发动机实验室（精选10篇）
发动机实验室 篇1
0 引言
随着现代交通运输业的快速发展, 汽车产业也在不断发展, 汽车的种类也在不断的改进, 对于发动机的要求也不断加大, 这就需要发动机不断地改进和更新。企业在发动机的研究中也应投入更大的技术手段, 其中发动机的台架试验能够使发动机在研发过程中避免很多的麻烦。在台架试验时发动机遇到的问题也能够有效地处理和改善。
1 台架试验的目的和作用
发动机台架试验的目的首先是能够熟练的掌握发动机试验的方法并且熟悉发动机的各项设备总结和整理各项数据, 绘制出关于这方面的曲线图, , 对于来来判断发动机的各项工作性能, 通过观察数据曲线图来分析出发动机的工作状况, 寻求最佳工作状况。
对于在发动机各种产品性能的各个阶段的试验、并且在试验时改进先进的技术来支持对于发动机试验室对于一个以生产发动机为主要产业的企业相当重要。
1) 对于一个企业新产品发动机开发研究并首次生产出来后, 台架试验对生产出来的样式机进行统一的检验, 对发动机研发起到关键性的作用, 能够有效的确定发动机的实际性能, 使得发动机能够较为准确的实现设计初期的所有需求, 这是台架试验的目的, 同时还要进行验证发动机各个零部件是否可靠, 并且通过台架试验来确定过程的真实性;
2) 下一步就是要对发动机的重要零部件来进行试验。对零部件的试验和对发动机的其它试验是一样重要的。发动机的工作性能是由发动机的主要零部件来决定的, 零部件的正常运行能够使发动机在工作时减少障碍的发生。在进行试验时对各个部件进行分析, 这个步骤的进行能够提高零部件的质量;
3) 接下来是对成型的发动机产品进行的试验。各类汽车个不相同, 对于发动机的性能和选择也不相同, 发动机都必须通过不断改进和技术的不断研发来探究出能够适应各种汽车的需求, 因此对成型的发动机产品进行的试验来改进各个技术不足之处, 使发动机更加完善, 这是一项非常重要的环节。
作用:为了使发动机适应于各种车辆, 所以对在发动机各种产品性能的各个阶段的试验、并且试验以及改进的技术支持对于发动机试验室对于一个以生产发动机为主要产业的企业相当重要。这样能够有效地判断发动机的各项性能。
2 台架试验的方法
1) 发动机试验设首先要有试验台装置;还需要一些辅助装置如通风系统和冷却系统等等;还要有制动测功装置—测功器;
2) 对于台架试验方法的要求相当重要;第一步是进气, 为了使进气更加顺利在进气时尽可能使用原车用的进气系统, 改变进气系统时应该注意进气管直径, 原车用中冷器压力降低等要求。第二步是排气, 排气时和进气时一样也尽可能使用原车用的排气系统, 保持指定的排气背压能够达到此效果。燃油输送在台架试验的过程中, 应该注意许多问题如在进油管中不能够有气泡;过量的燃油按照技术进行回流等;
3) 在对发动机的台架试验时主要是连接方式的不同。主要对软连接和硬链接这两种连接方式进行分析。
硬链接是在汽车发动机中比较常见的一种连接方式。在台架试验时发动机的飞轮通过连接盘等与测功机直接连接起来, 然后再进行台架试验。这种连接的好处就在于在试验时能直接传达发动机的输出。但这种连接方式也有缺点, 这种连接方式的缺点就是不能够模拟汽车周围的具体环境;但这种连接方式几乎适用于所有发动机机型的台架试验, 所以它的应用比较广泛。
还有一种连接方式是软链接, 软连接能够有效的对整车的环境进行真实的模拟, 进行连接的一种手段。软连接可以很好的填补硬连接的许多技术上的空缺。软连接的工艺是通过车辆中的变速器来输出动力, 因此对于发动机的功率进行改进, 软连接可以对整车的实际环境实施较为真实的模拟。对于台架试验中发动机的输出能够稳定的进行首先要通过对变速器进行连接测功机的, 软连接还能够使发动机的输出更加稳定, 在发动机的安装过程中能够起到很大的简化作用;还有就是在在安装到台架上时, 可直接采用车用悬挂来支撑, 没有像“硬连接”连接方式那样那样专门设计试验用的悬挂系统, 这样也能够极大的节省了设计成本。软连接方式也有它的不足之处, 前后驱的发动机变速器输出端将有很大的区别, 在发动机的试验台架中, 后驱式发动机一般只适应于软连接。
3 发动机台架试验时出现的问题和解决方法
1) 主要出现的问题有:发动机的活塞拉缸故障, 发动机的活塞相当于人体的消化系统, 是发动机的主要源泉。这方面出现故障, 能够导致发动机排温及水温偏高, 出水时断时续, 不能正常运行, 在台架实验时发动机会自动灭火, 还会导致机油压力表读数变小等;由于某些原因的发生, 在发动机可靠性的试验过程中, 水的内部压力降低到水的外部压力时发生汽化现象, 这就是水泵汽蚀现象;
2) 对于上述现象的解决措施主要有:对于发动机的活塞拉缸故障的解决的方法主要有;1) 采用滤清效率较高的空气滤清器进行滤清工作及保证装机环境的清洁度;2) 新发动机需要时间磨合, 在磨合期间柴油机要按照所需要的规定来进行, 磨合后应还应该更换机油;3) 加标准机油、柴油并注意温度等因素的影响;4) 柴油机在长时间不使用时不能够立即加热运转, 更不能立即使用等解决方法。对于水泵汽蚀现象, 可以在台架冷却水系统上安装水箱盖, 控制水压排气来改善汽蚀现象。
4 结论
发动机台架试验是一个比较复杂的过程, 这是对汽车发动机正常运作关键性台架试验, 发动机在台架试验时得到我们所需要的准确数据说明发动机已达到台架试验的成功, 高精度的试验设备和经验丰富的试验人员决定了所需要的准确数据。
参考文献
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[6]张敏敏.自动变速器液压控制系统建模与模型简化[D].上海交通大学, 2010.
发动机实验室 篇2
学院： 班级： 姓名： 学号：
一、实验目的
在发动机和总成拆装过程中，通过对实物的观察、分析、讨论、综合检验、装配、排故、考核，进一步熟悉和巩固发动机模块中所学的构造、诊断和维修等知识，并形成整体概念，熟悉发动机拆装步骤及主要零件的检验方法。
二、实验仪器
1、丰田8A发动机；
2、常用与专用工具；
3、各式量具。
三、实验内容
（一）8A发动机的拆卸：
1、拆下油底壳的放油螺丝，将发动机内的机油放出；
2、拆下各分缸高压线，拆下固定分电器的两颗螺栓，取下分电器总成；
3、拆下气门室盖上两条发动机曲轴箱通风管；
4、将发电机皮带防护罩拆下；
5、将水泵皮带轮的紧固螺栓松开，拆下发电机，取下发电机皮带；
6、拆下水泵的皮带轮；
7、拆下排气管下方与气缸盖相连的螺母；
8、拆下发动机的机油尺及松开水泵进水口；
9、拆下气门室盖上的螺钉与垫片，取下气门室盖；
10、拆下正时皮带上罩；
11、将排气凸轮轴前方的正时齿轮螺母松开；（但暂时不要拆下）
12、转动曲轴对一缸上止点记号，检查原有的安装的情况； 注意：曲轴皮带轮的记号与正时皮带罩的上止点记号，凸轮轴正时齿轮与排气凸轮轴承盖上的记号。
13、拆下正时皮带下罩的防尘橡胶片；
14、松开张紧轮的坚固螺栓，暂时将张紧轮推向前方固定，松开正时皮带；
15、拆下进气凸轮轴的第一道轴承盖，转动凸轮轴；
16、用一颗6×20×1的螺栓将进气凸轮上的付斜齿轮与主斜齿轮相连；
17、拆下进气与排气凸轮轴的各个轴承盖；
注意：拆卸轴承盖时应注意保持整个凸轮轴的平衡，故同时松开每个轴承盖上的螺栓；拆卸双头螺栓使用10＃套筒＋棘轮扳手，拆卸单头螺栓则使用10＃丁字杆；
18、依次取下各个气门挺杆；
注意：每一个挺杆都不能够搞乱，各气门挺杆顶端有不同厚度调整气门脚间隙垫片。
19、将气缸盖的螺钉按一定的次序松开，并取下； 20、将气缸盖取下，同时取下气缸垫；
21、通过翻转架将发动机翻转180；
22、将油底壳拆下，并拆下机油集滤器；
23、将曲轴前端固定曲轴皮轮上的大螺母拆下，取下皮带轮；
24、拆下正时皮带下罩（1号皮带罩），取下张紧轮及正时皮带；
注意：正时皮带不要碰到油污；
25、拆下曲轴前端盖与机油泵；
26、拆下飞轮、曲轴后端盖及后盖板；
27、拆下连杆大头的连杆轴承盖；逐缸将连杆与活塞取下；
注意：拆下活塞时应观察活塞或连杆上有无记号，若无则应做记号；
28、拆下曲轴主轴承盖及轴瓦取下曲轴；（注意不要搞乱各道上、下轴瓦）
29、解体完毕。
（二）8A发动机的安装
1、将发动机的缸体内外清洗干净，并清通各油道；
2、将发动机的各种零件及安装发动机的工具及工作场地清洗干净；
