CN103698132B - 一种柴油机试验方法 - Google Patents

Abstract

一种柴油机试验方法，包括以下步骤：A、柴油机程控磨车，B、柴油机程控试验。优化柴油机磨车顺序，减少柴油机在试验过程中停止运行问题；优化柴油机试验顺序、试验时间，降低试验成本，提高工作效率。柴油机试验过程中进行预调整，减少试验步骤，在柴油机程控磨车、程控试验阶段对柴油机性能进行预调整，节能减排，提高产能。建立柴油机试验过程的验证手段，模拟整车运行状态，解决整车动力性不足问题，实现了道依茨柴油机试验质量100%及时验证，同时降低了维修成本。建立柴油机调速器数据库，将柴油机调速器功能限位螺钉的位置统一，调速器由繁琐的配试状态简化成一个标准化的表格查找，解决了柴油机性能调整困难的技术难题。

Description

一种柴油机试验方法

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种柴油机试验方法。

背景技术

以柴油机自身发出的动力进行运转磨合试验的过程，通常称为热试。它是为了检查柴油机是否达到了应有的装配性能，同时为发动机作汽车行驶前的走合，以保证发动机的正常使用。大型柴油机对参数和性能要求很高，热试成为其生产过程中的最后一道关键工序，对柴油机制造质量起着十分重要的作用，其主要内容是通过对特定测试环境下柴油机工艺参数的记录和分析，判断其合格与否，并能及时发现和排除故障。

目前逐渐变暖的全球气候及日益枯竭的石油资源，都与柴油机的排放与消耗有着直接的关系。世界各国都已经将降低柴油机的排放、减少油耗、乃至开发替代新能源做为柴油机应用技术研究的主要课题，基于这种现状，我国提出了“节能减排”的产业发展要求，对汽车柴油发动机行业而言就是降低柴油机的排放、减少燃油消耗。

纵观世界范围内的柴油机制造企业，从世界柴油机制造水平最先进的德国奔驰、美国康明斯、日本三菱等厂家到等国内的玉柴、潍柴、锡柴等厂家，也包括本企业，其柴油机出厂前的热试采用的还是传统的试验方法，没有一个相对完整的柴油机试验标准，这是困扰内燃机行业的一个难题。现在许多正在使用的传统柴油机试验方法，存在几个方面的不足：

1、能源浪费严重，主要包括燃油及电能消耗。

2、柴油机有害排放物多，主要包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物、颗粒。

3、试验方法没有统一的标准。

4、试验节拍长，满足不了生产需求。

传统的试验方法具体存在问题如下：

（1）柴油机程控磨车顺序不合理，柴油机在试验过程中停止运行；

冬季，厂房内室温低，只有16-18°C。柴油机使用的机油具有温度高，机油的粘度低；机油温度低，机油粘度高的特性。程控磨车的第1步是怠速工况（表1），当第1步怠速工况20s完成后，程控磨车转到第2步2300r/min全速全负荷工况。由于柴油机在第1步怠速工况运转时没有负荷，磨车时间短，机油温度上升较慢，柴油机机油温度只有18°C左右，因此，柴油机因为粘度较大造成柴油机机油压力达到650kpa以上，导致试验台架报警（台架报警限值小于630kpa），柴油机停止运转。每试验一台柴油机都会因这个问题停车2-3次，停机时间在5-10min。重新开机后，需要重新按照柴油机程控磨车规范进行，试验时间延长，浪费能源，效率低。

虽然有专用的机油加热装置（机油加热装置为电加热，功率是12kW），由于机油输送管路较长、柴油机等待时间过长等因素，还是满足不了机油温度40°C的要求。

表1：传统柴油机程控磨车规范

（2）柴油机试验步骤多，试验时间长；

柴油机试验时间需要53min。根据试验规范要求，柴油机的试验过程分为3个步骤（见表2）。

表2：传统柴油机试验步骤

步骤	柴油机试验步骤	时间（min）
			1	柴油机程控磨车	16
2	柴油机性能调整阶段	20
			3	柴油机程控试验	17

在表2中可以看出：第1步是柴油机程控磨车阶段，完成两个循环需要16 min（柴油机完成一个循环需要8 min）（表1），此时柴油机程控运行，操作者在此阶段不对柴油机做任何调整；第2步是柴油机性能调整阶段（表2），此时，操作者对柴油机进行手动调整，直到试验数据符合试验规范的要求为止；第3步是柴油机程控试验（表2），设备自动运行，试验目的将试验数据存储，是质量控制的一个环节。由于柴油机试验步骤多，试验时间长，因此，能源浪费严重。

