯接時盡量與整車裝配狀態相同，必要時參考其安裝支架；

排氣系統由于高溫原因，除安裝管路外，還得在其外部安裝隔欄和隔熱罩，避免試驗巡視時接觸燙傷；另發動機做性能試驗中，對排氣背壓有一定的要求，這樣在排氣管路中還得增加蝶閥控制背壓，以得到準確的性能數據；尾氣的排放方式根據臺架空間大小會略有不同，例如集裝箱式臺架，排氣聯接方式正常情況下就不能與整車狀態相同，其會改變管路方向，排氣尾管伸出臺架尾氣靠臺架排氣系統抽出，而基建的試驗臺架，空間大利于布置排氣尾管和消音器，其聯接方式可大致與整車狀態相同，尾氣在臺架內經軸流風機抽出。

發動機臺架試驗本身是一個比較復雜的過程，其臺架聯接更是臺架試驗的安全保障，發動機上的各個系統的聯接都必須協調安裝并做相應調試，過程中會遇到這樣那樣的問題，出現問題就要求試驗人員認真思考合理設計，使其達到安全可靠，為得出準確的試驗數據提供保障；由于發動機機型和臺架種類的不斷改變，臺架聯接需要不斷的改進調整，如傳動軸的選配、聯接方式的設計等，這就要求我們試驗人員不斷在試驗中探索實踐，積累經驗教訓，努力完善臺架試驗工作。

參考文獻:

[1]廖明明，林偉健.發動機臺架試驗淺析[M].廣西2010