发动机试验台架

陈雯

测功机,分为电力,电涡流,水力三大类,它是一种以电（水）为载体或介质，利用金属的电磁特性，将机械能转换成热能的能量转换装置(通俗地,也叫加载器)。它所转换的热能通过水吸收并排出。水力测功机则是利用水的粘度特性，实现对机械能的转换和吸收的能量转换装置。他们都有自己的特殊结构，这种结构是它区别于其他设备的关键之处。比如，测功机是双轴承结构。发动机是曲轴、活塞结构。
一、发动机台架试验种类
        发动机是汽车的核心部件,一部汽车的性能如何,很大程度上取决于其发动机性能的优劣!为了保证和评价发动机的性能,必须进行各种考核性试验!也可以说,发动机试验是检查、研究和提高汽车发动机整机及其零部件质量的不可缺少的重要手段!
        发动机的相关试验大致分为:性能试验    耐久性试验     出厂及定期抽查试验    单项研究性试验
             ①性能试验 :其目的是对新产品或经过重大改进的内燃机进行全面的性能测定,以考核其性能指标是否达到设计或改进的要求.评价发动机的性能指标主要包括动力性,经济性,环保性,可靠性和耐久性等方面的指标. 在GB/T18297—2001《汽车发动机性能试验方法》这一国家标准中进行了系统,详细的规定!(JB3743—84即QC/T524—1999的升级版)
             ②耐久性试验:实际上也属于性能试验,因其要求甚严,且试验的时间又较长,200H,300H,400H,500H和1000H,工作量也很大,故在国家标准中予以单独列出.凡新产品或经过强化,重大改进,变型以及转厂生产的发动机,均应进行长期的耐久运转,以考核零部件的可靠性,耐磨性及动力经济性指标的稳定性.这类试验一般是在进行完性能试验后才进行的.通常是在实际使用状态(车载)或台架上进行.测定的参数与性能试验基本相同!在
GB/T19055—2003《汽车发动机可靠性试验方法》这一国家标准中进行了系统,详细的规定!            
③出厂及定期抽查试验:为了保证发动机的出厂质量而进行的.
    对成批生产的柴油发动机应逐台检查其动力性,经济性和其他性能,合格产品方准出厂安装在汽车上.
    对汽油发动机进行定期抽查试验,根据生产的批量,每隔一段时间抽出一定数量的发动机(一般是批量的3-5%),除了进行出厂试验的性能试验外,还要进行时间较长的耐久性试验和零部件的可靠性试验,以考核发动机制造工艺的稳定状况.
    ④单项研究性试验:属于基础研究类型的试验.他可以在某型发动机上进行,也可以设计制造仿真机进行!  
        发动机台架试验的主要任务及试验方法：
    就是按照国家标准（主要是GB/T19055--2003《汽车发动机可靠性试验方法》、GB/T18297-2001《汽车发动机性能试验方法》和GB17691-2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》、GB14762-2002《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》）规定的项目和内容,对发动机的性能进行测量和定量评价.概括地说,主要是: 动力性，燃油经济性，排放的环保性，可靠性，其他舒适性能等五个方面。
1、 动力性：转速，扭矩，功率
        柴油机的升功率：自然吸气式为23-34kw/L,涡轮增压和中冷式为40kw/L以上，已达到汽油机的水平。
2、 燃油经济性：燃油消耗量，燃油消耗率（比油耗）（汽油机为260-340g/kw.h  柴油机为200-270 g/kw.h）就燃油经济性而言,柴油机比火花点火式发动机的燃油经济性明显占有优势!
我国各类内燃机每年消耗年度石油资源的45%，柴油的75%，汽油的60%）
提高内燃机的转化效率，降低内燃机的能耗，是内燃机研究开发的永恒的主题。目前，大型柴油机的有效效率已近50%。
最小比质量达到12kg/kw
   3、排放的环保性：（内燃机产生的有害排放物和噪声已经成为城市环境的主要污染源，是城市环境综合治理的重要内容）
主要是废气分析，烟度测量，噪声三项指标
对柴油机而言,氮氧化物和颗粒物是主要的污染物.降低这两种污染物的排放需要对空燃比和喷油进行细致的优化.共轨式燃油系统、可变几何形状涡轮增压器和压电式喷油器是改善柴油机性能的主要技术措施!(雷诺和日产共同开发的M9R发动机,1995CC/4缸/16气门/缸径84mm,压缩比可达16:1,功率为110和127KW        ,扭矩达到340和360NM,百公里油耗为5.4L,二氧化碳的排放只有144克/公里)
废气分析及烟度标准：主要依据GB17691-2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》、GB14762-2001《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》。国家环保总局环发（2003）114号文发出公告：2003年9月1日起，所有进行定型的发动机及最大总质量大于3.5吨的车辆必须符合上述标准第二阶段型式核准排放限值的要求，同时停止对达到第一阶段核准排放限值的车型和发动机的型式核准申报，已通过第一阶段核准定型的车辆和发动机，可生产、进口、销售和注册登记至2004年8月31日为止。2004年9月1日起，所有新生产的车辆和发动机必须符合第二阶段生产一致性检查排放限值。
GB17691-2001（压燃式发动机）标准所规定的限值
1、型式认证试验排放限值及实施日期              单位：g/(kw.h)
实施阶段        实施日期        一氧化碳（CO）        碳氢化合物（HC）        氮氧化物（NOx）        颗粒物（PM）
                                        ≤85kW        ＞85kW
2        2003.9.1        4.0        1.1        7.0        0.15        0.15
1)指发动机净功率。
2、生产一致性检查试验排放限值及实施日期         单位：g/(kw.h)
实施阶段        实施日期        一氧化碳（CO）        碳氢化合物（HC）        氮氧化物（NOx）        颗粒物（PM）
                                        ≤85kW        ＞85kW
1        2000.9.1        4.9        1.23        9.0        0.68        0.40
2        2003.9.1        4.0        1.1        7.0        0.15        0.15
1)指发动机净功率。

