技术

热磨合试验台设备的选择

2025China.cn   2009年03月28日

发动机的热磨合在其生产中是非常重要的环节,在进行发动机热磨合线设计之前,首先应对主机厂的基本情况有一个了解,比如:年设计生产纲领、使用设备是否具有兼容性、投资概算及适用的法律、法规等基本信息,然后根据主机厂提供的热磨合试验规范及出厂试验台工艺流程要求,将总装线装配完毕的待试发动机,通过一个单臂吊吊装到热磨合专用小车上,再由人工将其输送至热磨合工段进行加注润滑油、齿轮油及对零部件外观检查。检查完毕后将热磨合专用小车输送至热磨合工位自动夹紧,并对冷却水进出管道、排烟管道、燃油进出接口及试验台节气门执行机构等进行连接。按试验规范实现发动机的各项试验,可快速完成各测试数据的测试。比如水温、机油压力、进气压力(MAP)、尾气排放分析值、怠速、喷油脉宽及点火提前角等数据采集,完成发动机出厂热磨合的测试任务。该技术方案可将装配线与磨合测试线合为一体,实现年产发动机20万台/双班。

发动机的热磨合是发动机装配生产线中一个很重要的环节,而热磨合试验台是完成试验的必备品。选择合适的试验设备,可以更准确地记录各项监测数据,使装配线与磨合测试线合为一体,保证发动机顺利出厂。

设备用途及适应范围

该设备用于发动机生产厂装配完成后的发动机热磨合测试。具体可应用在发动机主机厂双顶置凸轮轴4缸发动机热磨合测试中。

发动机功率测试范围:0150kW

发动机扭矩测试范围:0300N m

发动机转速测试范围:5006500r/min

适应环境条件

1.设备适应环境的温度:50

2.环境相对湿度:≤90RH

3.电源要求:AC220±10%,50Hz±2

4.供给气源:0.40.6MPa

5.供水压力:≥0.2MPa

6.燃油压力:0.35MPa

7.起动电压:12V±1V

测量参数

测量参数具体见表1

1

采集参数

转速:采集点火线圈的信号经小信号放大模块后送入计数模块进行计数,经换算后由计算机显示处理。

燃油压力:燃油压力传感器(420mA)的标准信号送入模块经换算送入计算机显示。

机油压力:机油压力传感器(420mA)的标准信号送入模块经换算送入计算机显示。

进气真空度:进气压力传感器(420mA)的标准信号送入模块经换算送入计算机显示。

发电机电压、电流:发电机电压、电流传感器(420mA)的标准信号送入模块经换算送入计算机显示。

进、出水温度:进、出水温度传感器直接送入Pt100测量模块,经换算送入计算机显示。

排气温度:排温传感器直接送入热电偶测量模块,经换算送入计算机显示。

磨合时间:系统对磨合时间能够进行自动计时。

尾气分析仪:尾气分析仪通过RS232送入计算机显示。

系统组成

按试验热磨合规范和工艺流程方案,发动机热磨合测试台由以下各部分组成:

1.基础

从发动机热磨合台周边引入冷却进出水、燃油、动力电源、起动电源及排烟管道等。

2.发动机试验托盘小车

试验托盘小车(见图1)上可安装发动机定位支架,托盘小车体采用型钢焊接,底部有精加工承压导轨。托盘小车上设置快插接头对接板(与固定在支撑架上的阴接头对接板配合),上面包括冷却液进出、燃油进回油等接头,托盘小车整体手动控制快速压紧。

1试验托盘小车

3.底座支撑

底座为钢结构焊接件。底座后端面设置油、水、气、电管道接口、电器线束支架及气动控制阀组。

底座作为托盘、支架等的固定台,起支撑托盘小车的拉紧等作用。主要包括滚道(具有足够的刚度,长度约为1.5m);滚道支撑侧面安装4个可转向压紧气缸,实现发动机托盘夹紧的功能,气缸的转向角度不小于90°;滚道前端安装一个托盘拉紧汽缸,行程约为400mm;同时,滚道上面装拉紧避让装置,保证托盘的顺利进入;滚道的尽头安装快插阴接头对接板,该对接板的另一端与发动机冷却水恒温水箱、燃油油箱及压缩空气相接。

