CN112304624A - 一种发动机活塞动力学特性测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机活塞动力学特性测试方法，其包括如下步骤：S1，测定初始状态下发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；S2，将发动机按预设循环工况进行台架试验，每隔40~60次循环工况测定一次发动机活塞漏气量；多次循环工况完成后，测定发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；S3，对比分析S2和S1的测定数据，判定发动机活塞动力学特性是否满足要求。其能够有效评判发动机活塞的动力学特性，完善发动机活塞试验评价体系。

Description

一种发动机活塞动力学特性测试方法
技术领域
本发明涉及发动机性能测试，具体涉及发动机活塞动力学特性测试方法。
背景技术
随着近年来汽车发动机的缸内爆发压力和升功率的不断提升，发动机所受的机械负荷和热负荷也在明显增加。活塞作为发动机的核心关键部件，它的热负荷、机械负荷、动力学特性将直接影响发动机工作的可靠性、耐久性、经济性及排放等一系列重要的指标。
对活塞可靠性评估主要包含：活塞的热负荷、活塞的机械负荷与活塞的动力学特性。活塞的热负荷试验主要用于判断活塞的温度大小，活塞的机械负荷试验用于判断活塞在高转速严苛情况下的可靠性，活塞的动力学特性主要用于判断活塞的机油耗、漏气量、振动特性和磨损情况。
目前在试验测试方面，主要进行活塞的热负荷试验与机械负荷试验，来判断在高转速严苛情况下活塞的温度与可靠性。通常认为只要通过了热负荷试验与机械负荷试验验证，活塞的热负荷、机械负荷与动力学特性均满足要求，不再进行专项的动力学特性试验。但在实际情况中，即使活塞通过了热负荷试验、机械负荷试验验证，用户在使用过程中，活塞也会出现动力学特性的质量问题，例如漏气量超标、机油耗过多、活塞异常磨损等，因此，有必要对发动机活塞的动力学进行针对性地试验验证。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机活塞动力学特性测试方法，其能够有效评判发动机活塞的动力学特性，完善发动机活塞试验评价体系。
本发明所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其包括如下步骤：
S1，测定初始状态下发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；
S2，将发动机按预设循环工况进行台架试验，每隔40~60次循环工况测定一次发动机活塞漏气量；多次循环工况完成后，测定发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；
S3，对比分析S2和S1的测定数据，判定发动机活塞动力学特性是否满足要求。
进一步，所述S2中单次预设循环工况包括：
A.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为增压器启动转速、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行50分钟；
B.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为3000~4000rpm、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟；
C.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为发动机怠速、节气门开度为0、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟。
进一步，所述S2中循环工况试验次数≥150次。
进一步，所述S3中出现以下情况，判定发动机活塞动力学特性不满足要求：
1）S2测定的发动机的功率低于S1中初始状态下发动机的功率的80%或低于发动机的功率设计值下限；
2）S2测定的发动机的气缸压缩压力低于S1中初始状态下发动机的气缸压缩压力的80%；
3）S2测定的发动机的机油耗增加量超过初始状态下发动机的机油耗的0.3%；
4）S2测定的发动机的活塞漏气量高于S1中初始状态下发动机的活塞漏气量的150%或高于发动机的活塞漏气量设计值上限；
5）S2中拆解发动机后，观察活塞出现异常磨损。
进一步，所述S1和S2中发动机的功率测定具体为：保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机功率数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
进一步，所述S1和S2中发动机的气缸压缩压力测定具体为：保持节气门全开，采用电机拖动发动机运行，使发动机转速稳定在额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的气缸压缩压力数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
进一步，所述S1和S2中发动机的机油耗测定具体为：将发动机在额定功率条件下运行1h后停机，放出油底壳内的机油，检查机油稀释情况，通过机油稀释情况测得发动机的机油耗。
进一步，所述S1和S2中发动机的活塞漏气量测定具体为：保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的活塞漏气量数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
本发明通过对比分析循环工况后的发动机性能参数和初始状态下的发动机性能参数，高效、快速地判断发动机活塞动力学特性是否满足要求，完善了发动机活塞试验评价体系，结合活塞的热负荷试验与机械负荷试验，能够全面评估活塞的可靠性，有效避免了在市场中出现重大质量问题。并且所述方法流程简单，通过特定的循环工况有效模拟车辆行驶，能够在较短时间内完成测试。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图1，所示的发动机活塞动力学特性测试方法，其包括如下步骤：
S1，按照台架试验准备要求完成发动机安装和调试，利用台架吹分机对发动机机油冷却，在整个试验过程中机油温度不超过140℃。发动机冷却液温度由台架水温调节系统控制。
发动机安装完成后，进行发动机磨合，确保发动机能正常工作，各项性能满足要求。在磨合工况下进行90分钟的磨合，磨合工况包括怠速工况、最大扭矩点工况、最大功率点工况。在磨合过程中，观察发动机是否有三漏现象、异响情况以及机油压力异常情况。若出现异常，立即停机检查，故障排除后再进行下一步工作。磨合完成后，使用干净的盛具存放机油，检查机油的颜色以及沉积物情况，确认无异常后，更换机油滤。
测定初始状态下发动机的性能参数，具体包括：
