发动机试验小结论文要点.docx
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发动机试验小结论文要点.docx
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发动机试验小结论文要点
发动机台架试验
编写:
胡伟
从2013年9月发动机台架安装完成后,结合看书清华大学出版《汽车发动机试验学教程》和实际发动机台架试验,我对已经基本掌握的发动机试验做如下小结。
首先对湘仪电涡流测功系统FC2000的组成,功能,性能参数有了一定的了解。
在安装过程中对传感装置、控制装置、驱动装置有实际的认识,请教湘仪廖工对具体的用途和要求有深入的认识,参与安装,为今后使用、维护提供工作上的方便。
台架能正常运行后,参加使用台架测功机对发动机性能验证性试验。
台架的试验方式如下四种:
测功机恒扭矩/油门恒转速控制M/n(低负荷特性试验)
测功机恒扭矩/油门恒位置控制M/p(调速特性试验)
测功机恒转速/油门恒位置控制n/p(外特性及部分特性试验)
测功机恒转速/油门恒扭矩控制n/M(额定负荷特性试验)
然后对以上试验的步骤,操作方法、注意要点掌握并整理出试验规程,为此类试验制定规范化、标准化,达到做出试验数据一致,准确性好,有参考价值。
附件中有《发动机台架实验室管理规定》。
以上试验是针对成品ECU控制发动机的验证性性质试验,作为一个普通试验人员经过多次参与试验后,只要具有动手能力、数据的敏感性、处理故障的能力、熟悉设备,按照操作规程来进行试验难度不大。
难点在于台架为开发ECU提供必要的数据,在发动机不同的工作状态下,对发动机管理系统的参数进行不断调试,找到发动机最佳工作状态下一组参数的测试技术。
这种试验为研发提供数据参考性试验,是普通试验人员配合研发人员进行数据采集的试验,研发人员必须对试验目的,试验方法、试验步骤、试验数据的核实给出明确的文字要求或表格。
研发人员是这个试验的主导。
在以上发动机标定试验中,需要测量发动机的转速、温度和压力等多种物理量,另外需要将标定软件生成的标定数据写入汽车ECU中,所以就结合到:
发动机+台架测功系统+发动机标定软件+ECU软件=研发提供数据参考性试验
据我所了解的标定试验有发动机实际充气效率、空燃比、点火正时、基本发动机热机标定,这其实是非常重要的试验,这些试验为开发提供数据。
所以建议这些试验即便是软件开发人员也应该抽时间参与进来。
目录
1测试台架组成了解………………………………………………5
2测功机操作认知………………………………………………6
2.1发动机的磨合试验………………………………………6
2.2怠速特性试验…………………………………………8
2.3负荷特性试验……………………………………………9
2.4外特性试验…………………………………………9
2.5排放性能试验………………………………………10
3研发性数据参考试验…………………………………………11
3.1基本喷油标定……………………………………………11
3.2基本点火标定……………………………………………12
3.3怠速喷油标定……………………………………………12
3.4怠速点火标定……………………………………………13
3.5全负荷喷油标定…………………………………………13
3.6暖机标定…………………………………………………14
4目标性的验证试验………………………………………………14
附1轻型国五汽车排放标准解析………………………14
附2ECU目标及试验计划参考…………………………14
1台架及装置的组成了解小结
附:
外围仪器的接入
外围仪器测量得到的数据可以通过导线以各种信号形式接入FC2022数据采集系统(数字信号可直接接入计算机),通过对采集系统模块的初始化设置,即可将不同形式的信号处理成数字信号并通过CAN总线向显示单元和计算机终端传输,显示并打印。
在过去的试验中用到了排放分析仪,没有用到系统总线连接到测功机。
二、测功机操作的认知和基本掌握验证性试验
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※一.发动机磨合试验(已经掌握)
1、磨合前准备
(1)将装配完毕的发动机安装在发动机台架上,连接测功器、外置的润滑系统、冷却系统、排气系统、燃油系统以及油门机构控制系统。
(2)将试验用燃油辛烷值93号无铅汽油加灌燃油箱。
(3)打开汽缸盖罩上的加油口盖加入3.5升40SF机油,并调整油底壳机油油面高度位于油标尺的上下刻线内。
(4)开机试运转
(I)检查各系统连接的密封及运行情况:
燃油管路、冷却液管路、外置的润滑系统和发动机的机油密封处是否有漏油及漏水的痕迹。
(II)检查试验台所有测试仪表运行是否正常。
(5)试运转结束,发动机熄火10min后,抽出机油标尺检查机油油面高度,应在上下线之间。
2、磨合过程
(1)按工厂制定的发动机台架磨合规范进行磨合,磨合规范见表。
(2)磨合规范中试验循环说明:
发动机台架磨合试验实施步骤
试验循环共分30个阶段,总磨合时间为15h。
(3)循环试验具体操作
(I)启动发动机前的准备
①检查水箱中冷却液量,并检查冷却系统各个阀门的开启关闭情况。
②检查测功器润滑油室液面高度,开启测功器冷却水阀门。
③检查电瓶的充电情况,并将其连接到发动机启动马达上,注意负极搭铁。
④打开台架底部室外的通风口盖,接通风机,同时接通室内的换气风机。
(II)启动发动机
3、发动机台架磨合试验实施步骤
试验阶段
转速
每阶段运行时间
负荷条件
1阶段
