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汽车发动机测试技术趋向智能化

发布日期:2020-07-10 17:32

  汽车技术的发展很大程度上取决于试验技术的发展。国内外技术处于领先地位的汽车公司都拥有先进的测试技术和完整的试验设施,尤其拥有由相当数量试验台架组成的发动机实验室。

  进行发动机测试时,一般都在专用的试验台上进行,称为发动机试验台架,测试时通过一些专用的连接装置将发动机固定到试验台架上并接上所需的电、气、水、油和所需的仪器设备后进行测试。

  衡量发动机动力性和经济性的指标主要有:功率、扭矩、转速、燃油消耗等,在发动机常规性能试验中测量的参数有发动机的功率、扭矩、转速、燃油消耗量和燃油消耗率、燃油温度、润滑油压力和温度、进气压力和温度、排气温度和压力、冷却水的进出口温度等。

  发动机的各种参数通过各种类型的传感器实时测量,现代高水平的试验室可同时测量上百个参数;有些参数可直接测量得到,有些参数需根据测量到的参数和公式进行计算得出。现代测试设备一般都提供数据的后处理,可按用户要求提供所需数据的最终处理结果,以表

  发动机测试中常用设备有测功器、油耗仪,控制发动机油门的执行机构以及各种转速、温度、压力测量的传感器和二次仪表,还有用于各种流体测量的流量仪,如空气流量计等,现代先进的试验台架一般都将常用的设备和测量仪器、仪表集成组合在一个控制台上,利用电子计算机和控制软件对发动机的工况(转速和扭矩)进行控制和处理。汽车发动机是高速运动的机器,有关参数如缸内温度和压力处于急剧变化的过程之中,因此,要求发动机的测试仪器测量精度高、响应快、工作可靠,位于发动机内部的传感器处于高温、高压、高频震动及腐蚀气体的高速冲刷之中,工作条件恶劣,对其要求就更高。

  测功器是发动机测试中最基本也是最重要的设备,在发动机试验中测量发动机的扭矩并将发动机发出的动力转换为热能或电能,按结构分为水力测功器、电涡流测功器和电力测功器等。

  测量发动机燃油消耗的油耗仪按测试方法有容积法、质量法、流量法等,电控汽油喷射汽油机需用专用的油耗仪,还有可连续测量的动态燃油测量装置。

  温度和压力的测量一般用热电偶或传感器和二次仪表进行。发动机测试分生产过程的检测和研发过程的测试。用于生产过程检测的设备要求精度可略低一些,测量的项目也少一些,但要求测试速度快,辅助工时少,一般都采用快速连接装置。而研究开发用的试验台架要求设备精度高、测量项目多、采集的数据量大。

  随着测试技术和电子计算机技术的不断进步,发动机测试技术已趋向于用计算机控制和数据处理的智能化测试,不仅仅局限于自动化,而且是试验系统的网络化。

  随着技术的发展,发动机的测试仪器设备已具有精确、灵敏和自动化高的特点,并已形成专业化生产的特点。相比之下,我国汽车发动机测试设备与国外的差距明显,而且国内基本没有生产整套发动机测试设备的厂家,汽车发动机厂需自己购买测功器、油耗仪、各种热电偶、传感器和二次仪表进行测试,测试过程基本为手工操作,数据基本靠人工采集和后处理,精度和效率极为低下。

  近年来,随着国内汽车发动机产量的快速增加和技术的进步,对发动机测试设备的需求量越来越大,要求越来越高,使国产发动机测试设备企业也得到了较快的发展。通过技术引进和自主开发,江苏启测测功器有限公司、河南洛阳南峰机械厂、70研究所、杭州奕科机电技术有限公司、杭州中成测试设备有限公司、江苏南通常通测试设备有限公司等企业的技术水平和生产能力都有了较大的提高,不但能生产性能水平较高的测功器,也能生产成套的发动机常规测试设备及部分专用测试设备。但与国外先进水平比,设备的性能、精度和质量水平还较低,成套设备配套使用的可靠性较差,协调各硬件工作的控制软件的技术水平还需提高;由科研机构研制的专项测试仪器难以商品化,无法满足汽车发动机行业发展的需要,目前各国内汽车发动机厂用于产品研发的测试设备基本都采用进口的,排放标准所需的测试设备也都依赖进口。

  经过多年的积累,我国汽车发动机行业已建立了比较完整的试验准体系,包括性能试验、可靠性试验、排放试验等专项试验标准,其中有国家标准和行业标准,也有各企业内部的标准。随着技术引进和技术交流的开展,大部分的试验标准已采用了国际先进标准,这也大大促进了发动机测试技术及发动机行业的进步,缩小了我国汽车发动机行业与国外的差距。

  近年来,我国实施的汽车排放标准不但对汽车发动机提出了严格的要求,也对发动机测试设备提出了严格的要求,新实施的排放标准在规定了废气排放限值的同时也限定了试验方法,基本上也规定了试验所需的设备,目前排放试验所需的废气取样及废气分析仪器都需要进口。

  由于我国开展发动机排放研究的时间较短,使我国在排放测试所需设备如废气取样及分析测试设备方面处于落后的局面,随着排放标准的实施,将促使一些企业开展排放测试设备的研制和测试方法的研究。

  排放标准的不断加严,除了促进汽车发动机的技术进步之外,还大大促进了发动机测试技术的提高,使发动机的测试从稳态测试向动态测试方面发展。高动态试验台架配上相应的软件已使发动机能在试验台架上模拟汽车的实际行驶情况进行各种试验,大大缩短了发动机的研发周期和费用。

  发动机测试需要测试的项目繁多,如扭矩(力)、转速、压力、温度、流量、流速、噪声、位置和位移等,涉及的测试技术、测试设备和测试方法也多种多样。

  发动机测试分为性能试验和专项试验,性能试验包括动力性、经济性、可靠性和耐久性等,专项试验是为特定目的进行的试验,如热冲击试验、排放试验、温度场试验、热平衡试验等。

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