发动机台架试验联接

摘要：台架试验联接是发动机试验中的重要组成部分，它是关系到发动机试验安全和试验数据是否能准确采集的关键，怎样使其即安全又稳定是时下试验人员不断探索的重要工作。

关键词：发动机 试验 联接

Abstract：Joint form of engine testing is an important part of the engine tests, it is related to the security of engine tests and the data to be accurate, and how to make it, it is important work that the test personnel continue to explore.

Keywords:engine test joint

现在随着汽车工业的不断发展，汽车生产厂商之间的市场竞争愈演愈烈，大部分的企业搞整车的价格战，这就导致了部分汽车生产商开始研制自主品牌的发动机，不再使用别的厂家供应商的产品，以期摆脱束缚达到整车降价目的。

研发自主品牌发动机现阶段大部分是通过国外公司的设计或沿袭别的公司已经成型的产品，该产品是否满足公司整车匹配要求，就得靠研发人员进行设计验证并不断完善改进。在研发人员的设计验证工作中的重要环节就是发动机的台架试验，它是检测发动机性能指标及可靠性的关键。企业新产品的开发过程中发动机雏形出来后，需要对样机进行详细而准确的台架试验，来验证整机的性能及可靠性是否达到设计的要求，同时考核各个零部件的可靠性，并通过这个过程来对发动机进行改进，而发动机的改进大多数是通过在台架试验中对故障处理的过程来完成的。

图1发动机台架联接（横置）

发动机台架试验大体分为台架准备、台架试验和试验总结三个主要过程，其中的台架准备过程是非常重要的前期工作，它关系到台架试验的成败与否和客观真实，对台架试验整个过程起到重要的保障作用。发动机台架准备又分发动机和台架两个部分内容，发动机准备工作主要是根据相应试验规范在发动机上安装温度、压力和转角等传感器，为采集发动机性能参数和标定ECU数据等试验工作做先期准备；而台架部分的准备工作主要是台架联接（见图1），它分为传动轴联接、冷却水系统联接、燃油系统联接、电路系统联接和进排气系统联接等,它是整个试验顺利进行的安全保障。

1.联接形式

这里我们着重介绍台架部分的联接形式，它的形式根据发动机整车装配大体分横置和纵置两种，它们的主要区别在于发动机固定方式不同，在台架上横置发动机固定点在后端缸体端面和发动机前端面，而纵置发动机固定点在后端缸体端面和缸体中部两侧，这样发动机在试验台架上联接方式就得采用不同的形式，如图1、图2和图3所示。

横置联接方式通过前悬置和后悬置三点固定在台架前后支架上，前悬置的组成是链轮室盖上的固定平台和前悬置垫，此悬置垫尽量选用整车上的零件，保持整车状态，并考核其耐久性；后悬置组成是联接板（龙门）和减震垫，减震垫一般通过对比振动试验后进行选用。

图2 发动机纵置联接图3 侧支撑

纵置联接方式通过两侧支撑和后悬置四点固定在台架前后支架上，两侧支撑是由发动机两侧支脚加装整车减震垫和台架转接支座组合联接；后悬置与横置联接形式相同。

两种联接方式虽有不同，但对于发动机台架试验来说并没有好坏之分，主要取决于发动机在整车上采用什么方式布置，台架试验中必须尽量模拟整车上的联接状态，测量其真实状态性能及可靠性，为整车性能提供试验依据。

2.台架联接

发动机固定在台架支架上后，再来看看发动机与台架之间其它部分的联接，这里主要介绍传动轴联接、冷却系统联接、燃油系统联接、电路系统联接和进排气系统联接。

2.1传动轴联接

根据试验项目我们对台架传动轴联接采样不同的联接方式，现有条件下有两种联接方式：软联接和硬联接。

2.1.1 软联接

软联接是将发动机装配好整车用摩擦片和压盘后，再通过改制后的变速箱式一轴工装输出端连接传动轴，然后与测功机相连，称为软联接，是应用方便的一种模拟整车环境的联接方式。这种方式是通过变速箱式一轴工装来输出动力，所以功率略有损失，但它能更加准确地模拟整车环境，这种方式的优点：首先是由于是通过变速箱式工装联接测功机，发动机的输出比较稳定，不会对测功机产生 强烈的震动损伤；其次由于采用了软性连接且输出稳定，在发动机安装过程中，对发动机与测功机中心的偏心量要求会降低，这对安装过程起到了很大的简化作用；还有就是这样的联接方式对测功机的运转起到一定安全保护作用，这样维修成本会降低，如图4所示。