GB17691-2001（点燃式发动机）标准所规定的限值
1、型式认证试验排放限值及实施日期              单位：g/(kw.h)
实施日期        排气污染物排放限值
        汽油机        点燃式NG、LPG发动机
        （CO）        HC+ NOx        CO        HC        NOx       
2003.9.1        9.7/17.4        4.1/5.6        4.0        1.1        7.0       
2、生产一致性检查试验排放限值及实施日期              单位：g/(kw.h)
实施日期        排气污染物排放限值
        汽油机        点燃式NG、LPG发动机
        （CO）        HC+ NOx        CO        HC        NOx       
2003.9.1        41.0        17.0        4.9        1.23        9.0       
2004.9.1        11.6/19.3        4.9/6.2        4.0        1.1        7.0       

噪声：（单缸柴油机1m噪声基本在108-109dB(A)）
附件：欧Ⅲ标准限值
    柴油机
ESC（欧洲稳态试验）试验中的CO，HC，NOX和颗粒的比排放量，以及ELR（欧洲负载响应试验）试验中的消光烟度值都不能超出表1 中给出的排放限值。
表1 柴油机—ESC和ELR试验排放限值

实施日期        一氧化碳质量
（CO）
g/kW.h        碳氢化合物质量
（HC）
g/kW.h        氮氧化物质量
（NOX）
g/kW.h        微粒质量
（PT）
g/kW.h        烟度

m-1
A
2000        2.1        0.66        5.0        0.10        0.13（1）        0.8
（1）每缸排量小于0.7m3 和额定功率的转速大于3000min-1

    柴油机和气体发动机
ETC试验对柴油机是一个附加试验，对气体发动机则是规定的试验。CO，NMHC，CH4（适用处），NOX和颗粒（适用处）的比排放量不能超出表2 中给出的排放限值。
表2 柴油机和气体发动机—ETC试验排放限值

实施日期        一氧化碳质量
（CO）
g/kW.h        碳氢化合物质量
（NMHC）
g/kW.h        甲烷质量
（CH4）（1）
g/kW.h        氮氧化物质量
（NOX）
g/kW.h        微粒质量
（PT）（2）
g/kW.h
A
2000        5.45        0.78        1.6        5.0        0.16        0.21（3）
（1）仅限于NG发动机
（2）仅限于柴油机
（3）每缸排量小于0.7m3 和额定功率的转速大于3000min-1