使用发动机转速、扭矩测量与监控装置测定初始状态发动机的功率，保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机功率数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
使用气缸压缩压力测量装置和电机测定初始状态发动机的气缸压缩压力，保持节气门全开，采用电机拖动发动机运行，使发动机转速稳定在额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的气缸压缩压力数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
使用机油消耗测量装置和烘烤箱测定发动机的机油耗，将发动机在额定功率条件下运行1h后停机，打开油底壳底部的放油口，放出油底壳内的机油，检查机油稀释情况，通过机油稀释情况测得发动机的机油耗。
使用活塞漏气量测量装置测定发动机的活塞漏气量，保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的活塞漏气量数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
S2，将发动机按预设循环工况进行台架试验，单次预设循环工况为：
A.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为增压器启动转速、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行50分钟；
B.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为3000~4000rpm、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟；
C.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为发动机怠速、节气门开度为0、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟。
循环工况次数为150次，每隔50次循环工况测定一次发动机活塞漏气量；多次循环工况完成后，测定发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量，拆解发动机观察活塞磨损情况；
S3，对比分析S2和S1的测定数据，若出现以下情况，判定发动机活塞动力学特性不满足要求：
1）S2测定的发动机的功率低于S1中初始状态下发动机的功率的80%或低于发动机的功率设计值下限；
2）S2测定的发动机的气缸压缩压力低于S1中初始状态下发动机的气缸压缩压力的80%；
3）S2测定的发动机的机油耗增加量超过初始状态下发动机的机油耗的0.3%；
4）S2测定的发动机的活塞漏气量高于S1中初始状态下发动机的活塞漏气量的150%或高于发动机的活塞漏气量设计值上限；
5）S2中拆解发动机后，观察活塞出现异常磨损。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，测定初始状态下发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；
S2，将发动机按预设循环工况进行台架试验，每隔40~60次循环工况测定一次发动机活塞漏气量；多次循环工况完成后，测定发动机的功率、气缸压缩压力、机油耗、活塞漏气量和活塞磨损情况；
S3，对比分析S2和S1的测定数据，判定发动机活塞动力学特性是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，所述S2中单次预设循环工况包括：
A.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为增压器启动转速、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行50分钟；
B.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为3000~4000rpm、节气门开度为最大开度、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟；
C.调节发动机的转速和电喷数据，使发动机保持在转速为发动机怠速、节气门开度为0、冷却液出水温度为调温器初开温度条件下运行5分钟。
3.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于：所述S2中循环工况试验次数≥150次。
4.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于：所述S3中出现以下情况，判定发动机活塞动力学特性不满足要求：
1）S2测定的发动机的功率低于S1中初始状态下发动机的功率的80%或低于发动机的功率设计值下限；
2）S2测定的发动机的气缸压缩压力低于S1中初始状态下发动机的气缸压缩压力的80%；
3）S2测定的发动机的机油耗增加量超过初始状态下发动机的机油耗的0.3%；
4）S2测定的发动机的活塞漏气量高于S1中初始状态下发动机的活塞漏气量的150%或高于发动机的活塞漏气量设计值上限；
5）S2中拆解发动机后，观察活塞出现异常磨损。
5.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，所述S1和S2中发动机的功率测定具体为：保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机功率数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
6.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，所述S1和S2中发动机的气缸压缩压力测定具体为：保持节气门全开，采用电机拖动发动机运行，使发动机转速稳定在额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的气缸压缩压力数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
7.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，所述S1和S2中发动机的机油耗测定具体为：将发动机在额定功率条件下运行1h后停机，放出油底壳内的机油，检查机油稀释情况，通过机油稀释情况测得发动机的机油耗。
8.根据权利要求1或2所述的发动机活塞动力学特性测试方法，其特征在于，所述S1和S2中发动机的活塞漏气量测定具体为：保持发动机油门全开，先将发动机运行至额定转速，再从额定转速开始，以每500r/min的步长依次降低发动机转速并进行发动机的活塞漏气量数值测试，直至发动机怠速，每次测试时间不少于30s。
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