CN109470481A - 一种发动机台架试验方法 - Google Patents

一种发动机台架试验方法 Download PDF

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宋长青
曹文霞
范皖元
孙泽
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    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus

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Abstract

本发明公开了一种发动机台架试验方法，其中，包括如下步骤：S1，在发动机台架试验过程中获取发动机的平均转速N1、平均扭矩T1和平均油耗Q1；S2，根据平均转速N1和NEDC标准循环下的平均转速N2计算出转速加权系数w1，根据平均扭矩T1和NEDC标准循环下的平均扭矩T2计算扭矩加权系数w2，根据平均油耗Q1和NEDC标准循环下的平均油耗Q2计算油耗加权系数w3；S3，根据发动机台架试验的时长t，NEDC标准循环下的平均车速V1、转速加权系数w1、扭矩加权系数w2和油耗加权系数w3计算等效道路里程D。本公开能够将台架试验时长转换为等效道路里程。

Description

一种发动机台架试验方法
技术领域
本发明涉及发动机试验技术领域，特别是一种发动机台架试验方法。
背景技术
发动机、整车的产品开发过程中，会分别进行一系列发动机台架可靠性、整车道路试验，二者是同步进行，但各自为战的现象比较突出，发动机台架试验考核的时长，具体到发动机在整车条件下可靠性里程不清楚，整车试验的里程数，可以用哪种发动机试验循环模拟也不清楚，两种试验发生问题、故障的对应关系也很模糊，造成产品开发过程中验证不系统，发动机可靠性评价延续性不强。
发动机可靠性开发会进行全速全负荷、交变负荷、热冲击等一系列试验，不同试验循环对应的整车里程是多少，没有清晰的算法，没有准确的数值。
如何通过发动机台架试验得出对应的整车试验里程数，是本领域亟待解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种发动机台架试验方法，以解决现有技术中的不足，能够将发动机台架试验的时长转化为整车试验里程数。
本发明提供了一种发动机台架试验方法，其中，包括如下步骤：
S1，在发动机台架试验过程中获取发动机的平均转速N1、平均扭矩T1和平均油耗Q1；
S2，根据平均转速N1和NEDC标准循环下的平均转速N2计算出转速加权系数w1，根据平均扭矩T1和NEDC标准循环下的平均扭矩T2计算扭矩加权系数w2，根据平均油耗Q1和NEDC标准循环下的平均油耗Q2计算油耗加权系数w3；
S3，根据发动机台架试验的时长t，NEDC标准循环下的平均车速V1、转速加权系数w1、扭矩加权系数w2和油耗加权系数w3计算等效道路里程D。
可选地，步骤S3中的等效道路里程D的计算公式如下：
D＝tV1w1(w2+w3-1)；
其中，D为发动机台架试验等效道路里程；
t为步骤发动机台架试验的时长；
V1为NEDC标准循环下的平均车速；
w1为转速加权系数；
w2为扭矩加权系数；
w3为油耗加权系数。
可选地，步骤S1中的发动机台架试验为交变负荷试验、全速全负荷试验或热冲击试验。
可选地，步骤S2中，转速加权系数w1的计算公式如下：
其中，w1为转速加权系数；
N1为发动机台架试验过程中的发动机平均转速；
N2为NEDC标准循环下的发动机平均转速。
可选地，步骤S2中，扭矩加权系数w2的计算公式如下：
其中，
W2为转速加权系数；
T1为发动机台架试验过程中的平均扭矩；
T2为NEDC标准循环下的平均扭矩。
可选地，步骤S4中，油耗加权系数w3的计算公式如下：
其中，w3为油耗加权系数；
Q1为发动机台架试验过程中的平均油耗，单位为kg/h；
V为NEDC标准循环下的最高车速。
可选地，热负荷系数k的计算公式如下：
k＝Q2ρ/100；
其中，
Q2为NEDC标准循环下的百公里油耗，单位为L/100km；
ρ为试验用燃油密度。
可选地，步骤S1包括如下具体步骤：
S101，实时获取步骤S1中的发动机瞬时转速、瞬时扭矩和瞬时油耗；
S102，将发动机台架试验按不同工况分成试验时段；
S103，分别计算出每个试验时段内的发动机转速平均值、扭矩平均值和油耗平均值；
S104，根据每个试验时段内的发动机转速平均值计算出整个发动机台架试验过程中的发动机平均转速N1；根据每个试验时段内的扭矩平均值计算出平均扭矩T1；根据每个试验时段内的油耗平均值计算出平均油耗Q1。
可选地，步骤S2中的NEDC标准循环由4个城市循环和1个城郊循环构成，且时长为1180秒，行驶里程为11.007km。