（3）柴油机试验过程没有验证手段，造成整车动力性不足；

现代柴油机绝大部分都采用高压油泵技术，与之匹配有气膜调速器，两者组合使用。根据道依茨柴油机调速器气膜的特性及柴油机的特性，气膜在900-1200r/min起作用。

由于柴油机试验规范对气膜调整没有调整要求，操作者又是单人、单台进行试验调整。因此，操作者调整气膜后由于没有验证手段，无法得知柴油机在整车上的使用状态及对整车动力性的影响，无法保证柴油机在整车上的一致性。

现在绝大部分柴油机企业只对柴油机性能进行调整，没有试验手段验证柴油机在整车上的运行状态。这种故障模式的存在，造成维修频次、维修成本增加。

（4）柴油机调速器没有建立数据库，各功能螺钉位置没有统一的标准，造成柴油机性能调整困难；

道依茨柴油机的核心是燃油系统，柴油机性能调整其实就是对调速器的调整。调速器调整的方法直接影响柴油机性能的好坏。以道依茨BF4/6M1013系列柴油机为例，调速器型号有1262、1435、1294、1327、3451等几十种，安装在客车、载货车、工程机械上使用。柴油机与调速器型号不同，各功能螺钉位置也不同，由于没有相关要求，造成同型号柴油机调速器钉位置各不相同，柴油机性能指标无法满足试验规范的要求。

（5）柴油机试验方法没有统一的标准，不能为用户提供品质相同的产品；

柴油机试验台架现有6个或更多，柴油机试验的操作者有20余名。由于没有统一的试验方法，操作者试验调整的随意性非常大，因此20余名操作者，可能就有20余种操作方法。随着柴油机产量的增加，操作者相应增加，这样人为造成柴油机性能指标散差大。

操作者对柴油机进行单一工况试验调整时，可以调整两个功能螺钉来满足柴油机的性能要求，但是调整哪一个功能螺钉，却没有一个相应标准，操作者可以根据自己的习惯任意调整。如：

1.高怠速工况时，有的操作者调整柴油机B钉，有的操作者调整A1钉（图1、2）。

2.2325r/min调速段工况时，有的操作者调整柴油机G钉，有的操作者调整A1钉（图1、3）。

3.2300r/min额定工况时，有的操作者调整G钉，有的先调整Z钉（图3、4）。

4.1400r/min中间扭矩工况时，有的操作者调整E钉，有的先调整M钉（图5、6）。

900r/min低速工况时，有的操作者调整J钉，有的操作者调整H辊轮（图7、8）。

发明内容

为了克服传统柴油机试验方法存在的上述问题，本发明提供了一种能够提高试验质量的柴油机试验方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种柴油机试验方法，包括以下步骤：

A、柴油机程控磨车，包括以下步骤：（1）怠速；（2）1000r/min全负荷工况运行；（3）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（4）怠速；（5）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（6）怠速；（7）1000r/min全负荷工况运行；（8）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（9）怠速；（10）2300r/min全速全负荷额定工况运行；

B、柴油机程控试验，包括以下步骤：（1）高怠速；（2）调速段工况运行；（3）额定工况运行；（4）中间扭矩工况运行；（5）1200r/min中间转速工况运行；（6）观察工况；（7）低速工况；（8）怠速工况；（9）怠速停车前运转。

