關于臺架模擬實車工況試驗方法的研究

范寶慶 王君 尹東升 吳鵬 楊金民

哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司 黑龍江省哈爾濱市 150060

1 引言

當今，汽油機已成熟應用于世界各個車企，仍為乘用車發動機的主流。人們對乘用車的舒適性及動力性的要求日益提高。而在用戶使用過程中經常出現缸壓不足、失火等 故障，其原因有很多種，其中一個就是氣門偏磨。目前市場上各車廠都存在氣門偏磨故障，如何查找氣門偏磨的原因成為了個艱難的問題。通過跟蹤客戶使用情況來攻關氣門偏磨故障周期長且不易操作。研究一種試驗方法，模擬實車工況，使氣門偏磨故障快速出現，這樣就可以大幅的縮短故障攻關的周期。

市場反饋我司某款量產的雙凸輪軸單VVT液壓挺柱型汽油機出現氣門偏磨故障，此機型在量產前已經完成常規耐久性考核，各零部件均通過考核。常規的耐久試驗工況主要通過對發動機主要零部件施加最高載荷、交變載荷及交變熱負荷等來考核發

動機主要零部件20萬公里的可靠性及缸蓋、缸蓋墊的密封性能，不能考核出氣門偏磨故障。

本文正是基于我們攻克氣門偏磨故障，所做的部分研究工作。基于此機型臺架試驗，本文闡述了中低速耐久考核試驗方法的產生過程與有效性。本文旨在：對正在研究或將要研究汽油機氣門偏磨的國內相關企業提供一些經驗，為國內本行業的發展做出應有貢獻。

2 試驗方法

通過對幾款家用轎車常用工況進行分析總結，得出模擬實車道路譜，具體見表1～表3及圖1～圖3。

表1 郊區工況循環

2.2 控制策略

起停功能基本控制邏輯框圖如圖2所示。

從中可以看到，大部分時間發動機在中低速工作，即便是高速公路工況發動機也不會超3000轉。

基于以上判斷，我們設計一個耐久試驗方法——中低速耐久考核試驗方法。耐久運行時間約200h40min，水溫控制在103±3℃，機油溫度控制在100～120℃具體耐久運轉工

況見表4，耐久運轉模式圖見圖4。

表2 城市工況循環

表3 堵車工況循環

其中，1500rpm為低速爬坡工況，3000rpm為高速運轉工況（120km/h左右），將油門開度設為100%是為了加快試驗進度，水溫控制為實車常用溫度范圍，沖擊工況設計的目的是消除積碳的產生，考核在該工況下發動機氣門偏磨情況。

圖1 郊區工況循環

圖2 城市工況循環

圖3 堵車工況循環

3 試驗結果及分析

選取兩臺狀態相同的發動機，分別進行全速全負荷試驗及中低速耐久考核。拆解發動機后發現運行中低速耐久考核的發動機出現了氣門偏磨現象，而另一臺則沒出現。耐久完成后兩臺發動機的缸壓對比數據及氣門導管磨損量存在明顯差別，具體數據見表5、表6。

這說明中低速耐久考核試驗方法可以考核出氣門偏磨現象，且氣門偏磨出現應伴隨著氣門導管磨損量超差及缸壓異常下降。

對設計更改對策后的發動機進行新一輪中低速耐久考核試驗，拆解發動機并未發現氣門偏磨故障，且缸壓對比數據及氣門導管磨損量回歸正常，具體數據見表7、表8。

對設計更改后發動機的售后跟蹤及持續關注，并沒有再次發生氣門偏磨故障。至此氣門偏磨故障攻關成功。

表4 中低速耐久考核試驗方法運轉工況

表5 耐久前后缸壓情況

表6 氣門導管磨損量

表7 耐久前后缸壓情況

表8 氣門導管磨損情況

4 結語

中低速耐久考核試驗方法能夠在氣門偏磨方面模擬用戶使用的實車狀態，有效的驗證了設計變更對于氣門偏磨改善的有效性。