试验阶段取消空压机装配的可行性研究

张阳，李丹

试验阶段取消空压机装配的可行性研究

张阳，李丹

（潍柴动力股份有限公司 发动机技术研究院，山东 潍坊 261061）

发动机研发过程时，需要进行大量的性能试验标定发动机的相关配置。但在进行普通性能试验时空压机仅齿轮与轮系啮合，并不做功。且空压机结构负责工作过程繁琐，物理结构上除了机械、电气外还包括了气体、冷却水等回路系统，工作过程中极易产生不容易发现的异常情况，造成空压机的故障，且随着运行时间的增加，有时还会造成严重的安全事故[1]。普通试验时取消空压机的装配，能够减少空压机及相关管路的装配，并消除空压机的磨损所带来的成本消耗。

发动机试验；效率提升

引言

车用空压机俗称气泵，其作用是产生压缩空气。空压机由发动机带动，将产生的高压空气压入贮气筒，作为整车整个气制动系统的全部力源。由于气压制动是在驾驶员用不大的力量时可保证得到较大的制动力量，因而在中重型汽车上被广泛应用。另外，空气压缩机产生的高压气体还可用于汽车轮胎的充气，带动雨刮器，以及公共汽车的开、关门等[2]。

加强成本控制，降低支出是主要途径。用较低的成本研发、制造出优质的产品，进而获得更大效益。因此，加强成本管控对于企业目前及长远的发展具有深远的意义。

目前发动机进行性能试验时，空压机仅齿轮与发动机轮系啮合，并无相关考核。但空压机结构复杂，工作中极易发生异常情况，造成空压机故障。并且空压机出气口若未做好管路连接工作，会出现窜机油情况，造成试验台架的污染。

因而，若能在相关的试验过程取消空压机的装配，一方面可以减少发动机的研发成本，另一方面能够保持试验台架的整洁干净。

1 空压机取消装配的可行性分析

现有的发动机试验若取消装配空压机，需设计相关的空压机盖板将发动机的空压机安装孔进行封堵，避免润滑油从空压机安装孔流出。

空压机运转过程会消耗发动机一部分输出功率，若取消装配空压机存在发动机进行试验时得出的结果存在误差。针对空压机空载功率需进行相关的试验，并与发动机的功率进行对比。

所以，在柴油机部分试验过程取消空压机的装配必须保证几个原则：

原则一：取消空压机装配后，必须设计相关的空压机盖板，保证发动机的正常运行，保证试验台架现场的整洁、干净。

原则二：取消空压机后，空压机的功率消耗占比必须在试验运行的范围内。

若能保证该两项原则，则通过对各机型的空压机进行功率试验，得到各型号空压机的空载功率，在发动机的相关试验时进行功率修订，则可以实现空压机的取消装配。

2 空压机空载功率分析

为分析空压机空载情况下对发动机的功率消耗，选取了三个机型的空压机进行相关的空压机功率试验，并与发动机的额定功率进行对比。

图1 1#空压机空载功率消耗曲线

如图1及表1所示，1#机型柴油机的空压机空载功率消耗随转速的增大而增大。其中该柴油机额定转速为1 900 r/min，空压机转速与该柴油机转速比为7/6，发动机转速在1 900 r/min时，空压机转速为2 216 r/min。根据图表所示，1#空压机转速在2 216 r/min的情况下，空压机消耗功率约为2.3 kW。

表1 1#空压机空载功率消耗数据

试验台型号：空压机试验台空压机编号：1# 序号转速(r/min)扭矩/(N.m)轴功率/kW润滑油温度/℃润滑油压力/kPa润滑油流量/(L/min)大气压力/kPa环境温度/℃环境湿度% 19964.40.4698.33810100.129.355 21 20060.7598.34070100.129.355 31 4006.60.9698.13883100.129.355 41 5987.41.2498.13993.5100.129.355 51 7998.41.5898.13923.1100.129.355 62 00091.88983973.2100.129.355 72 1999.82.26983973.4100.129.355 82 40010.62.66983893.1100.129.355 92 59911.33.0897.93873.4100.129.355 102 79911.93.4997.83983.5100.129.355 112 99812.63.9497.83933.4100.129.355 1280030.2597.73982.9100.129.355 136032.20.1497.63953.1100.129.355