所述柴油机程控试验中在步骤（7）与步骤（8）之间包括步骤（7'）手动验证工况。

所述步骤A中，爬坡阶段、稳定阶段时间为510s。

所述步骤A中，（6）、（7）、（8）步骤中，通过对800r/min、1000r/min、2300r/min三个控制点进行调整实现对柴油机的性能参数进行预调整。

所述步骤B中，柴油机程控试验时间（1）、（2）、（4）、（5）、（7）步骤中，在各爬坡时间、稳定时间的75-125s内调整柴油机另5个工况点。

所述试验方法设有验证方法，步骤如下：（a）验证调速器气膜的相对位置，确定气膜的调整辊轮进深在2mm的位置上；（b）1200r/min中间转速工况调整完成后，控制台架转速到1100r/min观察工况，观察柴油机转速稳定在1090-1110r/min之间，柴油机扭矩达到试验规范要求；（c）从1100r/min观察工况控制台架转速到900 r/min低速工况，调整柴油机扭矩达到试验规范要求（表6，第6、7步）；（d）手动控制试验台架，转速由900r/min手动验证工况到1200r/min中间转速工况，柴油机扭矩必须在15-20s内达到试验规范要求。

设有调速器数据库，调速器功能螺钉设有固定的位置。

本发明的柴油机试验方法，通过与试验设备计算机程控技术的完美结合，柴油机可以模拟在整车上的运行状态，将柴油机故障消除在企业内部，减少“零”公里故障。优化柴油机磨车顺序，减少柴油机在试验过程中停止运行问题；优化柴油机试验顺序、试验时间，降低试验成本，提高工作效率。在柴油机程控磨车、程控试验阶段对柴油机性能进行预调整，节能减排，提高产能。建立柴油机试验过程的验证手段，模拟整车运行状态，解决整车动力性不足问题，利用柴油机技术与计算机程控技术完美结合，模拟柴油机在整车上的状态进行动力性、加速性验证，实现了道依茨柴油机试验质量100%及时验证，实现了道依茨柴油机试验质量“零”缺陷的目标，同时降低了维修成本。建立柴油机调速器数据库，将柴油机调速器功能限位螺钉的位置统一，调速器由繁琐的配试状态简化成一个标准化的表格查找，解决了柴油机性能调整困难的技术难题。

附图说明

图1是柴油机螺钉A1、A2安装结构示意图。

图2是柴油机螺钉B安装结构示意图。

图3是柴油机螺钉G、L安装结构示意图。

图4是柴油机螺钉Z安装结构示意图。

图5是柴油机螺钉E安装结构示意图。

图6是柴油机螺钉M安装结构示意图。

图7是柴油机螺钉J、K安装结构示意图。

图8是柴油机辊轮H安装结构示意图。

图9是辊轮进深调整在2mm位置的安装结构示意图。

图10是辊轮进深调整在2mm位置时的柴油机转速与扭矩之间的工况关系示意图。

具体实施方式

本发明的柴油机试验方法：

（1）柴油机程控磨车顺序；

台架试验所有的试验过程都是计算机自动控制的，因此，只有更改TFM（试验程控管理器）程控文件才能优化柴油机磨车顺序、试验顺序、试验时间、试验步骤。

将传统柴油机程控磨车的第2步2300r/min全速全负荷额定工况移到第3步，将第3步1000r/min工况移到第2步（表4），这样柴油机在怠速工况完成后进入到第2步1000r/min工况，柴油机转速低、负荷高，试验时间长，机油温度上升快，机油压力没有达到试验台架的630kpa报警值，因此，柴油机磨车过程没有停机现象，可以满足试验要求。

优化柴油机程控磨车规范后，消除了柴油机在磨车过程中的停机现象，加快了试验节拍，降低了试验成本。机油加热装置停止使用，为企业节省了大量电能消耗。

表4：本发明柴油机程控磨车步骤

（2）优化柴油机程控试验顺序，减少柴油机试验步骤，对柴油机进行预调整；

1）优化柴油机程控试验顺序：

优化前程控试验步骤第5步是1200r/min中间转速工况，第6步是1100r/min工况，两个工况都需要检测试验数据。根据柴油机特性，在1200r/min中间转速工况需要检测的功率、油耗、扭矩、烟度等完全可以检验出来，没有必要在1100r/min工况再进行检验，因此，可以将优化前的第6步1100r/min工况（表5）变成优化后的第6步观察工况（表6）；增加第7'步手动验证工况（表6）。

表5：传统试验方法柴油机程控试验时间

表6：本发明试验方法柴油机程控试验时间

2）优化柴油机程控试验时间：根据柴油机不同工况点响应速度不同的的特点，优化柴油机在爬坡阶段、稳定阶段的时间。

优化前在爬坡阶段、稳定阶段时间为600s；优化后在爬坡阶段、稳定阶段时间为510s。从这两项指标来看，程控试验时间减少90s。加上测量时间、怠速停车前运转时间，优化前柴油机程控试验时间为1020s（表5），优化后程控试验时间为900s（表6）。优化后程控试验时间比优化前程控试验时间降低120s。加快了试验节拍，减少了试验成本。

