汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)出廠臺(tái)架測(cè)試燃料消耗淺析

摘 要：本文通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際測(cè)試過(guò)程中燃料消耗問(wèn)題，結(jié)合管路密封方式的優(yōu)缺點(diǎn)，利用近似關(guān)系及數(shù)據(jù)分析的方法確定了燃料消耗的判定依據(jù)。

關(guān)鍵詞：燃料；消耗；泄漏；近似關(guān)系

引言

發(fā)動(dòng)機(jī)出廠熱測(cè)試是必要且重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，熱測(cè)試是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的初步檢測(cè)；同時(shí)，熱測(cè)試在發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本中占有一定的份量，其中燃料消耗占有較重的比重。如果測(cè)試過(guò)程中存在泄漏、單臺(tái)用量超標(biāo)等問(wèn)題，將對(duì)生產(chǎn)成本控制不利。

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，熱測(cè)試環(huán)節(jié)燃料消耗的過(guò)程監(jiān)控、問(wèn)題及數(shù)據(jù)分析，對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架燃料消耗進(jìn)行分析及驗(yàn)證。為后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的燃料消耗控制提供依據(jù)。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試簡(jiǎn)介

目前發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量臺(tái)架以自動(dòng)控制臺(tái)架為主，國(guó)內(nèi)外有數(shù)家測(cè)試設(shè)備廠及研究所，如小野測(cè)試儀器公司、李斯特內(nèi)燃機(jī)及測(cè)試設(shè)備公司（AVL）、FEV發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究所、上海內(nèi)燃機(jī)研究所等。

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架介紹

發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架裝置通常包括：試驗(yàn)臺(tái)、測(cè)功裝置、燃料消耗量測(cè)量裝置、冷卻水供給系統(tǒng)、空氣消耗量測(cè)量裝置、排氣系統(tǒng)、操縱臺(tái)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等。

1.2 燃料消耗量測(cè)量裝置簡(jiǎn)介

液體燃料消耗量的測(cè)量方法有：容積法、質(zhì)量法、流量法及流速法。常用容積法及重量法。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常用容積法，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常用質(zhì)量法。

式中：B-燃料消耗量（kg/h）；V-量瓶?jī)煽叹€之間的容積（ml）；？籽-燃料密度（g/ml）；t-液面通過(guò)兩刻線間所需時(shí)間（s）；W-燃料質(zhì)量（g）；b-燃油消耗率[g/（kw·h）]；P-功率（kW）

1.2.1 燃料消耗自動(dòng)測(cè)量?jī)x

重量法燃料消耗自動(dòng)測(cè)量?jī)x由燃料天平、控制器和電子計(jì)數(shù)器組成；采用一次平衡消除刀口摩擦誤差，采用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)消除時(shí)間測(cè)量誤差。

式中： F-測(cè)功器讀數(shù)（kW）；L-測(cè)功器制動(dòng)桿臂長(zhǎng)（m）；U-時(shí)間間隔t（s）；W-燃料消耗量（kg）

1.2.2 燃料消耗自動(dòng)測(cè)量?jī)x內(nèi)部結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3）

2 燃料消耗問(wèn)題

發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，測(cè)試環(huán)節(jié)的輔料消耗（包括燃料、防銹防凍液、潤(rùn)滑油、壓縮空氣、冷凍水等）總量一直得不到有效的控制，其中燃料消耗比重大，且與產(chǎn)量沒(méi)有固定的關(guān)系，使得降低輔料消耗的工作難以開(kāi)展。

2.1 臺(tái)架燃料供給及計(jì)量方式

我們所采用測(cè)試臺(tái)架燃料供給管路布置如下圖所示，燃料消耗統(tǒng)計(jì)以流量計(jì)月度數(shù)據(jù)結(jié)合當(dāng)月產(chǎn)量計(jì)算單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗，對(duì)此項(xiàng)進(jìn)行考核。

2.2 單臺(tái)燃料消耗數(shù)據(jù)收集

為了了解每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗，以及為后續(xù)問(wèn)題的分析提供依據(jù)，我們對(duì)單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試前后流量計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，相減得出單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試“記錄消耗”，下面是兩個(gè)機(jī)型按照各自的出廠檢測(cè)工況運(yùn)行后，從臺(tái)架流量表讀取的燃料記錄消耗。

從上圖可以看出，燃料記錄消耗值波動(dòng)性很大，并無(wú)規(guī)律可循，需要從實(shí)際測(cè)試過(guò)程及燃料消耗與單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)系入手查找原因。

3 燃料消耗監(jiān)控及問(wèn)題分析

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試過(guò)程進(jìn)行為期三個(gè)月的燃油系統(tǒng)定向跟蹤，對(duì)燃油系統(tǒng)有無(wú)泄漏、測(cè)試工況運(yùn)行是否正常以及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試過(guò)程中是否存在影響燃料消耗的異常進(jìn)行跟蹤。