3、安装各道曲轴的主轴径轴承，将干净清洁的机油涂在各道轴承工作面上；
4、将曲轴安放入缸体中，并在各道主轴径上再涂一些清洁的机油；
5、安装各道曲轴的主轴径轴承盖，并安装曲轴的径向止推片；
6、将各道轴承盖按一定的顺序与上紧的力矩依次上紧；
7、当上到最后一次时应当每上紧一道就转动曲轴一圈；
8、检查前、后端盖的油封情况；（必要时对其更换）
9、安装曲轴的前端盖、后端盖与后盖板；上紧时应当注意上紧的力矩；
10、安装飞轮到曲轴的后端，按一定的力矩与顺序上紧；
11、用干净清洁的机油涂在将要安装的气缸壁与该缸相应的活塞及曲轴的连杆轴径上；
12、检查、调整各道活塞环的开口方向；、转动曲轴到一、四缸的下止点，将活塞安装到相应的气缸中；
14、将该缸的连杆轴承盖与连杆相连，并按一定的力矩将之分次上紧；
15、依次安装各活塞到相应的气缸中；
16、安装机油集滤器、并按一定的力矩上紧；
17、安装油底壳按一定的力矩与顺序上紧油底壳螺栓，紧固放油螺栓(44Nm)；
18、通过发动机翻转架将发动机翻转180，之后安装气缸垫；
19、转动曲轴将一、四缸转到上止点的位置，安装已经安装完毕的气缸盖总成；
20、将各气缸盖螺栓放入相应的螺栓孔中；
21、将缸盖螺栓由中间向两边分三次上紧；
22、在各个气门挺杆表面涂上干净清洁的机油后将之依次放入相应的气门挺杆座中；
23、在进、排气凸轮轴轴承座上涂上干净清洁的机油，并将两条凸轮轴放入相应的轴承座内；
24、将两条凸轮轴的轴承盖依次放入相应的轴承座内；
25、依次将各道轴承盖上紧；
26、将进气凸轮轴斜齿轮上的维修螺栓取下；
27、安装进气凸轮轴的第一道轴承盖；（上紧力矩为13 Nm）
28、转动凸轮轴使排气凸轮轴的正时齿轮上的孔与第一道排气凸轮轴轴承盖上的记号对正；
29、转动曲轴使曲轴前端正时齿轮上的记号与气缸体上的记号对正； 30、安装正时皮带张紧轮与弹簧，这时先将张紧轮向尽量左边做暂时固定；
31、安装曲轴前端正时齿轮及正时皮带，紧固张紧轮固定螺栓；
32、安装正时皮带的导片；
33、安装正时皮带下罩（1号正时皮带罩），安装曲轴前端皮带轮；
34、安装正时皮带中罩（2号正时皮带罩）、上罩（3号正时皮带罩）；
35、安装气门室盖总成，连接两条曲轴箱通风管；
36、安装分电器总成，安装分缸高压线；
37、连接气缸盖与水泵的进水管，安装并固定机油尺；
38、连接排气管支撑与气缸体的连接螺栓；
39、安装水泵皮带轮；（此时先不必将之上紧）
40、安装发电机，调整皮带的松紧度之后进行固定，再上紧水泵的皮带轮；
41、安装发动机的防护罩；
42、加注机油，检查调整油面高度；
四、实验心得
发动机实验室 篇3
关键词：电控发动机 实验台 故障码 数据流
中图分类号：U467.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0083-01
随着我国汽车保有量的增加以及受能源、生态环境等条件的制约，双燃料汽车的研究与应用得到了社会广泛的认可。然而双燃料汽车电控系统的维修人员却少之又少。并且国内尚无此类可供学校及社会各类人员的学习和技能培训的实验台，基于此情况，该实验台的设计与研发的结果与实际的双燃料汽车的检测数据相符合，减少学习难度，使之更好地服务于教学研究和生产实践活动。
1 双燃料电控发动机实验台的设计
1.1 双燃料电控发动机实验台（以下简称实验台）的功能
实验台具备以下功能：能够对双燃料电控发动机的结构、工作原理和外观特征有直观的认识；演示发动机正常、异常工作的状态；可通过汽车诊断仪检测电脑和传感器的控制和输入信号；可以根据需要来设置电控系统的各种故障，并且进行全程模拟和演示故障排除与诊断流程。该实验台不仅可以作为高校一线实训教学、汽车维修职业培训的操作仪器，也可以作为汽车类职业技能鉴定考评设备。
1.2 实验台的检测功能
（1）发动机电控系统故障的模拟。以一汽大众汽车所提供的最为常见的故障现象为例，将所有的执行器、传感器、电子元件等实施人工控制，通过改变电子的控制信号（电阻、电流或电压值）对汽车线束的开关进行控制，从而与实际发动机故障相吻合，实现教学环境与现实工作环境的零距离接轨。
（2）设置OBD-Ⅱ诊断接口，可使用各种汽车电脑诊断仪进行发动机电控系统故障码的读取与删除、电脑编码、基础设定和动、静态数据流的分析。设有电子控制系统各种常见故障的预设单元，其功能为检测故障并且反应至各电控单元、执行器及传感器等。通过对电控系统动、静态数据流的提取，来实现故障诊断分析功能，在此基础上进行教学分析。在不破坏连接线路和不影响各传感器与执行器正常工作的基础上，可在线测量主要元件的电压值、电流值、电阻值。实现对各传感器、执行器等电子元件信号波形的采集。将采集到的数据与标准波形比较，可以直观地对故障波形与标准波形进行区别，从而提高学生对于波形的分析能力。
（3）实验台线路连接功能。参照所研究的车型电路图，将电控系统的所需线路全部连接到实验台的面板上，在面板上引出检测插孔。根据电路图来设计和连接实验台上的线路，电源、搭铁、传感器、执行器等线路以不同颜色的导线色来表示。
（4）实验台教学演示功能。为了使学生更加清楚地了解各种电控元件的安装位置，可进行汽车电控构造方面的教学。使用实验台演示教学真实反映了双燃料发动机电控系统的组成及控制过程，并且实现了在线的动态测试。通过汽车电脑诊断仪实现人机对话，所获得的数据可以直观地看到发动机的点火系统和油汽供给系统的状态，从而使学生更好的掌握了发电机系统的组成和工作状态，促进了师生的沟通交流，提升了教学质量和效果。
2 实验台的整体方案设计
实验台根据教学需求将总体结构分为台架、控制面板。具体方案设计如下。
（1）将发动机设计成可移动式台架的一部分。台架包括发动机部分和实验台的控制箱部分，为了方便组装，两者之间采用断开式接头进行线路连接。台架框架采用方形钢焊接而成，实验台控制箱部分采用整体冲压，保证了箱体的美观和结构强度。为了保证实验台的可拆装性，台架制成可翻转的形式，采用1∶60的手动蜗轮蜗杆机构的减速机。台架可根据实际需要将发动机、储气罐、蓄电池、油箱、水箱等部件安装在最合理的位置上，遵循结构紧凑、简洁的设计理念。台架和控制箱采用万向自锁脚轮活动灵活，并带有自锁装置；框架和箱体表面喷涂金属漆处理。
（2）实验台操作控制面板的设计。实验台操作控制面板主要设置有在线检测区、信号指示区、故障诊断区等。信号指示区设计在控制面板的中间位置，查看系统的工作信息和状态较为方便；在线监测区在实验台箱体内侧；本实验台侧重于实践教学应用，所以配备了实验指导书和电路图，传感器和电脑的连接原理简单明了，可以使学生很快就能明白电器线路的工作原理，然后依据标准电路图自己动手进行电路连线。将故障开关串联到各传感器和ECU的线路中，开关合上时发动机进入工作状态，将开关断开可以模拟执行器工作不良、电源线断路或接地不良、各传感器信号丢失等故障现象。
3 实验台的技术特点
实验台采用捷达ATK发动机作为主机，因为该发动机的电控技术非常成熟，为满足教学需求，该实验台由发动机、电路检测控制箱、汽油和燃气供给系统、电子防盗系统、冷却系统、起动装置、充放电装置、换气装置、电控动力系统（包括执行器、传感器、原车电脑等）、发动机的显示系统（充电、转速、水温、燃油、机油、真空压力表、燃气压力指示表、燃油压力指示表、电压监测表）等组成。故障区域设置了二十余种的线路故障，教师可随意的设置任一种线路故障，学生也可运用各种诊断仪器或仪表，连接控制箱面板上的相关插孔排除故障；可通过OBD-Ⅱ专用诊断接口实现对控制单元（发动机原车电脑和燃气控制电脑）的读码、清码、编码、读取动静态数据流、传感器信号模拟、执行器强制工作等多項功能。实验台的研究与开发为在校学生实践操作、社会汽车维修技术培训获得真实的数据流分析和故障分析，提供了便利的学习平台。
总之，自行研制的教学设备在教学过程中有诸多的益处：第一，自行研制的教学设备与市场上的设备相比，可以减少学校经费支出，为勤俭办学作出表率作用；第二，自行研制可以充分调动教师的积极性和动手能力，全面提高专业教师的业务能力，打造出一支教、学、做、研一体化的教师队伍；第三，由于学生的融入，既能培养学生严谨的科研态度又能增强其工程实践能力，体现了我校“应用为本，学以致用”的办学理念。
参考文献
[1]解梅，黄银娣，张振军.电控发动机故障模拟试验台的设计与实验研究[J].汽车电器，2005（7）：52-54.