1500-2000转
运行时间30分钟
负荷为0
2-7阶段
2000-4500转
每阶段运行30分钟,6个阶段共3个小时
负荷为额定106N.Mx1/4=26.5N.M
8-14阶段
2000-5000转
每阶段运行30分钟,7个阶段共3.5个小时
负荷为额定106N.Mx1/2=53N.M
15-21阶段
2500-5500转
每阶段运行30分钟,7个阶段共3.5个小时
负荷为额定106N.Mx3/4=80N.M
22-30阶段
2500-5800转
每阶段运行30分钟,9个阶段共3.5个小时
负荷为额定106N.M
①启动发动机,先怠速运转,检查各缸点火情况,直到怠速稳定运转,检查机油压力表指示的主油道压力。
②增加油门开度,提高发动机转速,增加测功器阻力矩,加大发动机负荷,从而降低发动机转速,凭借调节油门开度和测功器阻力矩使发动机在2000rpm、1/4负载工况下运转,待水温升高到70°C时,即可开始磨合。
(III)发动机磨合按磨合规范表要求进行,调节各工况的程序:
各个阶段转速变化范围是从最低的2000rpm到最高的5800rpm,而负荷变化为从0N〃m至1/4负载至1/2负载至3/4负载至额定负载。
①在以一种负荷(扭矩)而转速变化从低到高的运转时:
例如发动机在负荷26N〃m时,发动机在2000rpm运转30min后向2500rpm过渡的情况,此时适当增加油门开度以提高转速,再适当增加测功器阻力矩以降低转速。
通过调节油门开度与测功器阻力矩,使发动机稳定在2500rpm、负荷仍为26N〃m工况下运转;
②从一种负荷(扭矩)过渡到另一种负荷(扭矩)运转时:
例如发动机负荷从26N〃m过渡到53N〃m时,先增加测功器阻力矩使发动机转速从4500rpm下降到2000rpm。
此时如达不到53N〃m时,再增大油门开度,负荷、转速均会增加,凭借调节油门开度和测功器阻力矩使发动机稳定在2000rpm、53N〃m工况下运行;
③每一阶段待工况调整稳定后,测量进水温度、出水温度、机油温度、机油压力、排气温度、转速、测功器扭矩至少二次。
磨合试验结束。
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二、怠速试验(已经掌握)
目的:
检验发动机怠速稳定性及怠速排放量。
条件:
预热发动机,当冷却液出口温度为80±5°C,机油温度为80±5°C时,立即停机,将发动机与测功器脱开,重新起动发动机,在上述条件下,待发动机转速稳定1min后,用排气分析仪测量CO及HC。
方法:
关小油门,直到怠速位置,在怠速(怠速转速为750±50rpm)工况下运行10min,并同时进行测量。
测量项目及数据处理:
怠速时排气中的CO及HC浓度、燃油消耗量、进气管真空度、平均转速、最大和最小转速及转速变化率(取最大、最小转速的差值与平均转速的百分比)。
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三负荷特性(已经掌握)
目的:
在规定转速下,检验发动机部分负荷的经济性。
条件:
发动机所带附件同“功率试验”要求。
方法:
取发动机3个转速:
n=1600rpm、3000rpm、4200rpm时,进行负荷特性试验。
发动机转速不变,从小负荷开始,逐步开大油门进行测量,直到油门全开。
适当地分布8个以上的测量点(负荷点待定)。
测量项目及数据处理:
进气状态、转速、扭矩、燃油消耗量、进气管真空度、排气温度、点火提前角以及进出水温、机油温度、机油压力。
按QC/T524-1999标准参考附录A〃2绘制负荷特性曲线。
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四、功率试验(外特性试验)(还没有做过外特性试验)
目的:
检验发动机在全负荷下的动力、经济等指标。
条件:
发动机所带附件,按QC/T524-1999标准规定总功率试验要求安装。
方法:
油门全开,在发动机工作转速范围内,从高转速开始逐渐增加测功器阻力矩顺序地降低转速达到预定的测量点(转速点稳定),进行测量,适当地分布8个以上的测量点。
测量项目及数据整理:
进气状态、转速、扭矩、燃油消耗量、排气温度、点火提前角及进气管真空度以及进、出水温度、机油温度、机油压力。
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五、发动机排放试验(基本用本公司仪器测试)
目的:
检验发动机在13工况下的排放。
方法:
新排放十三工况测试标准
工况号
发动机转速
负荷百分比
加权系数
时间(min)
1
怠速
0.15
4
2
A
100
0.08
2
3
B
50
0.10
2
4
B
75
0.10
2
5
A
50
0.05
2
6
A
75
0.05
2
7
A
25
0.05
2
8
B
100
0.09
2
9
B
25
0.10
2
10
C
100
0.08
2
11
C
25
0.05
2
12
C
75
0.05
2
13
C
50
0.05
2
注:
1、Eng应当按每工况规定的时间运转,最先20s用于完成转速与负荷的转换,每工况规定的转速应保持在正负50r/min内,规定扭矩应保持在该试验转速下最大扭矩的正负2%以内。
2、每工况的取样时间为每0.01加权系数至少4s,取样应尽可能在每工况的最后进行,颗粒物的取样结束时间不得早于每工况结束前5s。
3、在开始测量前,Eng应调整到第13工况运行3min。
欧洲从2000年开始实行的ESC稳态13工况测试循环。
欧洲稳态测试循环的测试转速有3个。