3）柴油机性能试验进行预调整：利用程控磨车、程控试验阶段对柴油机的性能参数进行预调整，采取两项措施：

a）在优化后柴油机程控磨车规范（表4）第6、7、8步骤中，出厂程控磨车规范中有800r/min、1000r/min、2300r/min三个控制点与出厂程控试验规范一致，因此在出厂程控磨车规范中可以对上述三个控制点进行调整。

b）在优化后柴油机程控试验时间（表6）1、2、4、5、7步骤中，程控试验规范在各爬坡时间、稳定时间的75-125s内调整柴油机剩下的5个工况点，不影响柴油机性能指标。

4）减少柴油机试验步骤：

优化前试验步骤：程控磨车、试验调整阶段、程控试验3个试验步骤。

优化后试验步骤：程控磨车、程控试验2个步骤，减少了试验调整阶段步骤，试验变成2个步骤（表7）。

由于在程控磨车、程控试验阶段对柴油机进行预调整，可以满足试验规范要求，因此，减少了柴油机试验步骤，柴油机试验时间减少了20min/单台。

这项技术的应用，能加快试验的生产节拍，在不增加设备投入的情况下产量可以提高1/3。

表7：本发明柴油机试验步骤

序号	柴油机试验步骤	时间（min）
			1	柴油机程控磨车	16
2	柴油机程控试验	15

（3）建立柴油机试验过程的验证手段，模拟整车运行状态，解决整车动力性不足的问题。

顺时针旋转H辊轮弹簧预紧力加大，整车加速性慢、自由加速烟度小；逆时针旋转H辊轮弹簧预紧力减小，整车加速性快、自由加速烟度大。

由于各种调速器的气膜弹簧刚度都是一样的，经过反复验证各种调速器气膜的相对位置，确定气膜的调整辊轮进深调整在2mm的位置上（图9、10），防止出现整车动力性不确定气膜位置后，在柴油机程控试验（表6）里的第6、7'步增加观察工况、手动验证工况2个步骤，这2个工况是在柴油机台架试验过程中模拟整车状态，进行整车动力性的验证，是消除柴油机“零”公里故障的一项有效措施。具体操作方法是：

a)1200r/min中间转速工况调整完成后，控制台架转速到1100r/min观察工况，观察柴油机转速稳定在1090-1110r/min之间，柴油机扭矩达到试验规范要求（表6，第5、6步）。

b)从1100r/min观察工况控制台架转速到900 r/min低速工况，调整柴油机扭矩达到试验规范要求（表6，第6、7步）。

c)手动控制试验台架，转速由900r/min手动验证工况到1200r/min中间转速工况，柴油机扭矩必须在15-20s内达到试验规范要求（表6，第7、7'步）。

（4）建立调速器数据库，统一柴油机调速器功能螺钉位置，解决柴油机性能调整困难的技术难题。

传统试验方法在柴油机试验过程中调速器功能螺钉位置没有固定的位置，调整一台柴油机，调速器E钉、J钉在1、2、3、4位置上来回调整（图5、6），B钉、C钉在1、2、3位置上来回调整（图2）。首次试验或新产品试验柴油机调整调速器螺钉的位置需要10-20min，如果柴油机性能指标达不到试验规范要求，需要更换调速器进行重新试验、调整，这样既影响试验节拍，又浪费能源。

本发明建立柴油机与调速器配试状态的数据库（表8），为操作者提供技术支持。根据柴油机的用途及型号，将柴油机调速器各功能螺钉的位置统一，操作者可以按照调速器要求的位置状态，可以快速调整柴油机性能，使试验节拍加快。这项技术的应用，将柴油机与调速器由繁琐的配试状态简化成一个标准化的表格查找（表8）。