[2]于春鹏，李涵武，鲍宇.丰田5A-FE型电控发动机实验台设计[J].应用科技，2008（2）：45-48.
发动机气门温度场的实验测量 篇4
发动机的气门是发动机工作时的重要组成部件,也是确保发动机动力性、可靠性、环保性的重要零部件之一。在发动机完成吸气、压缩、做功、排气的整个周期中,气门在承担着进气、排气、密封功能作用的同时,长期处于高温、高压等恶劣工作环境中。为保证发动机的质量,确保发动机气门选材的可行性,需要了解缸内的工作环境,掌握气门的受热温度场,也为新开发机型的气门设计提供一定的参考依据。
2 温度场实验
选用可淬硬的钢制作温度场实验用气门,经过合理的工艺淬火后,在一定范围内,随着回火温度的升高,其硬度降低,回火温度与其硬度呈一一对应关系且单调递减。根据以上马氏体耐热钢的这一特性,将经过淬火后的试样若干,分别采用不同的温度回火,经淬火+回火后的试样测试硬度,可以得到温度—硬度“标准曲线”。
用同种材料做成测温气门经相同的淬火工艺,低温回火后再经台架试验,由于气门各个部位的工作环境不一样,温度也不一样,因此反映出来的硬度也不一样。通过测试气门各个部位的硬度,再对比温度—硬度“标准曲线”,可分析出气门各个部位相应的温度,也可以得出整个台架测温气门的温度分布状况,即“气门温度场”。
2.1 试验用测温气门材料及热处理工艺
本试验选用5Cr8Si2作为排气门温度场试验气门材料,热处理工艺:淬火温度为1030℃,回火温度为300℃。
本试验选用40Cr作为进气门温度场试验气门材料,热处理工艺:淬火温度为870℃,回火温度为150℃。
2.2 回火温度—硬度“标准曲线”
(1)5Cr8Si2“标准曲线”的回火温度从320℃,每隔20℃作为一个试验温度点,一直到820℃,回火时间为2 h。
测试的硬度为维氏硬度,其载荷为500 g。
每个温度点采用3个试样,每个试样测试3个硬度值,每个温度点对应的硬度值为3个试样的7个硬度值的平均值(去掉最大值和最小值)。
5Cr8Si2回火温度—硬度“标准曲线”如图1所示。
(2) 40Cr“标准曲线”的回火温度从160℃,每隔20℃作为一个试验温度点,一直到640℃,回火时间为2 h。
测试的硬度为维氏硬度,其载荷为500g。
每个温度点采用3个试样,每个试样测试3个硬度值,每个温度点对应的硬度值为3个试样的7个硬度值的平均值(去掉最大值和最小值)。
40Cr回火温度—硬度“标准曲线”如图2所示。
2.3 试验条件
试验时,将发动机的出水温度控制在90+2℃,机油温度小于140℃。进、排气门最高温度通常分别出现在最大功率和最大扭矩时,因此测温气门在发动机上应分别按表1中的2种循环方式各运行一次发动机运行的实验程序。
2.4 试验件气门硬度检测位置
温度场试验件气门硬度检测位置如图3、图4所示。
3 实验结果
通过温度场试验,在发动机耐久试验中,对进、排气门各个部位的实时工作温度及温度分布进行分析,进、排气门各8只,其编号均分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。
排气门温度场实验结果分布示意图如图5所示,图5中A区域为燃烧面中心部位,B区域为锥面部位,C区域为盘颈部表面,D区域为轴向中心部位,具体数据见表2 (注:测温精度为±20℃)。
进气门温度场实验结果分布示意图如图6,示意图中A区域为燃烧面中心部位,B区域为锥面部位,具体数据见表3(注:测温精度为±20℃)。
4 结论
采用整体硬度法测试某机型发动机各缸进、排气温度分布情况后,得到的主要结论如下。
(1)8支排气门各部位承受的温度基本一致,说明该发动机各缸受热均匀。排气门温度为500～750℃,其中各排气门的最高温度主要在2个部位,一个是在排气门盘颈部表面,距燃烧面的距离为14～19mm;一个是轴向中心,距燃烧面的距离为12～17mm。
(2) 8支进气门各部位承受的温度基本一致,说明该发动机各缸受热均匀,进气门温度为200～300℃。
结合此测量数值,不仅可对已使用的气门材料进行评估及分析,也可以为后续的新产品开发提供数据支持,以实现最佳性价比的气门材料选择或气门技术。
参考文献
[1]许勇静,张智.柴油机气门温度的实验测量[J].航海工程,2007(8):79-82.
发动机实验室 篇5
构造
实验指导书
太原理工大学机械工程学院
前 言
在《汽车工程概论》课程的教学中安排相应的实验内容，是学习汽车构造不可缺少的重要教学环节。实验环节与课堂讲授环节密切配合，能够帮助学生进一步掌握汽车的基本构造以及工作原理等有关内容，共同完成教学大纲所规定的教学内容。
实验环节主要是针对各种典型汽车底盘、发动机等机构的实物和模型进行现场教学。通过实验教学，使学生对汽车整体、汽车发动机以及汽车上的各大系统、机构、装置、部件建立起较强的立体感；使学生更深刻地掌握其工作原理。此外还可以培养学生的动手能力的目的。为学生进行后续课程的学习打下良好的基础。
实验前，学生应认真阅读实验指导书，了解实验的目的、内容、安排及要求，完成报告中的预习部分。实验中，学生应按照实验计划编组固定，在实验过程中认真执行实验任务。
实验结束时，按要求完成一份实验报告，实验报告应反映实验过程中的学习内容和体会，并于交于指导教师。
目 录
实验一 整车认识实验.............................................1 实验二 发动机曲柄连杆机构的构造.................................1 实验三 发动机配气机构的构造.....................................2 实验四 实验五 实验六 实验七
汽油机、柴油机供给系的构造...............................2 进、排气系统的构造.......................................3 发动机冷却系的构造.......................................4 发动机润滑系的构造.......................................4
实验一 整车认识实验
一．实验目的
对典型汽车进行观察与分析，初步掌握汽车的基本组成，并熟悉各部件的组成与结构特点。从而对汽车有个整体认识。二．实验设备
解放汽车CA10B。三．实验内容、步骤
1）了解汽车的组成、工作原理、结构特点及主要性能。2）观察研究由教师讲解各种车辆的组成、性能。四．实验报告
1）简述汽车由哪几部分组成。2）目前，我国汽车是如何分类的。
实验二 发动机曲柄连杆机构的构造
一．实验目的
对典型发动机的曲柄连杆机构和发动机机体零件进行观察、分析与研究，熟悉曲柄连杆机构的组成与结构特点。二．实验设备
典型汽油机；各种类型曲柄连杆机构的总成、零部件实物。三.实验内容、步骤
1）了解汽油发动机曲柄连杆机构和配气机构的组成、工作原理、结构特点及其机件的性能。
2）观察发动机的曲柄连杆机构。
3）观察并分析不同型号汽油机的曲柄连杆机构的组成与各零部件的结构特点。
(1)机体组零件的总体布置、结构特点。
(2)气不缸体结构形式的种类和结构特点。(3)不同类型燃烧室的组成和结构特点。
(4)活塞连杆组的组成，各部分的功用、型式和结构特点。
(5)连杆小头、活塞销和活塞销座间的固定方法。
(6)比较不同型号发动机活塞环的类型、数量和断面形状。(7)曲轴各部分的作用和结构特点。
(8)连杆轴承和主轴承的类型、数量、结构特点、定位方法和紧固方式。(9)曲轴与飞轮的连接方法，飞轮上各记号的意义。四．实验报告
1）简述实验室中你所观察的一台汽油机曲柄连杆组的结构特点。2）曲柄连杆机构的组成和功用是什么。
实验三 发动机配气机构的构造
一．实验目的
对典型的配气系统的进行观察、分析、研究，要求学生熟悉典型换气系统的布置及其零件的构造特点。二．实验设备
典型汽油机，配气机构的总成、零部件实物。三．实验内容、步骤
1）观察研究，熟悉配气机构气门的不同布置结构，熟悉各种布置方式的特点。
2）研究四行程发动机顶置式配气机构的构造特点，作用原理。
3）究各种进排气门、气门弹簧、气门导管、摇臂、推杆挺柱、凸轮轴、正时齿轮、正时链轮、运动链等零件的功用、形式、构造及其特点。四．实验报告
1）说明汽油机每完成一个工作循环，配气机构是如何工作的。2）配气机构的组成和功用是什么？为何进气门和排气门大小不一样。
实验四 汽油机、柴油机供给系的构造
一．实验目的
通过对各种典型汽油机、柴油机和分析研究，喷油器和输油泵的拆装和分析研究，要求学生熟悉汽油机、柴油机供给系的构造，工作原理。二．实验设备
各种典型汽油机、柴油机供给系实物及教具。三．实验内容、步骤
1）汽油机供给系
(1)分析研究汽油机供给系的组成装置，及各装置的作用。(2)分析电控汽油喷射系统的组成和工作原理。2）柴油机供给系
(1)分析研究各种类型喷油器，特别是针阀偶件的结构与工作原理；了解喷油器是怎样建立喷油压力并使燃油雾化的。
(2)观察分析柱塞式喷油泵的构造，根据其工作原理，着重弄清楚喷油泵是如何实现工作任务的。四．实验报告
1．简要说明喷油器的工作原理，它是如何保证喷油压力和喷雾质量的。
2，说明电控汽油喷射系统是如何工作的。
实验五 进、排气系统的构造
一．实验目的
对安装在发动机外部的进、排气系统观察、研究，熟悉进、排气系统的组成，各部分构造特点。了解发动机外部的废气净化装置的主要组成和功用。二．实验设备
各种典型汽油机、柴油机供给系实物及教具。三．实验内容、步骤
1）观察发动机外部进、排气系统的总体布置。2）注意观察发动机上进、排气歧管的布置。四．实验报告
1）说明进、排气系统工作原理。
2）分析发动机的进、排气排气歧管的布置。
实验六 发动机冷却系的构造
一．实验目的
通过对发动机冷却系的观察、研究、熟悉冷却系的组成，掌握各部分构造特点和各种不同情况下的循环路线。观察水箱盖，了解其结构和原理。分析大、小循环的工作线路。二．实验设备
