汽車發動機臺架試驗的研究

陳慶滏

（東風柳州汽車有限公司,廣西 柳州 545007）

1 進行發動機臺架試驗的目的

發動機臺架試驗對處于不同研發階段的發動機進行相關測試，并為其優化改進提供試驗數據支持，發動機臺架試驗的目的概括來說主要有以下是三個目的。

（1）對新研發的試制樣機進行測試。一款新研發的發動機，當試制樣機組裝完成后，會對發動機整體性能進行測試，并對試驗中出現的問題進行分析、解決，該階段的試驗可以說是對發動機的整體性、系統性進行測試，一些大的缺陷會在該階段中暴露出來。

（2）對發動機重要零部件進行性能及可靠性試驗。發動機中不同機構的零部件的工作性能影響了發動機的整體可靠性，在臺架試驗中需要對發動機重要零部件的材料、結構、工況情況進行長時間試驗，來驗證相關重要零部件的性能及可靠性。

（3）發動機的可靠性不是短時間的試驗就能測試出來的，試制樣機研發經過初步的臺架試驗對發動機進行完善后，還需要對發動機在滿負荷、長時間運行下的可靠性進行試驗。

2 發動機臺架試驗連接方式

根據發動機動力輸出方式的不同，在發動機臺架試驗中分為硬連接和軟連接兩種試驗方法。

2.1 硬連接

硬連接就是把發動機的飛輪經過連接盤、連接軸及緩沖膠直接與臺架上的測功機相連接。硬連接的優點在于功率損失少，試驗所測得值更加接近發動機實際輸出功率，硬連接應用范圍廣，幾乎可以在所有發動機機型中應用；缺點在于不能真實反映出整車環境。

2.2 軟連接

軟連接就是首先在發動機上連接變速器，再在變速器的輸出端通過連接軸和測功機連接，這種連接方式只在后驅發動機臺架試驗中用到。軟連接因為發動機和測功機之間加裝了變速箱，變速箱在傳遞功率過程中不可避免的會造成能量的損失，所以測功機測出的功率值比發動機實際的功率偏小。軟連接有如下幾個優點：（1）軟連接中由于有變速器，變速器輸出端的功率平穩，減少了對測功機的沖擊，從而可以不用安裝減震膠，節約了成本。（2）硬連接是在臺架上單獨安裝懸掛系統對發動機進行試驗，而軟連接可以直接用原車懸掛系統進行試驗。

3 試驗中常見問題分析

3.1 拉缸故障

（1）發動機自動熄火。在對發動機長時間（600小時）交變負荷可靠性試驗時，發動機出現了自動熄火現象，且轉動曲軸皮帶輪在轉動時發出異響。在拆機后發現，其中一缸連桿嚴重扭曲，頭部破碎，缸孔有明顯的條狀刮痕。經過對部件的尺寸測量及分析可知，導致拉缸發動機熄火的原因是缸連桿與活塞銷的中心線偏差較大，發動機工作時活塞偏向缸孔導致了拉缸。

（2）機油壓力表數值很小。在進行（1000小時）滿負荷全速可靠性試驗中，機油壓力表數值變得很小（0.05MPa以下），對其進行拆機檢查后發現油標尺讀書正常，曲軸有嚴重的滯轉，連桿瓦內沒有機油，且有拉痕和燒焦，油底殼沉積了大量粘稠物現象。

經拆機后檢查相關部件可知，造成機油壓力表數值變得很小的原因在于發動機沒有加裝空氣濾清器和機油濾清器，滿負荷全速工作下的發動機會因為缸內燃油燃燒不充分，排出大量煙塵。這些煙塵又被發動機沒經過濾直接吸入了缸體內，時間長了就會在缸體內和機油融合變得粘稠，從而發生沉積甚至附著在缸壁上，從而導致了拉缸。

（3）尾氣溫度及水溫偏高、放水時斷斷續續。在發動機轉速在4000轉以上持續工作時，排氣溫度偏高（680℃以上），尾氣管出現大量白煙；水箱水溫偏高（97℃以上），氣泡不斷涌出；發動機功率驟降，隨后熄火。拆機后進行檢查，在進氣管中發現了水，氣缸墊片發生粘結，缸體有竄氣痕跡，活塞頂有水氣燃燒后的痕跡，缸孔有刮痕。經對零部件測量分析后認為，冷卻水循環受阻導致缸體溫度過高，缸體不同部位溫差大，缸體變形。同時高溫導致了機油的潤滑性降低，加劇了缸體的升溫，導致了缸體竄氣，進水，拉缸。

3.2 水泵汽蝕現象

在高溫下，當水泵內部壓力低于水的飽和蒸汽壓力后，水會快速汽化產生高溫蒸汽，這些蒸汽和水混合在一起流經水泵的高壓區時，水蒸氣又會發生凝結現象，在發動機中水冷系統中這種現象稱為汽蝕現象。汽蝕現象會破壞水流的狀態，降低水泵揚程，嚴重時會導致逆流或斷流。同時還會對管道產生沖擊與腐蝕，日積月累管道會產生金屬疲勞而斷裂，或是被腐蝕產生裂縫。

可在水箱上安裝水箱蓋來增加冷卻系統內部的壓力，從而避免發生汽蝕現象。為了避免長時間高壓下對管路接頭、水堵等造成傷害，可在水箱蓋上安裝原理類似高壓鍋的排氣閥，當壓力過大時，排氣閥會自動開啟，壓力不足時，控制閥自動關閉。

3.3 故障防范、解決措施

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

（2）安裝效率高、質量好的空氣濾清器和機油濾清器，防止塵土進入缸內。

（3）對裝機環境嚴格進行把關，保證清潔度達到相關要求，同時要嚴格按照相關技術規范及工藝流程進行組裝。

（4）發動機須按照相關規范進行磨合，磨合后及時更換機油機濾。

（5）及時更換空氣及機油濾清器。

（6）要添加合格的機油及冷卻水，并隨時注意水溫、水量、油溫、油量，發現異常立刻停機檢查。

4 結語

發動機的臺架試驗可以說是發動機量產上市前的孕育所，是一個及其復雜的系統工程，試驗的成敗或是試驗數據的準確與否關系到一款發動機的成敗，該項試驗需要在有經驗的專業人員經過高精度的、系統性的長時間試驗，兩者缺一不可。

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