3.1 燃油系統(tǒng)有無(wú)泄漏及分析

測(cè)試前將燃料管路連接處用抹布檫干凈，在測(cè)試過(guò)程中及測(cè)試完成后對(duì)連接處進(jìn)行檢查。

檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，以臺(tái)架與發(fā)動(dòng)機(jī)中間連接處（對(duì)接快插）為界，臺(tái)架一側(cè)管路除偶發(fā)性泄漏外，并無(wú)長(zhǎng)期泄漏，定期檢查管路即可解決；發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)管路與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、回燃油孔連接處由于連接方式不合理，存在部分發(fā)動(dòng)機(jī)不同程度的燃油泄漏，如圖7所示。

此問(wèn)題需要對(duì)管路連接工裝進(jìn)行改進(jìn)，不需要重新制作。

3.2 測(cè)試工況運(yùn)行是否正常

發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)測(cè)試工況采用統(tǒng)一編寫(xiě)的自動(dòng)程序，只要臺(tái)架外圍條件滿(mǎn)足程序設(shè)定要求，工況運(yùn)行過(guò)程中不存在問(wèn)題；但是仍然存在個(gè)別原因?qū)е碌耐鈬鷹l件不滿(mǎn)足，如早晨首臺(tái)測(cè)試，由于冷卻液溫度較低或其它原因，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)時(shí)間增加，如下圖所示。同時(shí)，由于測(cè)量失效導(dǎo)致的單個(gè)測(cè)量點(diǎn)需要重復(fù)測(cè)量等，加長(zhǎng)某個(gè)測(cè)量點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間增加。均可導(dǎo)致測(cè)試實(shí)際運(yùn)行時(shí)間的不一致。

3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)是否異常

發(fā)動(dòng)機(jī)異常導(dǎo)致測(cè)試不合格或測(cè)試時(shí)間增加，如缺缸、爆管（發(fā)動(dòng)機(jī)水、氣、油路）、發(fā)動(dòng)機(jī)本體三漏等問(wèn)題導(dǎo)致的測(cè)試異常，需要返修或檢修問(wèn)題，均會(huì)導(dǎo)致燃料消耗浪費(fèi)等。

4 燃料消耗數(shù)據(jù)分析

根據(jù)以上發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及分析，對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行處理后；重新采集發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗理論值近似代替

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)（固定間隔自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)），進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出燃料消耗與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、扭矩及功率）的近似關(guān)系。利用此關(guān)系關(guān)系結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算出相關(guān)系數(shù)與間隔時(shí)間乘積，即為發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)近似燃油消耗量，全測(cè)試工況的近似燃油消耗之和即為單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)近似燃油消耗量。

上述近似油耗指的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中消耗掉的，如果要與記錄油耗做對(duì)比，必須加長(zhǎng)填充燃濾及發(fā)動(dòng)機(jī)油道的消耗量。

4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗理論值驗(yàn)證及判斷依據(jù)制定

根據(jù)以上得出的近似關(guān)系，對(duì)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行為期兩個(gè)月的驗(yàn)證，理論油耗與記錄油耗差值在±8%，基本均布。根據(jù)以上結(jié)果，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試過(guò)程的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即可得理論燃料消耗，將其與記錄消耗做對(duì)比，如差值在±8%，為可接受結(jié)果，如果超出這個(gè)公差范圍，則需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及臺(tái)架進(jìn)行泄漏檢查，以確定問(wèn)題所在。同時(shí)，為了控制測(cè)試時(shí)間及規(guī)范化操作，我們按照燃料消耗近似關(guān)系系數(shù)，計(jì)算出理想測(cè)試工況（自動(dòng)程序理論工況，非實(shí)際運(yùn)行）的燃料消耗量及其分布。從圖中可以看出，熱機(jī)占有總油耗的1/4左右。并以此為依據(jù)對(duì)每臺(tái)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，如結(jié)果偏移較大，則需要檢查運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定問(wèn)題所在。

5 總結(jié)

在了解發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架及燃料消耗儀原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們臺(tái)架及發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際情況。對(duì)我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的燃料消耗超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)差及分析，最終通過(guò)逐一排除及理論分析；使用統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并使用數(shù)學(xué)近似代替方法取得燃料消耗的近似代替值，并與記錄值及理想測(cè)試油耗進(jìn)行比的方式，確定問(wèn)題方向，便于問(wèn)題分析及解決。

參考文獻(xiàn)

[1]朱仙鼎.內(nèi)燃機(jī)工程師手冊(cè).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000，8.

[2]AVL.AVL油耗儀操作手冊(cè).AVL李斯特公司，2005，5.