解放汽车CA10B。三．实验内容、步骤
1）观察不同水冷却系的总体布置及结构特点。2）观察不同形式散热器的构造特点。
3）了解水泵的构造、进出水口的布置以及水泵密封装置的密封原理、结构特点。
4）观察风扇构造，风冷式发动机冷却系特点。四．实验报告
1）说明发动机冷却系冷却水的循环路线。2）发动机过冷、过热有何危害。3）简述发动机温度调节方法。
实验七 发动机润滑系的构造
一．实验目的
通过对发动机润滑系的观察、研究，熟悉润滑系的组成，各部分构造特点和各种不同情况下的循环路线。了解润滑系各阀门的调整部位。二．实验设备
润滑系各零、部件的实物及教具。三．实验内容、步骤
1）观察发动机润滑系的油路及各部件的总体布置。
2）观察机油泵、滤清器、散热器的进、出油道；研究各主要零件的润滑方及润滑油的通路。
四．实验报告
发动机实验室 篇6
关键词：发动机,排气噪声,计算机仿真,噪声测量,隔声罩
0 引言
噪声是当今世界重要的污染源之一, 随着汽车产量和保有量的不断增加, 车辆噪声已成为城市里最主要的噪声污染源。汽车噪声是一个包含各种不同性质噪声的综合噪声, 其中排气噪声对整车噪声的贡献较大。研究发动机排气噪声对降低发动机噪声乃至汽车整车噪声都具有重要的意义。
目前研究发动机排气噪声一般都是采用计算机模拟仿真与实验相结合的方式, 采用计算机仿真技术可以解决实际实验难以解决的问题, 降低成本, 缩短周期, 为设计提供理论依据。实验与仿真相结合可以提高模型精度, 提高模型预测的可信度。在发动机进排气噪声模拟仿真方面, GT-Power软件发挥着重要的作用[1,2,3,4,5,6]。
本文研究的发动机纯排气噪声是指隔离了背景噪声 (为表述方便, 将单纯的排气噪声之外的所有噪声统称为背景噪声) 后得到的发动机排气噪声, 下文提到的排气噪声均指发动机的纯排气噪声。研究对象是某汽车公司生产的2.4L四缸四冲程汽油机。用GT-Power软件建立该汽油机的整机模型, 同时利用自行设计的圆柱形隔声罩在普通实验室的条件下对发动机排气噪声进行测量, 最后对计算结果和实验数据进行对比和分析, 获得了较为理想的结果。
1 仿真模型建立
利用GT-Power软件对发动机进行建模分析时, 首先需要对发动机进行分析并收集相关数据和信息, 将复杂的实际发动机分解成若干个子系统, 在GT-Power中建立相应的模型;在建立模型的同时, 将收集到的相关数据和信息输入到相应的模块中;最后利用初步建立的模型进行模拟计算, 求出模型的输出结果, 并通过实验来调整模型参数, 优化模型设置, 从而提高模型精度。软件仿真流程如图1所示。
1.1 发动机整机建模
用GT-Power软件建立的整机模型主要包括进气系统模型、排气系统模型和燃烧模型。由于发动机进排气系统的复杂性, 为了提高模型的精度, 采用GT-Power中的子模块Discretizer对空气滤清器以外的进气系统和消声器以外的排气系统进行建模, 而空气滤清器和消声器则采用GT-Power中的另一个子模块Muffler进行建模。燃烧模型采用的是GT-Power中的非预测模型EngCylCombprofile。首先, 通过实验测量得到缸压数据, 利用GT-Power中的EngHeatRel模型计算出放热率曲线, 然后再将该放热率曲线导入燃烧模型中, 由此获得的燃烧模型较为精确。另外, 由于实验是将传声器放置于隔声罩中进行噪声测量的, 所以在模型中相应地增加了一个麦克风模型。
1.2 模型标定
发动机模型建立后, 在进行噪声预测之前, 必须通过发动机台架试验对模型进行标定。标定的过程就是通过实验不断调整模型参数, 优化模型设置。本文试验工况为外特性工况, 整机模型由进气系统模型、排气系统模型和燃烧模型组成, 故选取进气空气流量、排气背压、功率、扭矩和燃油消耗率等外特性实验数据, 从进气、排气和燃烧三个方面对整机模型进行标定, 标定的最终结果如图2所示。
从图2可以看出, 仿真计算的进气空气流量、排气背压、功率、扭矩和燃油消耗率的结果和实验结果基本一致。通过对仿真和试验结果的对比计算可知, 误差都在5%以内, 这说明标定后的模型具有足够的精度, 可以用于对排气噪声的预测。
2 排气噪声测量
笔得是在普通实验室条件下进行发动机排气噪声的测量实验的, 为隔离背景噪声, 专门设计了一个圆柱形隔声罩。
2.1 隔声罩设计
隔声罩一端封闭、一端敞开, 排气管插入的一端用隔声材料和隔振材料封闭, 以隔离发动机机体方向传来的噪声和振动, 另一端敞开以保持排气畅通。罩内壁使用多孔松散材料, 同时罩内壁与设备之间留有较大的空间, 以免发生耦合共振, 隔声罩结构如图3所示。根据局部敞开型隔声罩插入损失的计算方法[7], 计算得到本文设计的隔声罩的插入损失为11.2dB (A) , 通过隔声罩隔声效果评估实验得到的隔声罩插入损失为11.1dB (A) , 则隔声罩的插入损失大于10dB (A) , 说明设计的隔声罩满足噪声测量的要求[8], 可以用于噪声测量实验。
2.2 实验装置及测量结果
实验用发动机为四缸四冲程水冷式电喷汽油机, 具体参数见表1。噪声测量及分析设备主要有HS6288B型噪声频谱分析仪、CW160电涡流测功机和计算机等。
测量方案如图4所示, 将传声器置于隔声罩内, 按GB/T4759-1995的要求, 传声器的位置距离排气口0.5m, 与排气口成45°夹角并指向排气口, 测点距地面高度为1.5m。为保证每次测量时传声器位置不变而在测量点处作了标记, 即图4中的标记位置。
噪声测量时的发动机工况均为外特性工况。测量时, 将发动机油门开到最大, 分别将转速稳定在5500r/min、4500r/min、3500r/min、2500r/min和1500r/min上对排气噪声进行测量, 同时记录下发动机的性能参数, 其中5500r/min为额定功率转速, 3500r/min为最大扭矩转速。噪声测量过程如下:首先测量噪声的A计权声压级, 然后再依次测量中心频率分别为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz和8000Hz的倍频程的A计权声压级, 每个倍频程的测量定时均为1min, 测量时汽油机处于稳定热状态。测量结果如图5所示。图5中, AP表示的是噪声的A计权声压级。
3 仿真计算与实验数据对比分析
在相同工况下获得的不同转速下排气噪声倍频程频谱及A计权声压级的仿真计算结果和实验结果如图6、图7所示。噪声倍频程频谱的仿真结果与实验结果比较一致, 只在很少几个频段上有较大的差别, 而且基本上都集中在中心频率为31.5Hz的频带内, 该频段的实验值明显大于仿真计算值。在对隔声罩隔声效果的测试中发现, 隔声罩在中心频率为31.5Hz的频带内的隔声量很小, 几乎为零, 没有消声效果 (图8) , 其原因是隔声罩和声波在该频段部分产生了共振。A计权声压级仿真结果和实验结果较一致, 噪声强度随转速的变化趋势一致。在噪声测量实验中, 附近障碍物对声波的反射及隔声罩中由于气流运动产生的再生噪声均对测量结果有一定的影响。GT-Power没有考虑复杂的内部三维声场结构, 其本身的计算精度存在一定的缺陷, 这也是导致计算值与实验数据产生误差的原因之一。另外, 由于GT-Power软件本身的局限性, 仿真模型只能计算到中心频率为4000Hz的频带, 对于中心频率为8000Hz频带内的噪声则无法进行计算, 不过从本文的噪声测量实验结果可以看出 (图5) , 中心频率为8000Hz频带内的噪声对整体噪声强度贡献较小。
通过仿真计算结果和实验结果, 我们可以得出结论:本文基于GT-Power软件所建立的发动机整机模型具有足够的精度, 可以用来对发动机排气噪声进行预测分析。
4 排气噪声规律分析
当发动机转速较低时, 基频噪声频率较低, 此时气流流速也较低, 摩擦噪声、紊流噪声、喷注噪声及冲击噪声等都较小, 因此发动机在低转速时的排气噪声主要为基频噪声和气柱共振噪声, 高频噪声的强度较小[9]。1500r/min和2500r/min这两个转速下的基频分别为50Hz和83Hz, 都在中心频率为63Hz的频段内, 因而这两个转速下噪声峰值会出现在63Hz中心频率处, 如图6所示。气柱共振噪声通常出现在1000Hz以下的频段内其频率fl只取决于排气管长度及排气管中的声速, 即
fl= (2N-1) c/ (4l) N=1, 2, …
式中, l为气柱长度, m;c为排气管中声速, m/s。
实验中转速为1500r/min时发动机的气柱共振噪声频率fl=16.9 (2N-1) Hz。当N=2时, 气柱共振频率为50.7Hz, 与1500r/min的基频产生共振, 导致1500r/min的噪声峰值高于2500r/min的噪声峰值。
从发动机排气噪声仿真结果和实验结果来看, 转速为1500～2500r/min时, 排气噪声均较小, 然后随着转速的上升噪声明显增大, 125Hz以上频率的中高频噪声在排气噪声中所占的比例明显增大。因此, 在进行发动机的排气噪声控制时, 应首先减小发动机高速时的排气噪声。
5 结论
(1) 本文基于GT-Power软件建立的发动机整机模型在排气噪声预测方面具有足够的精度, 可以用来对发动机排气噪声进行预测分析。
(2) 发动机在低转速时的排气噪声主要为基频噪声和气柱共振噪声, 1500r/min和2500r/min这两个转速下的噪声峰值出现在63Hz低频段处, 而且1500r/min时的噪声峰值大于2500r/min时的噪声峰值。
(3) 随着发动机转速的升高, 发动机排气噪声峰值向中高频转移, 中高频噪声所占比例也加大, 使得发动机排气噪声强度增加。因此, 在进行发动机的排气噪声控制时, 应首先减小发动机高速时的排气噪声。
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[8]国家技术监督局.GB/T4759-1995内燃机排气消声器测量方法[S].北京:中国标准出版社, 1995.
