重负荷柴油机台架润滑节能测试及数据研究

2021-06-10杨化军李万涛张聂红

中国设备工程 2021年10期

杨化军，李万涛，张聂红

（中国石油集团济柴动力有限公司，山东济南 250306）

就目前的情况看，重负荷柴油机属于必不可少的设备，在现实使用中，润滑介质低黏化特征是主要应用趋势，通过开发或选用可以极大地避免柴油机出现不必要的摩擦，通过该方法可以达到良好的降低油耗效果，但是在实际应用中，存在着较大难度的挑战，其中润滑节能测试的难度较大，如何保证测试结果的合理性，是目前亟需解决的问题。因此采取合理且科学的台架测试，并且对所得数据进行全面、深入分析尤为重要，通过测试，可以明确润滑介质的重要性，尽早对柴油机摩擦情况进行优化和改良，同时，也可以为润滑油选型提供参考。

1 润滑节能测试技术

1.1 技术现状

截至目前，关于台架的节能润滑测试被广泛关注，其重要性被逐渐显现出来，在重型柴油机使用中，一大部分能量会被消耗掉，为了避免能源的浪费，需要想方设法减小摩擦力，以此提升机械的性能。我国在这方面的研究（润滑节能测试）起步较晚，欧洲目前已经全面实施黏度更低的机油，使用这种机油可以有效降低摩擦阻力，避免能量的大量流失。并且其他西方国家，也相继开发出了科学、有效的节能测试方法。但就现状来看，国际标准依然没有形成，还存在许多研究的可能性，部分汽车生产商为了实现利益最大化，正在不断尝试使用新的测试方法，结合相关研究成果，一种较为科学的测试方法被提出，并得到了广泛应用。

1.2 润滑油节能测试技术

就目前掌握的技术来看，有两种方法被应用得比较多，并且取得了较好的效果，从测试设备的角度进行划分，可以将其归纳为台架测试以及较常见的道路试验。现实工作中，台架测试还可以进行细化，其中发动机台架测试较常见，还有一种是整车传动系统测试。如果站在试验工况的角度进行细化，台架测试可以分为稳态和交变两种。由此可以看出，想要完成最终测试，得出较科学的测试结论，就要综合分析各项要素，确保润滑节能测试能够在理想的环境下进行，满足高精度测试的相关环境要求，以此提升测试数据的精确性以及数据运用的可靠性。有效、合理的测试，可以获得具有区分度的数据，并且及时了解整车运行情况，确保各项指标的安全可靠，只有这样，才能提供可靠保障，准确还原整车数据，出于这样的目的，交变循环模拟是最佳选择。另外，在测试的过程中，需要将干扰项合理控制或者是有效剔除，以此避免干扰，影响测试的实际效果，将干扰因素进行控制，将系统测试可靠性与精度提高。综上可以得出结论，想要完成润滑节能测试，台架交变循环模拟是首选，可以科学完成油耗测定，为今后的台架性能升级提供可靠依据。

1.3 润滑油测试难点

想要保证测试的质量，首先就要明确测试的难点，在实际测试环节可以进行合理规避，以此确保测试的精准。前文已经不止一次提过，润滑介质对油耗的影响是非常直观的，直接决定着柴油机性能，改善极其有限，在实际应用中，由于低速重负荷柴油机特征比较明显，其转速较低，并且产生的油耗也比较低，但同时强化程度高，基于这些因素，让测试数值的区分变得并不明显，因为想要区分进行准确判断十分困难，所以也给测试增加了难度。在交变工况下，想要高质量完成测试还是很难的，结合以往研究数据可以发现，影响润滑节能测试的核心因素众多，具体影响因素如图1所示。

图1 润滑节能测试主要影响因素

2 测试条件

前文已经介绍过，想要得到准确的具有参考价值的数据，就要满足一定的测试条件，只有确保测试环境的合理性，才能增强测试的可靠性。测试条件控制，需要从以下几个方面入手。

2.1 测试发动机选型

在进行测试时，首先，要明确测试的目的以及对象，本次研究的重点对象是重型柴油机，所以在发动机选型方面要下足功夫，确保选型的合理性与科学性。应该选择具有代表性的发动机类型，因此，本次研究我们就以一汽解放某型柴油机作为主要对象，详细的柴油机参数以及性能指标见下表1。为了保证测试的真实效果，在进行测试前，需要明确测试任务，试验柴油机的相关重要构件需要结合实际测试需求进行局部调整或者是改造，这样可以保证测试效果更加理想，主要是要依据润滑低黏化需求完成改造工作，确保发动机应用更加安全可靠。结合现实需求，掌握性能测试的核心技术，将干扰因素进行科学、合理、有效规避，营造良好的测试环境，以此保证测试结果。针对滑动摩擦副的研究，可以知道，爆发压力越高，其受润滑低黏化的影响就会越不明显，所以本次研究需要挑战的是如何在高爆发压力下完成相关数据的采集以及高效处理样本。

表1 测试柴油机相关参数

2.2 台架控制方法对比

试验台架控制模式按照原理进行划分，可以有多种，结合以往研究数据可以得出，以n/M模式较为常见，也就是经常提到的转速转矩控制模式，这是一种较为先进的控制模式，另外，转速油门控制模式也曾被广泛使用过，可以合理降低控制模式产生的影响，确保试验结果的正确性，将产生的影响控制在合理范围，以便为今后的性能优化改造提供依据。两种控制方法各自有各自的优缺点，在实际应用中，需要结合现实情况科学选择，并且清楚知道两种控制模式的区别。

3 数据处理与分析

3.1 数据处理

为了计算出正确的节油效果，现实工作中，要结合实际测试数据，采用统计学理论完成相关数据的分析工作。这是最终得出测试结果的核心环节，其计算的准确性尤为重要。除了比油耗算术平均值之外，还要掌握其他相关参数，求解95%置信区间，从而得出节油范围。一般情况下，常规置信区间的计算需要建立在正态分布的基础上才能够实现，以此作为前提，计算的结果才会相对精确，但是值得注意的是，对测试数据整理后，一般不会出现良好的正态分布，如果将正态分布结果作为主要的参考数据，将会影响计算的准确性，产生较大误差，所以在实际测试环节，需要引入Chebysher求解区间。

3.2 数据分析

基于这样的前提，实际测试中，在进行数据分析时，需要掌握科学方法，首先，对数据完成必要的正态分布拟合，这是数据分析的前提，也是测试结果合理、有效的保障。其次，要遵循节能测试数据处理的标准和基本原则。第一，当测试油呈现出明显的正态分布时，为了确保测试结果，应该优先借助这种正态分布完成数据的求解。第二，如果在测试阶段出现了数据不服从的问题，数据和正态分布相背离，此时要保证另一组数据服从分布规律，可以借助Chebyshev区间，提高两组数据求解的统一性，为了保证计算的科学性，两组数据求解，需要以同一算法为前提。通过数据分析可以得出如下结论：首先，润滑油节能试验涉及较多内容，属于系统且全面的工作，从测试性质划分属于低区分性的项目，为了保证质量，要将测试干扰因素合理控制，完善台架控制模式，严格按照标准完成发动机性能检定以及相关试验程序设计等工作，确保试验样本数量的科学性。其次，测试阶段，需要将各部件看作统一整体，例如，发动机、测试设备等，将其有机结合起来，进行系统的标定，在此基础上进行稳定边界控制，采用科学计算方法，提高系统的精度，顺利完成低区分性试验。