与现有技术相比，本发明以NEDC标准循环为基础，利用油耗加权系数、发动机转速加权系数和扭矩加权系数，将发动机台架实验的时长转化为等效道路里程，实现对发动机可靠性评价的专业化、系统化，解决了试验时长对应整车试验里程说服力不足的问题。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本公开提出的发动机台架试验方法的步骤流程图；
图2为本公开步骤S1的具体步骤流程图；
图3为交变负荷试验规范示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
请参照图1到图3，本公开提出了一种发动机台架试验方法，其中，包括如下步骤：
S1，对待测发动机进行发动机台架试验；其中，发动机台架试验的种类及数目众多，均可用本公开中所公开的方法进行道路里程的等效换算，如，步骤S1中的发动机台架试验为交变负荷试验、全速全负荷试验或热冲击试验等。在此处，具体以交变负荷试验为例，获取台架试验过程中的发动机平均转速N1、平均扭矩T1和平均油耗Q1。具体试验时，按照《GB/T 19055-2003汽车发动机可靠性试验方法》要求进行交变负荷试验，是在最大扭矩工况点、额定点、怠速点运转400h。试验设备满足《GB/T 19055-2003汽车发动机可靠性试验方法》要求，具备实时测试发动机转速、扭矩、油耗的功能。
请参照图3，在交变负荷试验的过程中，包括如下过程，油门全开：从最大净扭矩的转速nM均匀地升至最大净功率的转速np，历时1.5min；在np稳定运行3.5min；随后均匀地降至nM，历时1.5min；在nM稳定运行3.5min。重复上述交变工况，运行到25min；油门关闭，转速下降至怠速ni,运行到29.5min；油门开大，无负荷，使转速无均匀上升到105％额定转速nr或上升到发动机制造厂规定的最高转速，历时0.25min±0.1min；随即均匀地关小油门，使转速降至nM,历时0.25min±0.1min。至此完成一循环，历时30min。运行800个循环，持续400小时。
每款发动机的额定转速、最大扭矩、怠速在经过开发标定后可以确认，具体工况下的参数可以通过性能试验测量获取(试验方法参照《GB T18297-2001汽车发动机性能试验方法》)。如此款发动机开发标定完成后，额定转速、最大扭矩转速、怠速转速分别为6000rpm，4000rpm、750rpm，分别在6000rpm、4000rpm全负荷运转，利用油耗仪、测功机可以测得此转速下的油耗、扭矩，怠速为发动机无负荷输出的工况，其扭矩为0，油耗可以由油耗仪直接读取获得，交变负荷试验循环每个工况对应的时长确定，如图3所示，利用算术平均值算法，即可得出此工况循环的平均油耗Q1(kg/h)，发动机平均转速N1，平均扭矩T1。具体实施时，步骤S1包括如下具体步骤：S101，实时获取步骤S1中的发动机瞬时转速、瞬时扭矩和瞬时油耗。S102，将发动机台架试验按不同工况分成试验时段。S103，分别计算出每个试验时段内的发动机转速平均值、扭矩平均值和油耗平均值。S104，根据每个试验时段内的发动机转速平均值计算出整个发动机台架试验过程中的发动机平均转速N1；根据每个试验时段内的扭矩平均值计算出平均扭矩T1；根据每个试验时段内的油耗平均值计算出平均油耗Q1。
S2，获取NEDC标准循环下的发动机平均转速N2、平均扭矩T2和平均油耗Q2。具体地，《GB 18352.5-2013轻型汽车排放污染物限值及测试方法(中国Ⅴ阶段)》里定义了轻型汽车Ⅰ型试验的标准循环，即为NEDC标准循环，该循环由4个城市循环(15个工况)和1个城郊循环(13个工况)构成，时长1180秒，行驶里程11.007km，平均车速33.58km/h。此循环具有代表性，可以作为整车试验里程的基准工况。发动机所匹配车辆的油耗为Q2(L/100km)，试验用燃油密度为ρ，最高车速为V，对应发动机工况的平均转速为N2，平均扭矩为T2。根发动机台架试验过程中的平均转速N1和NEDC标准循环下的平均转速N2计算出转速加权系数w1；根据发动机台架试验过程中的平均扭矩T1和NEDC标准循环下的平均扭矩T2计算扭矩加权系数w2，根据发动机台架试验过程中的平均油耗Q1和NEDC标准循环下的平均油耗Q2计算油耗加权系数w3。具体地，转速加权系数w1的计算公式如下：
其中，w1为转速加权系数；
N1为发动机台架试验过程中的发动机平均转速；
N2为NEDC标准循环下的发动机平均转速。
其中，扭矩加权系数w2的计算公式如下：
其中，W2为转速加权系数；
T1为发动机台架试验过程中的平均扭矩；
T2为NEDC标准循环下的平均扭矩。
其中，油耗加权系数w3的计算公式如下：
其中，w3为油耗加权系数；
Q1为发动机台架试验过程中的平均油耗，单位为kg/h；
V为NEDC标准循环下的最高车速。
其中，热负荷系数k的计算公式如下：
k＝Q2ρ/100；
其中，
Q2为NEDC标准循环下的百公里油耗，单位为L/100km；
ρ为试验用燃油密度。