表8：柴油机调速器数据库

注明：以上只是调速器数据库的一部分。

（5）统一柴油机试验方法，为用户提供品质相同的产品，让操作者按照统一的调整方法、统一的标准动作、统一的试验节拍进行柴油机试验：

1、调整高怠速：调整A1螺钉螺母（图1），若转速高顺时针方向调整，若转速低逆时针方向调整，将转速调整到试验规范要求。

2、2325r/min调速段扭矩调整：调整A1螺钉螺母（图1），若转速高顺时针方向调整，若转速低逆时针方向调整，将扭矩调整试验规范要求。

3、2300r/min调整额定工况：观察柴油机状态，柴油机不做调整或微量调整G钉（图8），观察操作界面，柴油机功率达到试验规范要求。

4、1400r/min调整中间扭矩工况：调整E钉（图5），若扭矩高顺时针旋转，若扭矩低，则逆时针方向调整，观察手动控制面板，扭矩调整到试验规范要求。

5、900r/min调整低速工况：观察柴油机状态，柴油机不做调整或微量调整J钉（图7），观察操作界面，柴油机扭矩达到试验规范要求。

本发明柴油机程控磨车顺序在TFM（试验程控管理器）上应用后，消除了柴油机在磨车过程中的停机现象，加快了试验节拍，降低了试验成本。同时“机油加热装置”停止使用，为企业节省了电能消耗和维护成本。本发明“柴油机程控试验顺序、程控试验时间”这项技术在TFM（试验程控管理器）应用后，TFM试验程控文件根据试验柴油机型号的不同，在TFM试验程控文件数据库中自动调取，保证试验数据100％符合试验规范要求。优化后程控试验时间比优化前程控试验时间减少120s，加快了试验节拍，降低了试验成本。“建立调速器数据库，统一柴油机调速器功能螺钉位置”这项技术应用后，根据柴油机的用途及型号，将柴油机调速器各功能螺钉的位置统一，将柴油机与调速器由繁琐的配试状态简化成一个标准化的表格查找，为操作者提供技术支持。它的应用可以快速调整柴油机性能，加快试验节拍。

本发明的试验方法，只要根据不同形式柴油机的特点稍加改动，完全适用于国内外柴油机行业。它还可以广泛应用于军工及船舶业。本技术如能在国内外有效推广、应用，将对中国乃至世界范围内的节能减排起到积极作用，

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种柴油机试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、柴油机程控磨车，包括以下步骤：（1）怠速；（2）1000r/min全负荷工况运行；（3）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（4）怠速；（5）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（6）怠速；（7）1000r/min全负荷工况运行；（8）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（9）怠速；（10）2300r/min全速全负荷额定工况运行；（6）、（7）、（8）步骤中，通过对800r/min、1000r/min、2300r/min三个控制点进行调整实现对柴油机的性能参数进行预调整；

B、柴油机程控试验，包括以下步骤：（1）高怠速；（2）调速段工况运行；（3）额定工况运行；（4）中间扭矩工况运行；（5）1200r/min中间转速工况运行；（6）观察工况；（7）低速工况；（8）怠速工况；（9）怠速停车前运转。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机试验方法，其特征在于：所述柴油机程控试验中在步骤（7）与步骤（8）之间包括步骤（7'）手动验证工况。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机试验方法，其特征在于：所述步骤A中，爬坡阶段、稳定阶段时间为510s。

4.根据权利要求2所述的一种柴油机试验方法，其特征在于：所述步骤B中，柴油机程控试验时间（1）、（2）、（4）、（5）、（7）步骤中，在各爬坡时间、稳定时间的75-125s内调整柴油机另5个工况点。

5.根据权利要求4所述的一种柴油机试验方法，其特征在于：所述试验方法设有验证方法，步骤如下：（a）验证调速器气膜的相对位置，确定气膜的调整辊轮进深在2mm的位置上；（b）1200r/min中间转速工况调整完成后，控制台架转速到1100r/min观察工况，观察柴油机转速稳定在1090-1110r/min之间，柴油机扭矩达到试验规范要求；（c）从1100r/min观察工况控制台架转速到900 r/min低速工况，调整柴油机扭矩达到试验规范要求；（d）手动控制试验台架，转速由900r/min手动验证工况到1200r/min中间转速工况，柴油机扭矩必须在15-20s内达到试验规范要求。

6.根据权利要求4所述的一种柴油机试验方法，其特征在于：设有调速器数据库，调速器功能螺钉设有固定的位置。