发动机机械损失台架测量方法分析
2021-09-10许召龙杨洋方阳
许召龙 杨洋 方阳
摘要：在工业的发展中，发动机的性能往往影响着企业的相关效益。在发动机的性能处理中，需要重视机械损失测量，通过台架测量方法的开展，从而对摩擦、驱动以及泵气损失进行测量，从而为发动机的维护提供重要的数据支撑。因此，本文主要对发动机机械损失台架测量方法进行研究分析，旨在通过对现有的测量现状进行详细阐述，并提出相应的实施策略，为发动机的性能小组提供一定的参考价值。
关键词：发动机;机械损失;台架测量;分析
中图分类号：U464 文献标识码：A 文章編号：1674-957X（2021）10-0146-02
0 引言
在工业的可持续发展战略中，需要重视发动机性能的优化改良。对当前的发动机进行性能测试，不仅能够有利于相关技术的发展，同时也能够维持工业领域企业的经济发展。在发动机的机械损失测量中，由于其状态评估与性能评价相对较难，导致其实际的维护保养工作较难开展。在发动机机械损失测量中，运用台架测量方法，修正以往的台架测量修正系数，解决发动机机械损失台架小组问题，进而为发动机的性能进行准确评定。
1 机械损失测量价值分析
由于发动机的机械损失越小，其性能越好，在机械损失的测量上，其准确程度往往对后续的改进与维护有着紧密的联系。在常见的发动机机械损失测量上，运用的是到拖法与油耗法。因此，本文主要对台架测量法、到拖法、油耗法进行比较分析。其中，到拖法主要是利用定工状况下的稳定运作，当冷却水温度与油温达到正常的温度，通过平衡电力测试的衔接，从而测定电力测功率的拖动功率，从而对发动机的机械损失功率进行测定，但是在到拖法进行发动机机械损失测量中，其实际的处理结果往往偏高，主要是发动机气缸稳定压强与实际的工况不足，因此在提高精准度的处理上，不适合运用到拖法。在油耗法的处理中，由于其主要对规定转速下进行负荷特性处理，在实际的测量过程中，由于对发动机的烟油消耗量与有效功率关系进行有效分析，其智能对发动机的机械损失值进行近似求解，无法对于机械损失量进行准确的处理。因此，在发动机机械损失测量中，运用台架测量方法，重点在于数据统计分类与分析上，通过对发动机的理论推理与实际推力进行计算，借助数据分析的优势来进行拟合计算，从而对发动机机械损失近计算。相对于到拖法与油耗法，台架测量法在机械损耗数字测量上更加精准，从而为发动机性能优化提供保障[1]。
2 发动机机械损失台架测量
在台架测量方法运用到发动机的机械损失值测量中，需要在发动机进油管上，采集燃油流量信号，以脉冲方式送给单片机，单片机内部的定时器或者计数器计量脉冲数，根据脉冲数和单位脉冲的燃油量，可确定某段时间流经发动机进油管的燃油量，借助相应的数值计算从而得到获取的机械能数值。同样在测量中单片机中的另一个定时器或者计数器用于计时，根据某段时间流过发动机进油管的燃油量，即可测量该时段的平均进油量，当该段时间趋于无穷小时，则为瞬时进油量。在发动机回油管上安装一个活塞式流量传感器，可得到该段时间的回油量，用进油量减去回油量，从而计算其实际的机械能损失量。
3 台架测量法的具体开展方案
3.1 测试台架构建
在发动机的机械损失的台架测量上，需要重视物理层测试台架的构建。搭建的物理层测试台架系统测试主要工具为直流电源、信号发生器、示波器和万用表等。根据台架测试的分层结构，其物理层的主要作用是信号电平表示，以及为数据链路层提供传输数据的物理连接。在发动机机械损失的台架测试总线系统，测试项目主要是油耗损失和信号电平两项。这两个测试项目直接反映了物理层的特征参数，同时测试结果的好坏也直接反映了台架测试下的CNA总线设计的可行性[2]。基于CNA总线的台架机械损失测试对照如表1所示。
3.2 实施数据修正
通过收集发动机在所有最大状态下的稳态性能参数，对数据进行分类分析和总结，将发动机转速、推力和油管压力与温度的变化关系绘制成曲线，分析和研究发动机在各稳定状态下，主要参数随油变温度的变化规律。发动机在室内试车台架上进行机械损失测量时，通过发动机进油系统时有压力损失，并且对发动机有一定的迎面速度产生进冲压，使其地面静止条件未得到满足，外流沿发动机的静压变化和摩擦阻力会引起测量机械损失，发动机本身的排气系统造成的环境静压降，对测量数值造成应得损失影响。因此，需要对台架发动机进行测试，通过对燃油温度、分析仪精准度以及存储油路等研究内容进行参数修正，从而保障机械损失的测量准确性[3]。
3.3 发动机机械损失测量