     4、可靠性:    耐久性,稳定性(MTBF无故障工作时间达到1000-1500h,先进水平达到1500-2000h,第一次大修3000h)
     5、其他性能：安全性，舒适性(振动)
        GB/T18297-2001中的十项性能试验:
   ①启动试验:评价发动机的低温(汽255K,柴263K),中温及热机起动性能.用拖动时间评价.
   ②怠速试验:评价发动机的怠速质量,即在低温冷机及热机状态下,无负荷时,测量发动机怠速运转的平顺性(转速波动量)及运转持续性(不熄火).
   ③功率试验:分总功率试验和净功率试验,评价发动机在全负荷工况下的动力性,经济性和排放性能,
   ④负荷特性试验:评价发动机在规定的转速,不同的负荷下的经济性和排放性
   ⑤万有特性试验:在不同转速,不同负荷下,评定发动机在车用状态(带全套附件)下的经济性和排放性能.
   ⑥压燃机调速特性试验:用稳定调速率来评价压燃机的调速性能.
   ⑦机械损失功率试验:评定发动机的机械损失功率和点燃机节气门全开和全关的泵气损失的差异.
   ⑧各缸工作均匀性试验:为了提高发动机的燃料经济性,减少爆震及排气污染,点燃机(汽油机)进行压缩压力试验,及各缸排气中CO的测量,压燃机(柴油机)进行单缸熄火功率试验.
   ⑨机油消耗量试验:评定发动机在规定工况下的机油消耗量.
⑩活塞漏气量试验:评定活塞组与气缸套的气体密封性.
        GB/T19055--2003中的主要试验:            
(本标准是JB3744—84 即QC/T525—1999 《汽车发动机可靠性试验方法》的升级版.) GB/T19055-2003标准是汽车发动机在台架上整机的一般可靠性试验方法，其中包括负荷试验规范（如交变负荷、混合负荷和全速全负荷）、冷热冲击试验规范及可靠性评定方法。HO
    本标准适用于乘用车、商用车的水冷发动机，其中包括点燃机及压燃机；二冲程机及四冲程机；非增压机及增压机（机械增压及涡轮增压、水对空及空对空中冷）；适用于燃用汽油、柴油、天然气、液化石油气和醇类等燃料的发动机。n
    新设计或重大改进的汽车发动机定型、转厂生产的发动机认证以及现生产的发动机质量检验均可按本标准规定的方法进行可靠性试验。oT=V'
    本标准还可作为发动机制造厂和汽车制造厂之间交往的技术依据。由于本标准在制定过程中参考了许多国内外发动机可靠性试验方法，对初次按照本标准试验的试验部门有一定难度，对试验台架以及试验装置有较高的技术要求。c&@
    GB/T 19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》相对老标准JBn 3744-84《汽车发动机可靠性试验方法》有一定难度。特别是目前发动机本身的技术水平，比十年前高很多，配置比以往复杂，附件出故障的几率也很高，如果台架的配置和技术没跟上，试验很难进行下去。
   四大试验： 交变负荷试验  混合负荷试验  全速负荷试验  冷热冲击试验
装机汽车类别
(GB/T15089)        负荷试验规范(在A发动机上进行)        冷热冲击试验规范(在B机上进行)
        交变负荷        混合负荷        全速全负荷       
汽车最大总重量≤3500 kg        400H                        200H
3500kg＜汽车最大总重量≤12000 kg                 1000H                 300H
汽车最大总重量＞12000 kg                        1000H        500H
装乘用车及商用车的发动机均按此表分类进行

二、发动机试验台架系统的组成
主要包括以下内容：zzP73
一.发动机试验台架系统的设计策划原则%
     1、满足被试发动机的功率
     2、具有自动控制能力L
     3、具有自动测量、数据采集，以及安全保护功能
4、留有一定的扩展空间
二. 台架系统的一般组成：
1、测功机：电涡流、水涡流、交流、直流

        摩擦式水机        涡流式水机        电涡流式        直流式电力        交流式电力
高速性        不好        不好        好        不好        好
低速性        不好        一般        好        很好        很好
结构        简单        较简单        一般        复杂        较复杂
操控性        不好        一般        好        好        很好
经济性（价）        低        较低        一般        高        很高
2、测控系统：工况控制设备^、、参数测量<Z测量调理模块-%测量传感器3数据采集单元e软件单元限（现在，在测功机行业成为竞争的热点）
3、专用试验测量装置：主要包括油耗测量仪、排放测量仪、烟度仪、噪声测量仪等
4、发动机与测功机的连接和支撑装置：主要是联轴器（长度小于400mm，轻、短、直）和发动机支架（可调节）
5、专用试验条件保障装置：主要包括闭式冷却水恒温装置'、燃油温控、冷热冲击试验装置、点火启动电源.
6、条件配套设施：主要包括6部分
a.水（给排水系统、测功机冷却水的太阳图）、
b.电（交直流供电系统）、
c.风（送排风）、
d.气（压缩空气和发动机排烟系统）、
e.油（发动机的燃油供给系统和机油供应）、
f.台架基础（水泥基础、减振装置、铸铁平板等）等基础设施
g.安全防护设施（消防装置、照明装置等）
&copy;E目前国外大的试验室，发动机可靠性试验完全做到无人控制，试验的过程和安全保护都靠试验台架系统来保证。台架系统直接与发动机ECU通讯，互相交换数据，保证试验安全。在测试能力上增加了排放分析，烟度，颗粒测量。一次发动机可靠性试验所消耗的人力财力超过其它试验的成本，稍有不慎就会前功尽弃，因此在国外用于可靠性试验的设备投资大于一般性能试验设备的投资。

cwm2000

现在测功机一般用的都是电涡流和电交流的吧

lanfaxiaoxin

楼主介绍的绝大多数都是国外的，对国内的现状描绘的很少啊

快活

我们学校的还是水力测功机，太落后了

lanfaxiaoxin

回复 4# 快活


    学校有这个东西就很不错了，一般的学校很少有

Xavier-夏

到现在还是水力测功机，悲剧啊

qian

水力也还正常啊，是比较落后，但是相对而言电力的比较贵啊，成本对于小企业来说非常重要啊