CN108801640A - 一种汽车发动机温度试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机温度试验方法，其包括：先选择试验样机，在缸体测量点安装第一温度塞，在缸盖测量点安装第二温度塞，在活塞测量点安装第三温度塞，将试验样机安装在台架上；然后，向试验样机的排气侧和油底壳吹拂，进行试验样机磨合；再进行试验样机预热，预热后使试验样机在试验要求工况下运行设定时间；最后，对进、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞进行硬度性能检测，并根据已知的记忆材料的温度与硬度变化关系曲线，得到进气门、排气门、气门阀座与导管、缸体和缸盖各自的最高温度。该方法能提高发动机温度测试效率，减少试验耗时和试验成本。

Description

一种汽车发动机温度试验方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机试验技术领域，具体涉及一种汽车发动机温度试验方法。
背景技术
在发动机工作期间，最高燃烧温度可高达2500℃，即使在怠速或中等转速下，燃烧室的平均温度也在1000℃以上，与高温燃气接触的发动机零部件被强烈地加热，如果不能有效的控制发动机本体的温度大小，将会导致润滑油由于高温而变质，受热零件由于热膨胀过大而破坏正常的间隙，同时温度过高也会促使金属材料的力学性能下降，以致承受不了正常的负载。因此，在发动机研发阶段，需要进行发动机温度场试验，判断发动机与高温燃气接触的主要零部件的温度大小是否满足要求，为发动机燃烧系统、冷却系统的设计与优化提供数据支持。
目前，在发动机研发过程中，至少会在4台不同的发动机上分别调节发动机的转速、冷却液出水温度、排气温度，进行气门温度试验，以获得进气门、排气门达到的最高温度，进气气门阀座与导管温度试验，以获得气门阀座与导管达到的最高温度，进行活塞温度试验，以获得活塞达到的最高温度，进行缸体缸盖温度试验，以获得缸体达到的最高温度和缸盖达到的最高温度。这种方式存在试验效率低、试验耗时长、试验成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车发动机温度试验方法，以提高发动机温度测试效率，减少试验耗时和试验成本。
根据CAE仿真分析发现，发动机在某种工况下运行一定时间后，进气门、排气门、气门阀座与导管、活塞、缸体和缸盖的温度均同时达到各自的最高温度；因此，可将气门温度试验、气门阀座与导管温度试验、活塞温度试验和缸体缸盖温度试验统一成一个发动机温度试验。
本发明所述的汽车发动机温度试验方法，包括：
第一步、选择满足试验准入要求，且进气门、排气门、气门阀座与导管都由记忆材料加工而成的发动机作为试验样机。
第二步、选择试验样机的缸体的相邻气缸之间的鼻梁区作为缸体测量点，并在缸体测量点安装由记忆材料加工而成的第一温度塞，选择试验样机的缸盖的相邻排气门孔之间的鼻梁区作为缸盖测量点，并在缸盖测量点安装由记忆材料加工而成的第二温度塞，在试验样机的活塞上选择活塞测量点，并在活塞测量点安装由记忆材料加工而成的第三温度塞；然后，将试验样机安装在台架上。
第三步、使用台架风机向试验样机的排气侧和油底壳吹拂，以模拟汽车行驶时风对发动机的吹拂。
第四步、进行试验样机磨合，确保试验样机能正常工作，各项性能满足要求。
第五步、起动试验样机，并以设定的转速范围内的转速和设定的扭矩范围内的扭矩预热升温，使冷却液温度、润滑油温度都大于或等于第一预设温度。
第六步、调节试验样机的转速和电喷数据，使试验样机在试验要求工况下运行设定时间；其中，所述试验要求工况是指：扭矩为试验样机的最大扭矩，转速为试验样机的最大扭矩对应的最大转速，冷却液出水温度为设定的冷却液出水温度阈值，排气温度为设定的排气温度阈值。
第七步、试验样机运行结束后，对进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞进行硬度性能检测，得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前硬度，并根据已知的记忆材料的温度与硬度变化关系曲线，得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前温度，进气门的当前温度为进气门达到的最高温度，排气门的当前温度为排气门达到的最高温度，气门阀座与导管的当前温度为气门阀座与导管达到的最高温度，各个第一温度塞的当前温度中的最大值为缸体达到的最高温度，各个第二温度塞的当前温度中的最大值为缸盖达到的最高温度，各个第三温度塞的当前温度中的最大值为活塞达到的最高温度。
