[汽車之家 技術(shù)]  發(fā)動機(jī)臺架試驗是發(fā)動機(jī)研制階段中的重要一環(huán)，它不僅用來檢驗發(fā)動機(jī)整體以及相關(guān)零部件的可靠性，同時還用來驗證發(fā)動機(jī)的性能是否達(dá)到了最初的設(shè)計指標(biāo)，所以一臺發(fā)動機(jī)在成功量產(chǎn)前離不開大量的臺架試驗。

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　　此文借以展示的臺架試驗設(shè)備來自長安汽車發(fā)動機(jī)研發(fā)部門，雖然具體到每個廠商的臺架試驗室會略有不同，但是臺架試驗的目的、構(gòu)成、試驗方法等都大同小異。

● 臺架試驗的目的

　　按照臺架試驗的目的，可將臺架試驗分為性能試驗和可靠性試驗。其中性能試驗是為了評定發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及其它重要性能；可靠性試驗是通過對發(fā)動機(jī)及相關(guān)零部件施加各種負(fù)荷以考驗其可靠性。

　　應(yīng)該說，發(fā)動機(jī)臺架試驗可以為發(fā)動機(jī)及相關(guān)零部件提供測試、驗證以及改進(jìn)的技術(shù)支持。

● 臺架試驗對外界環(huán)境的要求  

　　所謂的臺架其實是一整套用于驗證發(fā)動機(jī)性能和可靠性的設(shè)備，由于在進(jìn)行臺架試驗時會產(chǎn)生很大的振動，而這種振動足以破壞機(jī)件和房屋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而對相應(yīng)的儀器儀表的正常工作造成影響。為了保證試驗工作的正常，就必須對試驗臺的基礎(chǔ)進(jìn)行減振和隔振處理，同時要避免試驗臺的基礎(chǔ)與發(fā)動機(jī)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，而且要將試驗臺基礎(chǔ)的振動控制在一定范圍內(nèi)。

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　　這個臺架試驗室的四周墻壁和屋頂都覆蓋了用于吸音降噪的特殊材料，這主要是為了減小試驗的噪音對試驗人員造成的疲勞傷害。而屋頂?shù)臒艄芤策M(jìn)行了相應(yīng)的保護(hù)，可以防止振動和噪音對其造成破壞。可見，臺架試驗所產(chǎn)生的“副產(chǎn)品”具有極大的破壞力。

● 發(fā)動機(jī)臺架的組成

　　通過上圖可以看到，臺架主要由測量控制系統(tǒng)、試驗對象（發(fā)動機(jī)或者相關(guān)零部件）以及相關(guān)的輔助系統(tǒng)構(gòu)成。測量控制系統(tǒng)主要就是測功機(jī)，通過它來讀取發(fā)動機(jī)的動力輸出數(shù)值，同時通過測量控制系統(tǒng)來對發(fā)動機(jī)施加相應(yīng)的負(fù)荷，包括交變應(yīng)力、交變熱負(fù)荷等來模擬發(fā)動機(jī)在實際狀況下可能遇到的情況，從而檢驗其可靠性。

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　　在進(jìn)行整機(jī)的臺架試驗時，發(fā)動機(jī)是沒有附帶水箱散熱器、油箱等部件的，所以就需要輔助系統(tǒng)來代替這些部件，使得發(fā)動機(jī)可以進(jìn)行完整的水循環(huán)、燃料系統(tǒng)的供應(yīng)等。

● 臺架試驗的方式

——兩種連接方式

　　在發(fā)動機(jī)與測量控制系統(tǒng)的連接上，存在著硬連接和軟連接兩種方式。所謂的硬連接是將未帶變速器的發(fā)動機(jī)的大飛輪直接連接到測功機(jī)上，這種連接方式在臺架試驗時可以直接傳達(dá)發(fā)動機(jī)的輸出功率，沒有變速器的機(jī)械損失，但是其無法模擬整車的使用環(huán)境。

　　而軟連接是將發(fā)動機(jī)與變速器裝配好后，再通過變速器輸出端與測功機(jī)相連。這是一種很方便地模擬整車環(huán)境的連接方式。這種方式是通過變速器來輸出動力，所以其功率有所損失，但它可以更準(zhǔn)確地模擬整車環(huán)境。由于是通過變速器連接測功機(jī)，所以發(fā)動機(jī)的輸出比較穩(wěn)定，且不會對測功機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動損傷。

——臺架試驗測試參數(shù) 

　　其實發(fā)動機(jī)臺架試驗最為重要的是獲取發(fā)動機(jī)運(yùn)行時的相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也就是測試參數(shù)，而獲取的方式就是借助安裝在發(fā)動機(jī)各個位置上的傳感器，最終通過數(shù)據(jù)的對比和分析來做出相應(yīng)的評判。

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　　相比量產(chǎn)發(fā)動機(jī)上的傳感器，臺架試驗中的傳感器要多得多，比如一個供油系統(tǒng)就要測試供油溫度、供油壓力、油軌壓力、油管壓力、噴油器針閥的升程、燃油消耗量等等。整個發(fā)動機(jī)需要測試的參數(shù)在四、五十項甚至更多。測試的參數(shù)越多，越能詳細(xì)了解發(fā)動機(jī)各個部分運(yùn)轉(zhuǎn)時的狀態(tài)，也可以更好地幫助研發(fā)人員了解產(chǎn)品，從而做出改進(jìn)和優(yōu)化。

　　除了常規(guī)的傳感器外，在臺架試驗中還會用到一些較為特殊的傳感器或者儀器，比如安裝在燃燒室內(nèi)的攝像頭可以記錄發(fā)動機(jī)噴油、點(diǎn)火、燃燒的情況，從而幫助設(shè)計人員對進(jìn)氣氣流、燃油噴射角度、活塞頂部的形狀等進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，而這種攝像頭必須能夠承受燃燒室內(nèi)高溫高壓的惡劣環(huán)境。下面的視頻就是借助這種攝像頭展示了發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)部的實際工作情況�！　�

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　　在參觀過程中，技術(shù)人員向我說到：臺架試驗中最重要的是測量設(shè)備的測試精度。雖然國內(nèi)也有一些企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)動機(jī)臺架試驗的設(shè)備，但是在精度上還難以和進(jìn)口設(shè)備相媲美，當(dāng)然還不能少了經(jīng)驗豐富的試驗人員。

　　隨著電子元器件和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機(jī)所要測試的參數(shù)種類以及采樣的頻率越來越多，這也就需要加強(qiáng)臺架試驗中數(shù)據(jù)的采集、分析以及處理的能力。如今臺架試驗也在使用現(xiàn)代化的通訊方式，比如總線系統(tǒng)的應(yīng)用，同時臺架試驗也在向著自動化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

總結(jié)：

　　可以看到，整個發(fā)動機(jī)臺架試驗所需要的設(shè)備以及對外部環(huán)境的要求是比較高的，而很多現(xiàn)實中難以遇到的情況都可以通過臺架試驗來進(jìn)行模擬，這樣就極大地拓展了對發(fā)動機(jī)性能和可靠性驗證的范圍。我認(rèn)為臺架試驗或許就像一面鏡子，透過它可以不斷地發(fā)現(xiàn)問題并加以優(yōu)化和改進(jìn)。（文/汽車之家 馮景毅）

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