发动机实验室 篇7
所谓乙醇汽油,就是在汽油中添加一定比例的乙醇作为汽车的燃料。不同国家乙醇汽油中乙醇的加入量不同,我国乙醇汽油中乙醇的添加量是10%。汽车使用乙醇含量较低的乙醇汽油时不需要对发动机进行任何改造,而使用高比例乙醇汽油(如含乙醇85%的乙醇汽油)时,则需要专门的乙醇燃料发动机。
1 实验方法及分析
1.1 实验方法
按照国家标淮QC/T524-1999《汽车发动机性能试验方法》,采取对比试验方法,比较了不同乙醇掺烧比下发动机的性能,并与原汽油机性能进行对比。
1.2 实验工具
主要测量仪器有FCM-05瞬态油耗测量仪、CWK-6003负荷转速测量仪、CW-260电涡流测功机和FGA-4100排气分析仪。试验油品采用93#普通无铅汽油和95%工业乙醇。
1.3 实验分析
1.3.1 动力性:
在节气门全开、低转速下,随乙醇含量增加,发动机最大转矩和功率有所下降,但下降幅度不大。当发动机转速为2000rpm,掺醇比为E10、E20、E30和E40时,发动机的最大转矩比原机降低了约3.18%、3.46%、4.46%和6.28%;发动机最大功率分别比原机降低了约3.04%、3.48%、4.78%和8.26%。低转速时进气节流减小,乙醇含氧优势不明显,同时乙醇汽化潜热比汽油燃料大,结果导致着火过程中滞燃期延长,火焰温度降低,并且乙醇的热值低于汽油,故在低速时混合燃料的转矩和功率有所降低。
1.3.2 经济性:
实验考察了乙醇体积分数对发动机经济性影响,得出:燃用混合燃料时其耗油率增加较多,这是因为乙醇的热值低于无铅汽油,在发动机动力输出功率不变时需要燃烧更多燃料,并不是燃烧热效率恶化。在中小负荷时油耗率增加较大,而大负荷时油耗率增加幅有所下降。这是因为在中小负荷时,过量空气系数在1左右,乙醇含氧优势、促燃作用不明显;在高负荷时,发动机提供浓混合气,乙醇的自含氧量会使乙醇汽油的燃烧比无铅汽油更为充分,从而减小了油耗率增加。
1.3.3 排放性:
实验比较了转速在4200rpm时随负荷变化,发动机未燃HC、CO和NOx的排放性。
在整个负荷范围内,燃用93#汽油时HC排放高于燃用其它混合燃料,随着乙醇的增加,各种负荷下的HC排放均有明显降低,由此可知,加入乙醇可以改善燃烧,使尾气中的HC含量大幅度降低。
在中小负荷时,过量空气系数基本保持在1左右,加之醇类燃料的C/H小于汽油,汽化潜热大于汽油,有利于混合气的充分燃烧,使得各种燃料的CO排放都不高,趋势比较平稳。在大负荷时,各种燃料的CO排放都大幅增加,这是因为在高负荷时为了输出较大功率而增加喷油量形成了浓混合气,过量空气系数小于1,这使CO的排放开始上升。随着掺烧乙醇比的增加,CO排放有明显改善,这是由于醇类燃料自携氧有助于充分燃烧。
NOx生成的条件为高温、富氧和高温持续时间。乙醇汽化潜热约为汽油的2.92倍,添加乙醇后,发动机进气温度较低,缸内最高燃烧温度下降,从而抑制了NOx的生成量;随功率增加,乙醇的加入使滞燃期延长,NOx的生成量有所增加,但NOx的排放值远低于原机。
2 实验结果
应用模糊综合评价原理,采用表征发动机动力特性的转矩、表征排放特性的NOx、HC、CO和表征经济性的燃油消耗率为评价指标,对发动机特性进行综合评价。
采用打分法确定评价指标权重,分数为1、2、3三级。以两种不同的评价指标相对发动机性能的重要性而言进行相对比较,当一种指标对发动机性能相比另一种指标较重要的给3分,同样重要的给2分,不太重要的给1分,不重要的给0分。各项评价指标的权重分别为转矩0.30、NOx0.15、HC0.15、C00.15、油耗0.25。
根据前文,得出指标评价矩阵和权重。计算出各项指标的评价值,可计算出3000rpm时燃料的综合评价值B3000分别是0.330、0.449、0.517、0.549、0.519。同理可求出4200rpm时燃料的综合评价值B4200分别是0.324、0.425、0.593、0.550、0.573。
将B3000和B4200相加可得到两种转速下的综合评价值B=(0.654,0.873,1.110,1.099,1.092)。计算结果表明E20的综合评价值最高,表明E20在本试验发动机上的应用综合效果最好。
3 结论
3.1 在节气门全开、低转速下,随掺醉比增加,发动机最大转矩和功率有所下降;在高转速下,随掺醇比增加,发动机最大转矩和功率有所上升,变化幅度不大。
3.2 对比了发动机在4200rpm时随负荷变化的排放特性,结果显示掺烧乙醇会减少HC、CO和NOx排放量。
3.3 通过对燃油经济性的试验,得出掺烧乙醇后燃料消耗率增加的结论。
3.4 采用模糊综合评价方法,对发动机进行综合评价,得出E20的综合性能最好。
摘要：随着国际石油供应越来越紧张,以及汽车尾气排放污染越来越严重,乙醇汽油已经成为今后可再生资源的发展重点。目前,我国很多地区也已经开始试用乙醇汽油,但是乙醇汽油毕竟是新生事物,它对汽车发动机的性能到底存在哪些影响,我们至今还没有一个确切的结论。本文通过一系列实验,对乙醇汽油对发动机性能的影响进行了探讨。
关键词：乙醇汽油,发动机,性能,实验
参考文献
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发动机实验室 篇8
随着我国国民经济的迅速增长, 人民生活水平的不断提高, 汽车保有量也随之不断的增长。由于现代汽车中高新技术的应用越来越广泛, 特别是电控系统在发动机上的广泛应用, 电控发动机的检测诊断与维修人员十分短缺, 电控技术的应用也给发动机维修人员和在校的学生掌握电控故障与维修技术带来了许多困难, 特别是高等职业技术学院, 以培养高技能人才为目标, 学生的实践操作是不可缺少的, 实验台的可反复操作性决定了其在高职院校的适用性及推广性。
设计出BJ2032发动机故障诊断实验台与其它实验台架不同的是, 将保留原线路, 在台架上以线路连接的方式体现, 并与实训室中另一辆BJ2032解剖整车配合教学。该发动机实训台架的研制, 一方面可缓解由于设备欠缺对实践教学工作带来的压力, 增加学生实践操作的机会, 另一方面也可提高制作教师的理论与实践水平, 使教师在机械设计、加工制作及电工电器等方面得到锻炼。
2 发动机故障诊断实验台的设计
2.1 实验台功能的开发
2.1.1 检测功能
2.1.1. 1 实现对BJ2032电控汽油机各种故障模拟
主要是与实际故障相结合, 将传感器、执行器等线路进行人为控制, 改变其信号值, 从而达到与实际故障相吻合的效果, 将学生的在校实习与日后的实践操作进行无缝对接。
2.1.1. 2 实现对传感器、执行器信号波形的采集
在不影响各传感器与执行器正常工作的前提下, 对其信号进行波形采集, 与标准波形相比较, 让学生直观的看到故障波形与标准波形的区别, 提高学生波形分析的能力。
2.1.1. 3 故障码、数据流的提取
设置诊断接口, 用解码器进行故障码、数据流的提取, 进行数据分析。
2.1.2 线路连接功能
2.1.2. 1 BJ2032发动机的总体认识
设计的本实训装置可把发动机总成直接展示在台架上, 可以对学生进行发动机电控方面的构造教学, 使学生懂得各种传感器和控制部件安装的位置、作用及工作原理, 再与原492拆装用发动机的拆装过程相结合, 从而进一步加深学生对电控发动机原理的认识。
2.1.2. 2 各类线路的连接
将BJ2032发动机电源、传感器、执行器线路以线路连接的方式展示在台架上, 学生必须根据电路图将线路连接无误后, 方能进行发动机的发动及故障诊断。该功能的设置, 提高学生对电路图的认识, 增强学生识图意识, 养成良好的检测维修习惯。
2.1.3 动态数据显示功能
尽可能设计与实车仪表盘相一致的显示功能, 可在实验台板上设置转速表、水温表等, 可显示发动机转速信号、水温信号等常用动态信号。
2.2 设计方案
该实验台依据BJ2032电控发动机进行设计, 其电控系统的主要组成和类型如表1所示。
根据该发动机的电控系统特点及功能要求, 设计方案如下:
2.2.1 实验台显示面板
2.2.1. 1 线路连接部分设计