在所述第六步的试验样机运行过程中，以设定频率同时采集转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度，并根据采集的数据绘制转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度的变化曲线，然后根据变化曲线控制试验样机的实际运行工况与试验要求工况一致。如果试验样机的实际运行工况与试验要求工况不一致，则试验要求工况允许的波动范围为：试验样机的实际扭矩与最大扭矩之差小于或等于±2N.m，试验样机的实际转速与最大扭矩对应的最大转速之差小于或等于±10r/min，试验样机的实际冷却液出水温度与设定的冷却液出水温度阈值之差小于或等于±2℃，试验样机的排气温度与设定的排气温度阈值之差小于或等于±2℃。
作为优选，所述设定的冷却液出水温度阈值等于试验样机的冷却系统限制温度Tx减去第二预设温度，所述设定的排气温度阈值等于试验样机的排气温度最大值Tmax加上第三预设温度。
作为优选，所述第二预设温度等于6℃，所述第三预设温度等于30℃。
作为优选，所述设定的转速范围为20%～40%的额定转速，所述设定的扭矩范围为10%～30%的最大扭矩，所述第一预设温度等于90℃，所述设定时间等于2小时，所述设定频率大于或等于1Hz。
本发明明显减少了发动机温度试验次数，减少了试验所需发动机数量，有效提高了发动机温度测试效率，减少了试验耗时和试验成本。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中各个第一温度塞在缸体上的安装位置示意图。
图3为本发明中各个第二温度塞在缸盖上的安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示的汽车发动机温度试验方法，包括：
第一步、选择满足试验准入要求，且进气门、排气门、气门阀座与导管都由记忆材料加工而成的四缸发动机作为试验样机。
第二步、选择试验样机的缸体的相邻气缸之间的鼻梁区（即图2中的11所表示的第一缸与第二缸之间的区域、12所表示的第二缸与第三缸之间的区域、13所表示的第三缸与第四缸之间的区域）作为缸体测量点，并在缸体测量点安装由记忆材料加工而成的第一温度塞，则总共安装三个第一温度塞；选择试验样机的缸盖的相邻排气门孔之间的鼻梁区（即图3中的21所表示的第一缸的两个排气门孔之间的区域、22所表示的第二缸的两个排气门孔之间的区域、23所表示的第三缸的两个排气门孔之间的区域和24所表示的第四缸的两个排气门孔之间的区域）作为缸盖测量点，并在缸盖测量点安装由记忆材料加工而成的第二温度塞，则总共安装四个第二温度塞；在试验样机的活塞上选择活塞测量点，并在活塞测量点安装由记忆材料加工而成的第三温度塞，活塞测量点的具体位置根据试验实际情况确定，其确定方式为现有技术；然后，将试验样机安装在台架上。
第三步、使用台架风机向试验样机的排气侧和油底壳吹拂，以模拟汽车行驶时风对发动机的吹拂。
第四步、进行试验样机磨合，确保试验样机能正常工作，各项性能满足要求。试验样机磨合的方式为现有技术。
第五步、起动试验样机，并以20%～40%的额定转速和10%～30%的最大扭矩预热升温，使冷却液温度、润滑油温度都大于或等于90℃（即达到90℃以上）。
第六步、调节试验样机的转速和电喷数据，使试验样机在试验要求工况下运行2小时；其中，所述试验要求工况是指：扭矩为试验样机的最大扭矩，转速为试验样机的最大扭矩对应的最大转速，冷却液出水温度为试验样机的冷却系统限制温度Tx-6℃，排气温度为试验样机的排气温度最大值Tmax+30℃。在试验样机运行过程中，以4Hz的频率同时采集转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度，并根据采集的数据（即转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度）绘制转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度的变化曲线，然后根据变化曲线控制试验样机的实际运行工况与试验要求工况一致。如果试验样机的实际运行工况与试验要求工况不一致，则试验要求工况允许的波动范围为：试验样机的实际扭矩与最大扭矩之差小于或等于±2N.m，试验样机的实际转速与最大扭矩对应的最大转速之差小于或等于±10r/min，试验样机的实际冷却液出水温度与Tx-6之差小于或等于±2℃，试验样机的排气温度与Tmax+30之差小于或等于±2℃。如果试验样机的实际运行工况超出了试验要求工况允许的波动范围，则停止试验，不再执行第七步。