图4 软联接 图5 硬联接

2.1.2 硬联接

这种方式是应用的比较多的一种，在试验台架上将未带变速器等零部件的发动机的飞轮通过连接盘、连接法兰、联接轴及缓冲橡胶与测功机直接连接起来，然后进行常规性能或标定试验；这种联接的好处在于：试验时能直接传达发动机的输出功率，没有通过变速器的机械损失，但同时也有无法模拟整车环境的缺点，这种联接几乎适用于所有机型的台架试验，适用性广，如图5所示。

2.1.3 传动轴

台架试验中发动机发出有用功通过传动轴传给测功机，测量出有效功率，它的种类多种多样，现有条件下我们没有固定模式和有效的计算方法去选配，只是参考和借鉴的使用，它是台架联接关键零件，是保证试验安全和输出动力的重要保障。下面介绍几个现有的传动轴：

图6 传动轴图7 测功机端传动轴法兰

如图6中的传动轴两端内部都有减震橡胶，中间为可伸缩花键套管（平时需润滑脂保养），有一定的伸缩量，试验中起到缓冲减震抗扭作用；发动机端有过渡联接盘与传动轴联接，测功机输入法兰通过由一个带有定位销的过渡联接铝盘（见图8）与传动轴另一端相连，此端传动轴内部有万向轴承（见图7），但其可变角度非常小，传动轴在对心时需要精准操作，否则会引起振动或磨损，其适用各种类型的台架试验。

图8 过渡联接盘图9 传动轴

如图9中的传动轴与上述类似，它与测功机和发动机联接时靠的是两端法兰止口定位，两侧减震橡胶内部有万向调节，可变角度也是非常小，其为新设计样件，是否满足试验需要还需进一步验证。

如图10中的传动轴两端内外都有减震橡胶，两端也同样有万向轴承，变化角度比上一种传动轴略有宽松；两端都同样需过渡联接盘与发动机和测功机相连；中间为细长的实心轴，无花键联接，试验中证明其不适合应用在耐久试验中，其在性能试验中应用较多。

图10 传动轴 图11 传动轴

如图11中的传动轴表象看是万向节结构的刚性联接轴，但它中间为花键，测功机端法兰内部同样有减震橡胶，和上述传动轴有同样的功效，但其两侧的万向节结构可变角度大，对中心容易，但其重量大操作不便是一个缺点，其适用耐久试验。

无论什么样的传动轴，都需做定期保养维护，一般使用一定时间后必须进行目测检查，检查是否有裂纹或松脱现象，另还需对花键和轴承部位更新润滑脂，保持其良好的抗磨防腐性。

2.1.4 台架对心联接

台架对心联接是台架准备工作中一项非常重要的步骤，它的对心准确与否关系到整个试验的安全保障和准确测量，对发动机和测功机的保护起到关键作用。

台架对心在各个厂家中有不同的方式方法，比较常见的是在测功机输入法兰测固定一千分表，表针放在发动机端的输出法兰过渡盘或飞轮上，然后盘动法兰，看千分表指针变化，如变化范围在0~0.3mm时，认为其是有效对中，这种对心方法是比较实用可靠的，但所需时间要长，效率不高；另一种是依靠有经验的试验人员通过两根金属铁丝来进行台架对心（图12），两根铁丝分别安装在发动机输出法兰和测功机输入法兰，两根铁丝针尖相对，通过调节台架上的前后支架，来使两铁丝针尖的旋转半径和间隙相同，这样就认为发动机输出端和测功机输入端同心，虽然这种方法效率高但误差大；此外还有种对心方式，就是需要专用的对心装置，台架上的支架和发动机为一整体，对心工作不在台架内部，利用对心装置调整发动机支架，使其曲轴中心与对心装置同心，然后再将发动机支架移至台架上通过定位销直接固定在台架内部，无须再做调整，直接联接传动轴，这种方法准备时间长，但准确减少了操作误差，对心的同时还可准备其它联接工作，实用效率还是蛮高的。