将ECU的所有线路, 全部引到实验台板上, 以连接口的形式固定在台板上, 让学生可根据电路图, 进行线路连接。为保证线路接口接触良好, 对接线材料要求反复使用性强;为了让学生对传感器、执行器、电源、搭铁线路一目了然, 在选择接线时, 应用不同线色区分。
2.2.1. 2 信号显示装置
常用信号 (节气门位置、水温、进气压力、进气温度) 进行处理分析, 转变成能在实验台板的数码管上显示的信号。转速、车速表与实车相符, 运用指针式表头显示。
2.2.1. 3 工作状态显示
为了便于发动机各工作状态的显示, 可以在相应的点火电路、起动电路、喷油电路、喷油器电路等电路上分别并联一个LED显示灯, 通过LED灯的熄亮反应相应的电路是否正常工作。
根据以上要求设计出实验台显示面板, 如图1 (a) 所示。
2.2.2 故障设置设计
采集各传感器、执行器输出/输入信号设计一个与发动机ECU各端子连接的三向接口, 该接头能使实验台与发动机ECU进行并联和串联。
2.2.2. 1 开关信号设置
在对发动机设置故障时, 使要设置故障的传感器或执行器的输出信号先进入实验台, 通过实验台中的开关将信号改变成故障信号再输入到发动机ECU, 发动机ECU会判定该传感器或执行器有故障, 以达到通过实验台设置故障的目的。
为了能提高学生自主判断能力, 在设计过程中, 需将故障设置控制部分放在台板的侧面 (如图1 (b) 所示) , 操作完毕后可锁住, 避免学生在操作过程中, 根据故障设置开关的位置进行误判断。
2.2.2. 2 模拟信号的设置
a、对于水温、节气门位置、进气压力、进气温度这些常用信号, 除了采用开关通断的故障模拟装置外, 还需采用电位计式调节装置来实现对这些信号的故障调节 (图2) , 这种故障表现更接近于实际故障现象。
b、曲轴位置及转速传感器信号的模拟
模拟装置由曲轴转速传感器和齿圈 (齿圈用60个齿分度, 中间去掉2个齿) 组成, 利用电机带动齿圈转动, 传感器每经过1个齿, 就有一个脉冲信号产生, 对曲轴转速传感器的信号进行模拟 (见图4) 。当双掷开关处于1-2位置时, 曲轴位置传感器向ECU输送发动机曲轴位置与转速传感器信号;当双掷开关处于1'-2'位置时, 转速传感器向ECU输送模拟信号。
2.2.3 实验台外观制作
台架总成除了要设计合理, 外观美观外, 质量要可靠, 需采用方钢材料制作, 表面经磷化处理喷塑。底脚采用4个方向轮, 可以方便移动设备, 实现不同转向, 同时也能定位, 方便实验教学。
3 结语
经过汽车教研组一年的共同探讨, 设计出BJ2032电控发动机故障诊断实验台。该实验台的研制, 能更好运用学校的可用资源, 与实验室整车设备及其它实验台架相配合进行教学。在研制过程中, 强化了专业教师的专业水平, 提高了综合动手能力、分析能力, 为以后其它类型实验台架的研制打下基础。
参考文献
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发动机实验室 篇9
关键词：发动机,自动变速器,实验台,故障诊断
0 引言
随着电子控制系统在发动机和自动变速器上的广泛应用, 电控发动机和自动变速器的检测诊断与维修人员十分短缺。为了研制具有自主知识产权的, 而且适合我国国情的发动机变速器综合实验台, 对各种汽车发动机和自动变速器的基本性能和常见故障进行台架测试与分析。
根据我国职业教育的发展现状, 确定以丰田花冠轿车的电子控制系统 (包含发动机和自动变速器) 作为实验台的设计对象, 并取发动机型号为1NZ-FE、自动变速器型号为U340E。这种实验台比较典型, 集发动机和自动变速器于一身, 因此应用较为广泛。本实验台可以通过直观地观察1NZ-FE发动机和U340E自动变速器的工作状况, 比照的进行学习。在花冠汽车发动机变速器实验台上设计多个隐蔽故障点, 用于模拟实际车辆经常出现的问题。
丰田花冠 (COROLLA) 轿车其发动机采用了直列四缸双顶置凸轮轴电喷VVT-i技术, 使原来固定的气门特性参数成为变量, 精确控制了气门开闭的时刻, 提高了燃烧效率。而自动变速器采用的是紧凑、轻质、高性能4速自动变速器, 换挡平滑顺畅, 并与发动机完美匹配, 油门响应很好, 实现了优异的直线加速性。通过对花冠智能气门正时系统 (VVT-i) , 电控燃油喷射系统发动机及自动变速器等先进技术的研究, 从而在掌握结构原理的基础上进行检测, 并对电控部分进行分析。
1 花冠汽车发动机变速器实验台的组成
花冠汽车发动机变速器实验台由发动机变速器运行台架和检测控制台二部分组成。运行台架与检测控制台通过内部连接电缆连接, 既可以构成一个整体, 也可以分开使用。
1.1 运行台架
运行台架上安装有1NZ-FE发动机、U340E自动变速器、供油系统、润滑系统、进排气系统、仪表总成、换挡操纵手柄、油门踏板、制动手柄和电控系统。通过原厂线索连接, 固定在一个可移动的钢制台架上, 其元件布置、线索走向基本上与原车保持一致。
运行台架上有一个控制面板箱, 其上面安装有点火开关、中央继电器盒、仪表板、发动机和ECT ECU、防盗ECU、真空表、燃油压力表和故障诊断座。整个运行台架可实现正常起动、运转、加速、换挡等。
1.2 检测控制台
1) 检测电路图
此电路图能够形象直观的展现出花冠汽车发动机变速器电控系统的工作原理, 还根据实车中的常发故障现象, 在电路图的各元器件相关节点上设置检测端子, 通过专用检测仪器可检测各主要传感器、执行器及其他元气件的静态、动态信号。也可使用示波器在相关节点上测试波形信号。
2) 动态显示区
在检测控制台面板上还分布有动态显示区, 上面有6个数字电子指示仪表, 16个LED灯。6个数字电子指示仪表分别指示节气门位置传感器、水温传感器、空气流量计、氧传感器反馈电压信号, 蓄电池电源电压和电压检测表信号。16个LED灯中有8个分布在面板上, 分别显示挡位指示灯、模式指示灯、制动灯;另外8个分布在面板右侧, 分别显示4个喷嘴的喷油控制状况、换挡电磁阀指示灯、SL电磁阀指示灯和ST电磁阀指示灯。
3) 故障设置开关
故障设置开关位于检测控制台的一侧, 共有40个开关, 其中二挡开关可设置断路故障, 三挡开关可设置断路和模拟故障。
2 花冠汽车发动机变速器实验台面板控制系统功能
2.1 控制功能
1) 所有传感器、执行器在插座不拔下的状态下, 实验台控制面板上的插孔能对各元器件作电阻与电压的测试;
2) 能设故、能检测;可设置几十个单个故障和数个疑难故障;
3) 开关设置与排除发动机/变速器故障, 可根据需要增设机械故障;
4) 丰田统配检测端口, 可进行自诊断或故障检测仪进行故障读取;
5) 能在对照原理的基础上进行电控系统各信号参数的检测, 基于原理基础上的检测更易于学生掌握维修;
6) 参数数码显示或仪表显示;
7) 电控系统各电路信号可重复无损检测;
8) 电控系统各传感器、执行器的工作关系采用发光管进行提示;且可进行人为控制灯光提示功能, 但不影响信号检测;
9) 在实验台上自带数字电压表, 通过正、负表笔对故障点进行检测, 显示检测电压, 方便学生检测。
2.2 故障设置说明
通过故障设置开关可以人为的设置各故障, 当断开某一开关时, 在显示面板上相应的两检测端子将不导通, 两端的电压值不相等。利用连接导线连接所测端子与电压检测表的正极, 即可显示所测端子的电压值。
3 花冠汽车发动机变速器实验台电控系统故障诊断与排除
3.1 检查诊断 (正常模式)
1) 将点火开关转到ON位置, 发动机不运转时, 检查发动机警告灯 (CHK ENG) 是否点亮, 若发动机警告灯不亮, 则检修组合仪表;
2) 发动机启动后, 发动机警告灯应立即熄灭, 若灯仍亮, 则表示诊断系统检测到的故障。
3.2 故障码的读取
1) 用故障测试仪读取;
2) 用发动机警告灯 (CHK ENG) 读取。
3.3 故障码清除
1) 用故障测试仪清除。将故障测试仪与DLC3相连, 按故障测试仪上的提示进行操作, 即可清除故障码;
2) 不用故障测试仪清除。脱开蓄电池负极端子或拔出EFI保险丝, 也可清除故障码。