如图2及表2所示，2#空压机在发动机额定转速的情况下消耗功率约为1.9 kW。

如图3及表3所示，3#空压机在发动机额定转速的情况下消耗功率约为0.65 kW。

对比三台发动机的额定功率及空压机在空载情况下的功率消耗，空压机空载的功率消耗为发动机额定功率的0.6%左右。影响较小，部分试验可以取消空压机的装配。

图2 2#空压机空载功率消耗曲线

表2 2#空压机空载功率消耗数据

试验台型号：空压机试验台空压机编号：2# 序号转速/(r/min)扭矩/N.m轴功率/kW润滑油温度/℃润滑油压力/kPa润滑油流量/(L/min)大气压力/kPa环境温度/℃环境湿度% 12 6019.62.684.24000.1100.429.465 22 5009.22.484.33890.1100.429.465 32 4028.82.2184.23870100.429.465 42 3008.42.0284.53830.1100.429.465 52 2018.21.8884.44030.1100.429.465 62 1027.51.66843990.1100.429.465 72 0017.11.4984.34050.1100.429.465 81 9006.91.3784.54070100.429.465 91 8026.61.2584.73920.1100.429.465 101 7006.41.1484.84070100.429.465 111 6025.90.99853990100.429.464 121 5015.60.88853950.1100.429.464 131 4005.20.76853980.1100.429.464 141 3034.90.67854040.1100.429.464 151 1994.40.5584.74210.1100.429.464 161 1014.10.4784.74270100.429.464 171 0023.60.3884.64320100.429.464 189033.40.3284.64170.1100.429.464

表3 3#空压机空载功率消耗数据

试验台型号：空压机试验台空压机编号：3# 序号转速/(r/min)扭矩/N.m轴功率/kW润滑油温度/℃润滑油压力/kPa润滑油流量/(L/min)大气压力/kPa环境温度/℃环境湿度% 12 7004.21.1983.73650.1100.529.463 22 60041.0983.83660.1100.529.463 32 5003.80.9883.83690.1100.529.463 42 4003.60.8983.93700.1100.529.463 52 2993.40.8283.937224.3100.529.463 62 2003.20.7583.93790.1100.529.463 72 10030.65843830.1100.529.463 82 0012.90.61843830100.529.463 91 9012.70.53843850.1100.529.463 101 8002.60.4984.13810.1100.529.463 111 7012.30.4184.13820.1100.529.463 121 6032.30.3884.23840.1100.529.463 131 50120.3184.23850.1100.529.463 141 40120.384.23860.1100.529.463 151 3001.80.2584.33940.1100.529.463 161 2021.80.2284.33970.1100.529.463 171 1031.40.1684.34040.1100.529.463 181 0040.80.0884.44100.1100.529.463 1990210.0984.44070.1100.529.463 208010.80.0784.43960.1100.529.463

图3 3#空压机空载功率消耗曲线

3 空压机取消装配后的工作

空压机取消后，为保证发动机试验的正常进行，需进行以下工作：

工作一：取消装配后需对不同类型的空压机进行分析，并设计相关的工装。空压机取消装配后用工装进行代替。

工作二：各个机型空压机消耗的功率具体数值不详，标定功率无数据依据，需摸底完成各机型机器空压机空载功率消耗。

工作三：若取消空压机后，空压机的空载功率对部分试验的结果存在影响，则需根据空压机的空载结果通过测功系统对试验结果进行修订。

4 结束语

通过取消空压机的装配，一方面可以大大减少装配的难度，减少装配时间。另一方面可以防止空压机在空载情况下对空压机的磨损，防止发动机试验情况下出现安全隐患，减少试验成本。

[1] 姜文雍,黄增阳,许中琛.空压机非正常运行状态研究与分析[J].农机使用与维修,2018(10):15-16.

[2] 刘利.车用空压机故障模式分析与改进[D].长春:吉林大学,2006.

Feasibility Study on Canceling Air Compressor Assembly in the Test Stage

ZHANG Yang, LI Dan

( Weichai Power Co., Ltd., Engine Technology Research Institute, Shandong Weifang 261061 )

During the engine development process, a large number of performance tests are required to calibrate the relevant configurations of the engine. However, in the ordinary performance test, only the gear and gear train meshes, and no work is done. In addition, the structure of the air compressor is responsible for tedious work process. In terms of physical structure, it also includes the return circuit system such as gas and cooling water, etc., which can easily produce abnormal conditions that cannot be easily found in the working process, resulting in the air compressor. With the increase of operation time, serious safety accidents can sometimes be caused[1].In normal tests, canceling the assembly of the air compressor can reduce the assembly of the air compressor and related pipelines, and eliminate the cost consumption caused by the wear of the air compressor.

Testing of Engine; Efficiency promotion

A

1671-7988(2021)22-119-04

U464

A

1671-7988(2021)22-119-04

CLC NO.: U464

张阳（1990—），男，工程师，就职于潍柴动力股份有限公司发动机技术研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.030