S3，获取发动机台架试验的时长t，NEDC标准循环下的平均车速V1；并根据发动机台架试验的时长t、NEDC标准循环下的平均车速V1、转速加权系数w1、扭矩加权系数w2和油耗加权系数w3计算发动机台架试验的等效道路里程D。
等效道路里程D计算公式如下：
D＝tV1w1(w2+w3-1)
其中，D为发动机台架试验的等效道路里程；
t为步骤发动机台架试验的时长；
V1为NEDC标准循环下的平均车速；
w1为转速加权系数；
w2为扭矩加权系数；
w3为油耗加权系数。
将上述转速加权系数、扭矩加权系数和油耗加权系数代入到等效道路里程D计算公式中，得到公式如下：
在一实施例中，如某1.8L柴油发动机进行交变负荷试验，其匹配整车对应的标准循环为NEDC标准循环，最高车速为165km/h：
1180s试验循环的平均转速为1608.5r/min，平均扭矩为26.2Nm，百公里油耗为7.8L，热负荷系数为0.06513(柴油密度为0.835g/L)；
此发动机交变负荷试验的平均转速为2708.3r/min,平均扭矩为233.3Nm，平均油耗为16.56g/h,则此发动机400小时交变负荷试验对应的整车道路里程D为：
D＝400×33.58×(2708.3/1608.5)×[(16.56/165/0.06513)+(233.3/26.2)-1]＝213620.9km。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种发动机台架试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在发动机台架试验过程中获取发动机的平均转速N1、平均扭矩T1和平均油耗Q1；
S2，根据平均转速N1和NEDC标准循环下的平均转速N2计算出转速加权系数w1，根据平均扭矩T1和NEDC标准循环下的平均扭矩T2计算扭矩加权系数w2，根据平均油耗Q1和NEDC标准循环下的平均油耗Q2计算油耗加权系数w3；
S3，根据发动机台架试验的时长t，NEDC标准循环下的平均车速V1、转速加权系数w1、扭矩加权系数w2和油耗加权系数w3计算等效道路里程D。
2.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S3中的等效道路里程D的计算公式如下：
D＝tV1w1(w2+w3-1)；
其中，D为发动机台架试验等效道路里程；
t为步骤发动机台架试验的时长；
V1为NEDC标准循环下的平均车速；
w1为转速加权系数；
w2为扭矩加权系数；
w3为油耗加权系数。
3.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S1中的发动机台架试验为交变负荷试验、全速全负荷试验或热冲击试验。
4.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S2中，转速加权系数w1的计算公式如下：
其中，w1为转速加权系数；
N1为发动机台架试验过程中的发动机平均转速；
N2为NEDC标准循环下的发动机平均转速。
5.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S2中，扭矩加权系数w2的计算公式如下：
其中，
W2为转速加权系数；
T1为发动机台架试验过程中的平均扭矩；
T2为NEDC标准循环下的平均扭矩。
6.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S4中，油耗加权系数w3的计算公式如下：
其中，w3为油耗加权系数；
Q1为发动机台架试验过程中的平均油耗，单位为kg/h；
V为NEDC标准循环下的最高车速。
7.根据权利要求6所述的发动机台架试验方法，其特征在于，热负荷系数k的计算公式如下：
k＝Q2ρ/100；
其中，
Q2为NEDC标准循环下的百公里油耗，单位为L/100km；
ρ为试验用燃油密度。
8.根据权利要求1所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S1包括如下具体步骤：
S101，实时获取步骤S1中的发动机瞬时转速、瞬时扭矩和瞬时油耗；
S102，将发动机台架试验按不同工况分成试验时段；
S103，分别计算出每个试验时段内的发动机转速平均值、扭矩平均值和油耗平均值；
S104，根据每个试验时段内的发动机转速平均值计算出整个发动机台架试验过程中的发动机平均转速N1；根据每个试验时段内的扭矩平均值计算出平均扭矩T1；根据每个试验时段内的油耗平均值计算出平均油耗Q1。
9.根据权利要求1-8任一项所述的发动机台架试验方法，其特征在于，步骤S2中的NEDC标准循环由4个城市循环和1个城郊循环构成，且时长为1180秒，行驶里程为11.007km。
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