花冠汽车发动机变速器实验台是针对各类职业学校和培训机构进行设计的, 学习人员可以根据实验台故障的模拟, 观察各种故障现象, 并找出故障部位。
参考文献
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发动机实验室 篇10
在进行发动机试验室规划设计时, 需遵循工艺流程开展工作, 工艺流程主要包括:可行性研究及规划许可、工艺设计任务确认、试验室工艺设计、土建工程图纸设计及土建工程蓝图确认等5个主要步骤。
1 可行性研究以及规划许可
发动机试验室建设可行性研究涉及到目前及未来5至10年甚至更长周期的发动机开发试验任务规划、试验室土建及设备投资预算规划、选址、建筑草图及试验室对周围环境的影响;试验室规划许可涉及到当地土地管理部门、供电部门、石油管理部门、消防部门及环境保护部门, 试验室规划前期应考虑与这些部门进行讨论并取得规划许可。
2 工艺设计任务确认
在试验室工艺设计之前需要对工艺设计任务进行确认, 包括试验室标杆基准及设计目标的确认、试验任务及试验标准的确认、试验间设备配置的确认、试验室建筑结构及建筑面积、建设周期、人员配备及设备投资规划的确认;工艺设计任务是试验室工艺设计的总纲及指导性文件。
2.1 试验室工艺设计目标
试验室工艺设计目标确认之前需要对多家标杆基准试验室进行考察调研, 吸收多家标杆基准试验室的优点, 根据本单位的建设规划实际情况、工艺设备发展及试验标准的最新状态, 从而定位本单位试验室能力水平在国际、国内或行业中所处的目标水平。
2.2 试验任务及涉及的试验标准确认
试验任务的确认需要明确发动机燃油种类 (汽油、柴油、天然气、液化石油气、醇类、混合动力) 、发动机参数 (功率、扭矩、转速、冲程、缸数、冷却方式等) 及试验项目 (可靠性试验、性能排放试验、振动噪声试验、特殊试验) 等等内容。
发动机试验室涉及的主要试验标准如下:GB18297《汽车发动机性能试验方法》、GB/T19055-2003《汽车发动机可靠性方法》、具备国四、国五排放试验及法规认证试验的台架排放试验能力、具备电控汽、柴油喷射系统、发动机零部件及附件等匹配试验能力;以上标准是对发动机试验提出的基本要求和规范, 当企业有自己的内部标准而又高于国家标准时, 可以用企业标准取代国家标准。
2.3 试验间设备及公共动力设备配置明确
根据每个试验间试验任务及试验标准的定义, 对试验间设备进行配置, 包括测功机选型、排放设备类型及试验间内辅助试验设备配置确认;公共动力设备配置需要明确包括油库的油品种类及供油方式、循环水是采用开式还是闭式供水、制冷水机组是采用水冷还是风冷、试验间内空调系统 (进气空调、全室空调) 配置、压缩空气配置、排烟系统及变压器如何配置等等。
2.4 试验室建筑结构及建筑面积
试验室结构由2种类型:一种为二层结构:一楼为台架试验间, 台架基础在地面以下采用地坑形式, 二楼为工艺设备层;另外一种为三层结构:台架基础在地面上一楼, 二楼为台架试验间, 三楼为工艺设备层。不同的结构各自有不同的优缺点 (见下表1) , 采用何种结构又受限于给定的建筑面积、当地的气候条件, 因此在考虑建筑面积时需要综合考虑;另外在试验室建筑结构规划时还需要考虑是采用钢构结构还是采用混凝土结构, 钢构结构施工周期相对短, 但土建成本相对较高。
2.5 建设时间周期及投资规划
试验室土建一般采取一次规划, 依据资金的能力, 设备投资采取分期实施的办法;规划时要考虑公司产品长远的发展在土建时留有后续设备投资的余地。后续工作需依据建设时间周期和投资规划来制定工作计划, 包括工艺资料的提交时间节点、设计院工程建筑图提交时间节点、图纸会签时间节点、设备技术资料、招标、安装调试时间节点及人员招聘计划等。
以上工艺设计任务需要在工艺设计之前通过评审并明确, 并在工艺设计及设备投资开始后不可随意变更, 否则在后期项目执行过程中需要额外增加新的工作量、影响项目节点的推进并可能造成对设备或建筑在使用过程中照成隐患。
3 试验室工艺设计
试验室工艺设计体现了试验室设计师的基本思路, 是对试验室区域功能及设施设备的具体描述, 便于土建工程师设计师将工艺资料转化为建筑图纸, 工艺设计主要分为以下几大类:
3.1 总体园区布置、建筑面积及人流物流
发动机试验室包括试验楼、循环水泵房、油库房、开闭所及消防水池等等建筑, 在园区里如何合理科学的布置这些建筑需要得到相关土建建设单位及试验室建设专家的意见和建议, 并遵循当地消防环保部门的相关文件规定;在确定各个建筑面积时需要确定各个建筑面积的功能要求, 比如试验楼的面积需要满足所有试验功能及配套辅助功能的需要, 油库需要确定油品种类及油库容量从而确定油库面积;在做园区建筑布置时需要对园区的人流及物流进行设计, 尽量满足人流及物流的便捷, 同时减少人流与物流交叉。
3.2 试验室平面布置及区域功能划分
以典型三层结构试验室为例, 试验室平面布置及区域功能划分原则如下:
一层功能区域有台架基础、消防气瓶及消防控制室、循环水管道及消防管道、油液存放区、标气间、工具库、发动机存放区、零部件存放区、货物周转区及空压气站房等等。
二层功能区域有台架试验间、台架控制区、拆装准备区、精密测量区、班组会议室及更衣室等等。发动机试验间平面布置主要分两种形式, 一种为台架控制区是中央通道式, 即两边试验间公用一个台架控制区, 两侧为试验间, 试验间外为货运通道。另一种形式则是反过来, 将中央通道作为发动机货运通道, 试验间外则作为台架控制区。第一种形式的优点是:操作人员比较集中, 便于管理, 可以相对减少发动机试验室的人员数量。第二种形式的优点主要是:台架控制区靠外侧, 通风及采光效果优于第一种形式, 工作人员工作环境大大优于第一种形式。
三层功能区域有办公室、测试间、资料室、仪器仪表间、配电间、空调机组及排烟风机系统等等。
3.3 试验间单间布置及区域布置设计
试验间单间布置设计包括试验间尺寸大小、主要设备布置、用水点位置及管径、用电点位置及容量、用油点位置及种类、压缩空气点位置及管径、通风排烟孔洞位置及大小、门洞窗洞尺寸及地漏位置。试验室辅助功能区域设备布置、区域尺寸确定、用水气电位置布置、载荷确定。
3.4 台架基础减震设计
台架基础减震一般采用空气弹簧或阻尼机械弹簧减震器。空气弹簧在台架试运转以后, 系统能够自调水平, 但它需要可靠、低流量、无需冷却的空气供给;而阻尼机械弹簧在安装时需要对配重进行水平调平, 但它基本可以做到后期无需维护保养。在做台架基础减震设计时需要根据发动机参数合理匹配配重及减震器选型, 确保隔振效率达到95%以上, 垂直固有频率低于4HZ, 振幅小于0.05mm;同时需要根据试验间大小及试验发动机大小合理设计减震台面的大小及在试验间内的位置, 留出隔振器安装及检修的位置。如果采用空气弹簧, 由于空气弹簧是绝缘的, 还需要在配重上设计接地。台架基础周边需要与整个试验室脱开, 并采用弹性橡胶连接, 隔音及防水。
3.5 试验间吸声隔声处理
发动机在运作中会产生噪声污染, 发动机运转时的最大噪声为105~110d B (A) , 所以试验间墙壁用防火吸音材料装贴, 顶部用吸音材料吊装, 并采用双层隔音吸声门窗及双层玻璃的观察窗, 以减少室内噪声回响和向外部辐射。一般试验室对隔音和吸音要求;操作控制间室内噪声<70d B (A) , 但要求能听到发动机声音, 室外噪声 (距试验室1m处) <65d B (A) , 邻间噪声<75d B (A) 。
3.6 试验间通风及空调
根据试验任务要求、当地气候条件及投资费用确定试验内是采用通换风的方式还是采用全室空调的方式确保试验室内设备能够工作在一个良好的环境中, 同理发动机进气空调是否配置也是根据以上3个条件来确定的。在进行试验间通风及空调设计时需要对试验间进行热力学系统分析及确定发动机空气消化量, 确定全室空调及进气空调的制冷制热量。
进气空调系统为发动机进气提供温度为25℃±1℃ (20~30℃可调) , 湿度55±5% (40%~80%k可调) 。