第七步、试验样机运行结束后，对进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞进行硬度性能检测（硬度性能检测的方式为现有技术），得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前硬度，并根据已知的记忆材料的温度与硬度变化关系曲线，得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前温度，进气门的当前温度为进气门达到的最高温度，排气门的当前温度为排气门达到的最高温度，气门阀座与导管的当前温度为气门阀座与导管达到的最高温度，三个第一温度塞的当前温度中的最大值为缸体达到的最高温度，四个第二温度塞的当前温度中的最大值为缸盖达到的最高温度，各个第三温度塞的当前温度中的最大值为活塞达到的最高温度。

Claims (6)

1.一种汽车发动机温度试验方法，其特征在于，包括：
第一步、选择满足试验准入要求，且进气门、排气门、气门阀座与导管都由记忆材料加工而成的发动机作为试验样机；
第二步、选择试验样机的缸体的相邻气缸之间的鼻梁区作为缸体测量点，并在缸体测量点安装由记忆材料加工而成的第一温度塞，选择试验样机的缸盖的相邻排气门孔之间的鼻梁区作为缸盖测量点，并在缸盖测量点安装由记忆材料加工而成的第二温度塞，在试验样机的活塞上选择活塞测量点，并在活塞测量点安装由记忆材料加工而成的第三温度塞；然后，将试验样机安装在台架上；
第三步、使用台架风机向试验样机的排气侧和油底壳吹拂；
第四步、进行试验样机磨合，确保试验样机能正常工作，各项性能满足要求；
第五步、起动试验样机，并以设定的转速范围内的转速和设定的扭矩范围内的扭矩预热升温，使冷却液温度、润滑油温度都大于或等于第一预设温度；
第六步、调节试验样机的转速和电喷数据，使试验样机在试验要求工况下运行设定时间；其中，所述试验要求工况是指：扭矩为试验样机的最大扭矩，转速为试验样机的最大扭矩对应的最大转速，冷却液出水温度为设定的冷却液出水温度阈值，排气温度为设定的排气温度阈值；
第七步、试验样机运行结束后，对进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞进行硬度性能检测，得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前硬度，并根据已知的记忆材料的温度与硬度变化关系曲线，得到进气门、排气门、气门阀座与导管和各个第一、第二、第三温度塞的当前温度，进气门的当前温度为进气门达到的最高温度，排气门的当前温度为排气门达到的最高温度，气门阀座与导管的当前温度为气门阀座与导管达到的最高温度，各个第一温度塞的当前温度中的最大值为缸体达到的最高温度，各个第二温度塞的当前温度中的最大值为缸盖达到的最高温度，各个第三温度塞的当前温度中的最大值为活塞达到的最高温度。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机温度试验方法，其特征在于：在所述第六步的试验样机运行过程中，以设定频率同时采集转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度，并根据采集的数据绘制转速、扭矩、冷却液出水温度、排气温度的变化曲线，然后根据变化曲线控制试验样机的实际运行工况与试验要求工况一致。
3.根据权利要求1或2所述的汽车发动机温度试验方法，其特征在于：如果试验样机的实际运行工况与试验要求工况不一致，则试验要求工况允许的波动范围为：试验样机的实际扭矩与最大扭矩之差小于或等于±2N.m，试验样机的实际转速与最大扭矩对应的最大转速之差小于或等于±10r/min，试验样机的实际冷却液出水温度与设定的冷却液出水温度阈值之差小于或等于±2℃，试验样机的排气温度与设定的排气温度阈值之差小于或等于±2℃。
4.根据权利要求1-3任一所述的汽车发动机温度试验方法，其特征在于：所述设定的冷却液出水温度阈值等于试验样机的冷却系统限制温度Tx减去第二预设温度，所述设定的排气温度阈值等于试验样机的排气温度最大值Tmax加上第三预设温度。
5.根据权利要求4所述的汽车发动机温度试验方法，其特征在于：所述第二预设温度等于6℃，所述第三预设温度等于30℃。
6.根据权利要求5所述的汽车发动机温度试验方法，其特征在于：所述设定的转速范围为20%～40%的额定转速，所述设定的扭矩范围为10%～30%的最大扭矩，所述第一预设温度等于90℃，所述设定时间等于2小时，所述设定频率大于或等于1Hz。
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