2.2 冷却系统联接

冷却系统联接主要为冷却水系统和冷冻水系统两方面联接，两个系统调控温度范围和冷却介质有所不同。

冷却水温度一般控制在20~40℃之间，介质为经过处理后的软化水，一般应用在冷却发动机内部循环水，通过热交换器来实现控制发动机出水温度，两个回路的冷却水在换热器重流动方向为相向的，这样在联接中需要注意胶管的对应位置；使用的胶管一般为厚度3~4mm的夹线胶管。

图12 台架对心 图13 台架联线

冷冻水温度控制在6~10℃之间，介质为车用防冻液，一般应用在台架中冷器和燃油冷却系统中，安装联接胶管同样注意方向问题。

由于台架内部联接结构复杂，加上各种机型的变化，导致胶管没有固定长度和方向，为了保证空间畅通，这就要求胶管要尽量短而顺畅，不能打弯截流；试验中由于水压变化大，导致胶管在水流带动下会有摆动，胶管要固定牢靠，胶管管体一般安装O型管卡固定在发动机上；冷却水管各个管口要联接牢固，不能有泄漏现象发生；胶管要定期检查，发现有裂纹或渗漏就要及时更换。

2.3 燃油系统联接

燃油系统主要提供汽油或柴油给发动机燃烧作功，由于它的可燃性和挥发性，在台架联接工作中要非常重视其安装情况，保证安全可靠。

发动机在燃烧作功中，排气歧管的温度会达到300~1000℃，大大超出燃油的燃点温度，极易产生燃烧；另试验中供给的燃油压力非常大，联接部位与排气歧管离的比较近，一旦发生渗漏，燃油喷到排气歧管上会造成很大的安全事故，所以联接燃油管时所需胶管要耐压耐油导电性能高，与发动机联接要尽量使用专用快插接头或金属管，联接管路要尽量短而顺畅，只有这样才能在高压状态下保证其安全性。

2.4 电路系统联接

台架中的电线线束看似繁多，主要分两种，一种是台架提供的电源线、地线和励磁线，另一种是电瓶给电控线束提供的正负极线缆和发动机线束，里面都有地线（搭铁线）、12V电源线、启动电机励磁线等，联接时需了解各个线路的用途，必要时需要在各个线上安装标示，以防错装漏电，避免发生火灾；安装时要牢固防止虚连打火，有些部位火线与各个传感器离的都比较近（图13），容易打火燃烧，需要隔离必要时要装管卡固定；线路要定期检查维护，必要时要做相应的保护套，防止油水接触线缆，防止腐蚀漏电。

2.5 进排气系统联接

台架进排气系统联接根据空间同样要求管路短而顺畅，不能有阻气现象。

进气系统联接主要是空气滤清器和进气歧管的联接，对于增压发动机还得增加中冷器的联接，联接时尽量与整车装配状态相同，必要时参考其安装支架；

排气系统由于高温原因，除安装管路外，还得在其外部安装隔栏和隔热罩，避免试验巡视时接触烫伤；另发动机做性能试验中，对排气背压有一定的要求，这样在排气管路中还得增加蝶阀控制背压，以得到准确的性能数据；尾气的排放方式根据台架空间大小会略有不同，例如集装箱式台架，排气联接方式正常情况下就不能与整车状态相同，其会改变管路方向，排气尾管伸出台架尾气靠台架排气系统抽出，而基建的试验台架，空间大利于布置排气尾管和消音器，其联接方式可大致与整车状态相同，尾气在台架内经轴流风机抽出。

发动机台架试验本身是一个比较复杂的过程，其台架联接更是台架试验的安全保障，发动机上的各个系统的联接都必须协调安装并做相应调试，过程中会遇到这样那样的问题，出现问题就要求试验人员认真思考合理设计，使其达到安全可靠，为得出准确的试验数据提供保障；由于发动机机型和台架种类的不断改变，台架联接需要不断的改进调整，如传动轴的选配、联接方式的设计等，这就要求我们试验人员不断在试验中探索实践，积累经验教训，努力完善台架试验工作。

参考文献:

[1]廖明明,林伟健.发动机台架试验浅析[M].广西2010

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