验证性能与可靠性 浅谈发动机台架试验.docx

1、验证性能与可靠性 浅谈发动机台架试验验证性能与可靠性 浅谈发动机台架试验汽车之家 技术 发动机台架试验是发动机研制阶段中的重要一环，它不仅用来检验发动机整体以及相关零部件的可靠性，同时还用来验证发动机的性能是否达到了最初的设计指标，所以一台发动机在成功量产前离不开大量的台架试验。此文借以展示的台架试验设备来自长安汽车发动机研发部门，虽然具体到每个厂商的台架试验室会略有不同，但是台架试验的目的、构成、试验方法等都大同小异。 台架试验的目的按照台架试验的目的，可将台架试验分为性能试验和可靠性试验。其中性能试验是为了评定发动机的动力性、经济性及其它重要性能；可靠性试验是通过对发动机及相关零部件施加各

2、种负荷以考验其可靠性。应该说，发动机台架试验可以为发动机及相关零部件提供测试、验证以及改进的技术支持。台架试验对外界环境的要求所谓的台架其实是一整套用于验证发动机性能和可靠性的设备，由于在进行台架试验时会产生很大的振动，而这种振动足以破坏机件和房屋的结构强度，从而对相应的仪器仪表的正常工作造成影响。为了保证试验工作的正常，就必须对试验台的基础进行减振和隔振处理，同时要避免试验台的基础与发动机产生共振现象，而且要将试验台基础的振动控制在一定范围内。这个台架试验室的四周墙壁和屋顶都覆盖了用于吸音降噪的特殊材料，这主要是为了减小试验的噪音对试验人员造成的疲劳伤害。而屋顶的灯管也进行了相应的保护，可以

3、防止振动和噪音对其造成破坏。可见，台架试验所产生的“副产品”具有极大的破坏力。 发动机台架的组成通过上图可以看到，台架主要由测量控制系统、试验对象（发动机或者相关零部件）以及相关的辅助系统构成。测量控制系统主要就是测功机，通过它来读取发动机的动力输出数值，同时通过测量控制系统来对发动机施加相应的负荷，包括交变应力、交变热负荷等来模拟发动机在实际状况下可能遇到的情况，从而检验其可靠性。在进行整机的台架试验时，发动机是没有附带水箱散热器、油箱等部件的，所以就需要辅助系统来代替这些部件，使得发动机可以进行完整的水循环、燃料系统的供应等。 台架试验的方式两种连接方式在发动机与测量控制系统的连接上，存在

4、着硬连接和软连接两种方式。所谓的硬连接是将未带变速器的发动机的大飞轮直接连接到测功机上，这种连接方式在台架试验时可以直接传达发动机的输出功率，没有变速器的机械损失，但是其无法模拟整车的使用环境。而软连接是将发动机与变速器装配好后，再通过变速器输出端与测功机相连。这是一种很方便地模拟整车环境的连接方式。这种方式是通过变速器来输出动力，所以其功率有所损失，但它可以更准确地模拟整车环境。由于是通过变速器连接测功机，所以发动机的输出比较稳定，且不会对测功机产生强烈的振动损伤。台架试验测试参数其实发动机台架试验最为重要的是获取发动机运行时的相关数据，这些数据也就是测试参数，而获取的方式就是借助安装在发动

5、机各个位置上的传感器，最终通过数据的对比和分析来做出相应的评判。相比量产发动机上的传感器，台架试验中的传感器要多得多，比如一个供油系统就要测试供油温度、供油压力、油轨压力、油管压力、喷油器针阀的升程、燃油消耗量等等。整个发动机需要测试的参数在四、五十项甚至更多。测试的参数越多，越能详细了解发动机各个部分运转时的状态，也可以更好地帮助研发人员了解产品，从而做出改进和优化。除了常规的传感器外，在台架试验中还会用到一些较为特殊的传感器或者仪器，比如安装在燃烧室内的摄像头可以记录发动机喷油、点火、燃烧的情况，从而帮助设计人员对进气气流、燃油喷射角度、活塞顶部的形状等进行相应改进，而这种摄像头必须能够承

6、受燃烧室内高温高压的恶劣环境。下面的视频就是借助这种摄像头展示了发动机燃烧室内部的实际工作情况。在参观过程中，技术人员向我说到：台架试验中最重要的是测量设备的测试精度。虽然国内也有一些企业在生产发动机台架试验的设备，但是在精度上还难以和进口设备相媲美，当然还不能少了经验丰富的试验人员。随着电子元器件和计算机技术的发展，发动机所要测试的参数种类以及采样的频率越来越多，这也就需要加强台架试验中数据的采集、分析以及处理的能力。如今台架试验也在使用现代化的通讯方式，比如总线系统的应用，同时台架试验也在向着自动化和网络化的方向发展。总结：可以看到，整个发动机台架试验所需要的设备以及对外部环境的要求是比较高的，而很多现实中难以遇到的情况都可以通过台架试验来进行模拟，这样就极大地拓展了对发动机性能和可靠性验证的范围。我认为台架试验或许就像一面镜子，透过它可以不断地发现问题并加以优化和改进。