全室空调系统将试验间的环境温度保持在25℃±2℃, 湿度不控, 同时保持室内相对室外有10Pa左右的微负压, 防止室内污染空气向外逃逸;全室空调需要对试验间内补充新鲜空气, 确保每小时换气次数在7~8次, 如果在只有全室空调而无进气空调时, 需要考虑补风量是否满足发动机消耗空气量。同时全室空调需要与消防联动, 一旦发生火灾全室空调需要立即停止送回风并关闭防火阀。
对于全室空调及进气空调的冷媒制冷机组的制冷方式及容量需要综合考虑, 并确定设备用电量、用水量、机组大小及重量。同时需要考虑在空调周边考虑设置冷淋水地漏。
公共动力设备层的通风需综合考虑设备的散热及空调系统消耗新鲜空气量, 在设计设备层墙面取气面积时, 土建设计往往会忽略设备的散热, 导致夏天高温时设备层温度过高, 设备层设备报警。
3.7 试验室排烟系统
试验室排烟一般采用单独向上直通式的不锈钢制排烟管路, 设置二级消音器, 排气背压可调, 排烟管路保温处理。在台架两侧, 都有排烟管道接口, 解决不同发动机排烟管方向不一定相同的问题。在设计排烟系统时需要确定发动机排烟量的大小, 并选择合适的高温风机。排烟系统的排烟口伸出屋顶一定高度, 同时废气经补风稀释, 减小对试验室周围环境的不良影响。同时排烟系统需要与消防联动。对于全流稀释采样、直采采样或可靠性试验室内的排烟管段在设计时需要考虑差异性。
3.8 试验室循环水及制冷水
循环水主要供给试验室发动机、电涡流测功机、燃油、制冷水机组、空调制冷机组 (风冷除外) 等设备。循环水系统有开式循环和闭式循环;闭式循环由于将循环水与大气隔绝, 同时系统有石英砂、活性炭及反式渗透膜, 因此通过闭式循环系统制得的水为不含重金属离子的纯净水;而开式循环的水质要明显差于闭式循环水, 同时对设备损伤性较大。在投资费用充足的情况下一般建议采用闭式循环水系统, 同时分离的重水可以用于闭式冷却塔的冷却及对消防水池水量的补充, 达到节能减排的目地。在设计循环水系统时, 需要考虑整个试验室的用水量大小, 并确定循环水系统的用电量、系统尺寸及重量。
制冷水主要供给试验室内汽油机燃油温控、冷热冲击系统等设备;制冷水系统一般采用水冷机组, 在设计制冷水系统时需要确定所有设备的用水量, 从而确定制冷水机组制冷容量、机组用电量、机组尺寸及重量。
试验室内用水设备比较多, 在设计循环水及制冷水系统时需要确定每一个用水设备的用水流量、用水压力、水温及对水质要求;同时考虑用水的设备的开动率和负荷率, 从而确定循环水及制冷水系统的容量。
3.9 试验室燃油供给
发动机试验需大量燃油, 而且所需燃油的品种可能较多, 因此在设计油库供油系统时需要遵循石油库、CNG气站及LNG气站的设计规范;根据试验室要求选择好供油库及供气站位置、油罐气罐容积、种类数量及供给方式。
大容量燃油通常采用卧式双层储存罐储存于地下, 并安装裂缝监控自动报警装置。试验时气动膜泵 (气膜泵优点:不需要电源, 能够在满负荷压力下停止供油并保持压力, 为试验室提供恒定的供油压力) 将油库的燃油送到试验室, 在进试验室前的油路上安装电磁阀, 电磁阀与试验控制系统和消防互锁, 在特殊情况下, 可自动切断油路。
3.1 0 试验室压缩空气供给
试验室需用压缩空气的设备较多, 如排放设备、气垫弹簧、水系统、气动工具等, 为保证这么大的用气量, 在试验室专门建立一个压缩空气站, 压力范围:最大8Kgf/cm2。在设计压缩空气系统时需要确定每一个用气设备的用气流量、用气压力、对压缩空气品质的要求;同时考虑用气设备的开动率, 从而确定压缩空气系统的容量。
3.1 1 试验室安全消防及环保措施
试验室内相关设备系统及区域的设计施工应符合国家、地方和行业安全消防标准。发动机试验间、发动机控制区及油库等区域设置COCO2HC烟雾探头组成的气体检测系统并设置七氟丙烷气体消防系统;试验辅助区域及办公区等区域设备COCO2烟雾探头组成的气体检测系统并设置水喷淋消防系统;试验楼内按照相关标准配置消防设施及消防栓, 并配置消防水池。
试验室生产及生活污水需经过污水处理装置处理后流入排污管网;需建立废油、冷冻液及其他生产废料的回收处理流程防止废料对环境的污染;发动机废气的排放需满足国家环保要求;试验间及相关设备需进行隔声降噪处理使其运作噪声满足国家环保要求。
3.1 2 试验室弱电设计
发动机台架控制区、试验准备区、消防控制室、油库、水泵房及办公区等区域需配备电话等通讯设施, 并配备2~3部无线电通话机。
试验楼网络系统需考虑发动机试验数据的集中管理, 用于管理及储存各试验间试验数据、试验台架系统权限管理及试验数据后处理服务, 每个台架控制区配置3~4个TCP/IP网络端口;试验室辅助动力设备:循环水系统、制冷水系统、供油系统、压缩空气系统、进气空调系统、全室空调系统及排烟系统等动力系统采用RS485、TCP/IP接口与集中控制系统通讯, 用于集中监控管理辅助动力设备的运行及根据台架运行状态自动协调相关辅助动力设备的工作。
网络服务器与试验工程师、试验技师及相关管理人员的办公计算机进行联网, 并设置不同人员对数据库的不同访问权限。
3.1 3 试验室供电
试验室用电设备一般为三相及单相交流供电。三相交流供电要求:电压波动<380V±10%, 频率波动<50HZ±5%, 接地电阻≤1Ω;单相交流供电要求:电压波动<220V±10%, 频率波动<50HZ±5%, 接地电阻≤1Ω。为防止电力测功机馈电对电网的干扰, 从而影响测试设备的正常工作, 测试设备的供电与电力测功机的供电最好采用两台独立的变压器。每一个试验间及辅助功能区域需配置独立的配电柜, 对不同的用电设备提供独立的电源。
在紧急停电情况下, 为了保证试验室消防系统、试验室数据库、台架测控系统、应急照明等设备的供电, 需配置不小于1小时的不间断电源。
在设计变压器时需要确定每一个用电设备的用电要求;同时考虑用电设备的开动率和负荷率, 从而确定变压器的容量。
3.1 4 试验室照明设计
试验室照明需考虑不同区域对照度的不同要求, 见表2所示。试验间内采用日关灯和金灯、控制区及其他试验辅助区域采用节能灯。同时试验室内需配置应急照明系统。
3.1 5 试验室地面承重及地面处理
试验楼地面承重应考虑设备自重及占地面积, 地面承重一般要求大于1t/㎡;对于风冷空调室外机组或水塔等大型设备承重需考虑加大局部楼面载荷。
试验控制区及辅助区域地面采用环保、防渗油、耐磨材料进行处理, 并根据相关标准进行地面区域标识。拆装区地面需做硬化处理, 防止机械零件及工具等砸伤地面。办公区及卫生间等地面采用瓷砖处理。
3.16试验室起重及运输等辅助设备
试验间内一般设置2t手葫芦、拆装区设置2t电动天车、试验楼内设置2t可移动吊装设备、货架存放区配备堆高车、对于采用快速小车的试验室需配备2t电瓶托盘车、油液区配置油桶搬运车及气动抽液泵等设备。
3.17其他
其他工艺设计包括:避雷设计、视频监控、区域装修要求及办公舒适性要求等。
4 土建工程图纸设及确认
土建工程图纸主要由土建设计单位完成, 但在设计过程中用户需与土建设计单位保持密切沟通, 确保土建设计工程师能很好的理解用户的工艺资料。用户及土建设计单位可采用联合办公的形式。
土建工程蓝图需要对建筑、结构、电力、暖通、动力、给排水及弱电等各个土建专业提供的土建图纸进行校核看是否满足工艺设计的要求。
5 结束语
(1) 通过以上对试验室建设工艺流程及工艺设计的介绍, 基本阐述了试验室建设的主要工作内容及工作步骤。
(2) 要建造一个高效、节能、环保的现代化发动机试验室, 试验室工艺设计团队需要有广泛的专业知识和先进试验室建设理念;同时土建设计师需能够很好的理解工艺设计资料, 并能将工艺资料吸收转化为工程图纸。
(3) 在进行工艺设计时需要和潜在设备供应商充分交流, 以确认工艺设计是否满足设备要求。
摘要：发动机试验室建设复杂性高, 要建设一个节能、环保、高效及人性化的试验室以更好地满足发动机试验开发任务, 需要对试验室进行科学合理的规划设计。本文介绍了车用发动机试验室建设的基本工艺流程, 并对试验室工艺设计主要内容进行了简要叙述。
关键词：试验室,工艺流程,工艺设计
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