在发动机机械损失的台架测量中，借助台架测试台，对发动机机械能供给系统进行测量。同样在发动机机械损失测量上，往往需要借助台架测量法进行重复性实验，通过在规定的条件下，台架测量接入形同的数据，通过测量出数据进行有效计算。多次测试的开展，能够减少偶然误差对于机械损失量的影响，通过多次重复测量数据，经统计分析，消除误差较大的数据。同样在台架测量法对于发动机机械损失测量中，由于台架测试系统本身的误差问题，例如油温温度变化会对机械损失的测量影响较大，因此在实际的测量材料管理中，需要对干扰因素进行优化处理。例如，针对台架测量系统本身，由于油量传感器和密度传感器测量设备本身的误差问题，需要考查国际市场上，存在的所有测量原理的分析仪分别作对比，找出适合试验台架测量需求的分析仪类型。同样在精确分析发动机燃油温度变化，引起燃油能量变化系数中，需要对温度变化带来的能量冲击进行分析，通过可采用高精度燃油温控设备来控制，确保温差问题的有效规避。在机械损失的台架测量中，对于分析仪设备到发动机这段存储油路带来的机械能消耗测量误差原因，利用管路建设和压力、温度传感器的布置等技术方法来分析控制[4]。
3.4 测量影响因素控制策略
在发动机机械损失台架测试中，主要的处理影响因素涉及到发动机的燃油温度、分析仪精准度以及存储油路等的影响。在燃油温度策略控制中，由于很小的温度变化，往往对台架测量造成较大的影响，因此在实际的处理过程中，需要借助控制系统保障发动机良好的流量测量管控，确保温度的变化越小越好。在分析仪精准度控制上，为了降低伺服电机转动带来的测量压力损失，在实际的分析仪器选择上，需要选择贴近台架测试方法的分析仪器。在存储油路的控制策略上，需要尽可能的降低存储油路燃油的液体流动体积变化，从而降低发动机机械损失台架测量的精准度影响[5]。
3.5 发动机机械损失台架测试结果分析
在发动机机械损失台架测量的结构分析中，需要对现有机械损失修正系数统计，借助多台发动机机械损失计算，通过加权平均计算出修正参数，从而为发动机机械损失计算提供数据支撑。将发动机机械损失测量数值乘以修正系数，可以对台架测量法下的发动机机械损失关系变化进行计算，从而在发动机最大输出状态下进行机械能损失测量，确保测试结构的准确性。通过对多次发动机台架测试值金统计、分类和归纳，分析出发动机机械能损失与油温的变化曲线。将在各温度下，所统计的发动机测量机械能损失，绘制成理论范围曲线，可计算得到各发动机机械损失油温修正系数。同时，在发动机机械损失测量的过程中，对发动机台架存储油管、油温等参数进行测试，可以分析得出室内台架发动机机械损失原因，从而为优化策略提供重要的理论支撑[6]。
3.6 台架试验策略方案的优化策略
在发动机机械损失台架测试中，针对当前现有的问题，其优化策略主要涉及到以下几点：其一，分析仪优化。采用移动式分析仪，将分析仪直接放置在发动机边上，且靠近发动机进油口的位置，尽量的减少分析仪到发动机之间的储油管路距离。其二，存储油管优化。储油管路采用统一口径大小的不锈钢管，不使用转接头来进行存储管拐弯，尽量避免直角拐弯，采用平顺的方式进行存储。其三，油温控制。储油管路会接有燃油压力调节阀和压力传感器，并且在存储油管周围包裹保温材料，以此避免外界溫差对发动机机械损失测量造成的影响，同样也可以借助延长测量时间，来降低气泡的测量精度影响问题[7]。
在发动机性能评价上，由于气缸的压缩气体温度与压力的恒定，导致其大小都在规定的负荷工作范围内对发动机的工作参数相适应。因此，在发动机机械损失的台架测量中，需要对于可计算指示功率与有效功率进行比较，进而确定实际的机械损失计算。在机械损失的台架策略下，着重于温度与存储油管的优化控制，在越接近恒值的情况下，其测量越准确，越能够为发动机的性能设计与维护提供准确的数值，以此优化工程发动机的管控质量[8]。
4 ; 结束语
由此可见，在发动机机械损失台架测量中，由于机械能无法直接测试的限制，导致需要借助台架测试实验进行数据计算分析。同样在实际的测量中，需要与传统的测量方法进行优劣对比，从而在实际的实验设计上，确保相应的影响因素得到有效修正，从而降低发动机机械损失台架测量的不稳定情况，为发动机的性能检测提供重要的技术保障。
参考文献：
[1]杨名名，刘依敏，钱人杰.发动机机械损失台架测量方法研究[J].柴油机设计与制造，2019，25（03）：25-29.
[2]龚长超.汽油发动机动力输出模型研究[D].重庆大学，2019.
[3]郑宝均.瞬变工况下车用发动机能量流的检测与分析[D].湖南大学，2018.
[4]高一.路试工况下发动机瞬态动力性能的检测及分析[D].湖南大学，2017.
[5]蔡清平.纳米添加剂润滑油对发动机性能的影响研究[D].武汉理工大学，2017.
[6]周道锋.基于冷却液温度的发动机热平衡试验研究[D].吉林大学，2013.
[7]徐玉冰.从DA471QLR型发动机升级优化浅析发动机性能优化方法[D].吉林大学，2012.
[8]陈林林.二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究[D].南京航空航天大学，2009.