标准中定义的外特性上功率为50%额定功率所对应的转速为0%转速。
在超速时,功率降到70%额定功率所对应的转速为100%转速。
测试转速A、B和C,则分别为根据上述定义的25%、50%和75%转速。
各工况点的运行时间,除了怠速4min外,其余12个工况点均为2min。
在欧洲ESC稳态测试循环中,为了防止利用电控系统作弊,排放考核时考核人员可以增加3个任意的工况点来考核系统的一致性。
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三、研发性数据参考试验(配合试验,掌握自认为难度蛮大)
进气量值标定
根据实测进气压力和预测进气压力值进行线性拟合,得到发动机全部转速范围的进气流量线性计算公式。
3.1基本喷油量标定
通过调节测功机转速和进气量(MAF),标定各转速工况下的空燃比,使lambda值λ=1.0±0.02。
(发动机台架试验+标定软件+ECU开发程序)
标定过程:
标定方法、标定输出文件表格需要文件化。
如:
某公司请德尔福标定过程
发动机台架以及连接标定电脑准备好以后就可以开始进行点火角的标定工作了.
试验目的:
找出最大扭矩点和最小点火角,使点火角最小且扭矩值最大的最佳状态.检验以前粗调的点火角,寻找最佳点火角.
试验方法:
以IMEP(平均有效指示压力)为参照基准,转速固定,从最小负荷开始,逐步加大负荷,使每个负荷点的扭矩值最大.既在不同IMEP值下的最大扭矩值.同时监听是否有爆震出现.一般点火角调节为3度,如36度有爆震时要下调到33度,这是为了确保发动机的一致性,也可以用于其它机型使用.
图1:
X为转速Y为IMEP(平均有效指示压力)XX为初始值
此表为德尔福人员标定的图表.我方只负责转速控制和油门开度,配合研发人员进行标定工作
图1
X
Y
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600
4000
……
0
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
100
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
200
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
300
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
400
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
500
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
600
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
700
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
800
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
900
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
1000
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
1100
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
1200
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
1300
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
1400
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
……
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
…
使标定人员软件数据中TF_B_E(计算扭矩值)与实测扭矩值保持相近.
第二步调节IMEP
IMEP的调节是改变发动机的负荷,查看扭矩值是否最大(IMEP最小时既油门最小).
试验方法:
转速一定,固定一个负荷(油门)既使IMEP固定(IMEP值从100、200、300…1200…)
调节ksSLFW_SPRK.SPrkAdw(点火角)从20---50度之间,记录扭矩值.(超过最大扭矩值后需要记录功率变化情况)
3.2怠速标定
油门始终关闭,通过调节测功机转速,采用怠速步进电机调节节气门进气量MAF及调节点火提前角,标定各工况下的空燃比,使lambda值λ=1.0±0.02,热机时怠速稳定且无波动。
怠速工况标定试验
3.3过渡工况标定试验
3.4全负荷喷油标定
根据发动机标称进行全负荷喷油点火标定,使发动机功率达到最佳。
3.5暖机标定
冷机状态启动发动机,调节相应工况点,通过调节暖机喷油系数,使lambda值λ=1.0±0.02。
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附录1
轻型汽车国五排放标准解析
附录2
关于ECU目标性能的一些试验,我搜列了一些,是不是要做这些试验来判断研发的产品具有竞争力吗?
如果需要做,公司再根据列表讨论做试验计划参考。
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