试验完毕后手动打开压缩空气阀,将发动机内冷却液吹回水箱,底座上安装接近开关,用于控制试验托盘小车的位置。

小车接送机构由推拉气缸实现,该机构在移动时应平稳可靠无冲击,移动速度可调节。小车接送机构的移动行程应大于快接模板的快接阀开启所需的行程,并有到位发信指示。在该机构的作用下,技术人员可将热试托盘拉上精定位导轨精确定位。

4.发动机支架

对于带变速箱的发动机,在支架上利用现有的发动机悬挂点进行支撑,支撑采用外购的推拉扣轴插入悬挂孔内进行固定。

5.油、水、气管道连接

管道连接部件包括发动机冷却水进出接头、发动机燃油进出快速接头和压缩空气快接组成。发动机冷却水快速接头与托盘小车自动可靠对接,燃油进出快速接头与发动机手动迅速接通,连接可靠,卸下能够自封无泄漏。燃油接头全部手动快接。油、水气管道见图2

2油、水、气管道

6.发动机排气机构及排气负压总管快接机构

快接机构为连杆机构(快速夹钳式),排气快接器与发动机排气口(锥或球面)接合能够补偿发动机排气管的位置误差,在机械加紧机构的作用下,它与发动机的排气管口紧密接触,具有良好的密封效果,排气管上设有气样分析等测试接口,接口位置按发动机台架试验标准规定。法兰与排气歧管采用快换锁紧连接结构进行连接。

每个台架配备一个带消声器的废气收集管,与发动机的连接采管通过连接管件汇聚到系统排烟总管中。系统试验台中央设一个排烟箱,系统配排烟风机12台,排风量一般大于10 000m3/h,由排烟导流箱再通向排烟通道后从空中将废气排出。考虑到发动机不同型号排气管形状、方向等不同,发动机在磨合前安装工艺排气管快装接头。快接装置装有工作拉手,操作工人方便装拆,同时有机械自锁装置。排气快接装置用金属管与消音器、三元催化器等连接。

发动机燃烧废气通过管道排出,周围散发出的废气通过厂方内设置抽风机抽风到管道中从空中排除。抽风机的设置要考虑最大限度地收集发动机周围的废气,另外快接装置、金属管等还应考虑安全措施,热试台内部的排气配管要求采用绝热材料包扎防止高温灼伤。

7.燃油供给系统及快插系统

热试台架应采用集中供燃油的方式,台架上不设单独的供油箱。由于汽油是易燃易爆品,系统应设置供油油罐一个,四周充满黄沙,由气动隔膜泵进行泵油,当供油管路低于设定压力时,即打开小油箱加油阀,气动隔膜泵自动供油;关闭供油阀门,泵自动停止。

发动机的供油采用气动阀控制,起动点火开关时,气动阀打开,燃油自动供给。试验完毕后,供油气动阀关闭,压缩空气阀自动打开,对发动机进行吹扫。吹油采用间歇式,用时间进行控制。残油经主回油管路,流到残油收集系统。

供油系统在试验台内的配管用软管或硬管连接,软管耐压0.5MPa以上,集中向台架供给符合要求(0.5MPa)的燃油。供油系统有外置燃油泵,具有发动机燃油回油,压力调节等功能。

8.冷却水供给系统

采用集中供水方式,发动机冷却水从给定位置通过管路接到到每个台架,发动机厂负责向所有台架恒压(0.10.2MPa)输送冷却水(60±10),并具有回水处理功能。

发动机台架应设计冷却水及回水吹扫系统,以保证台架试验系统正常工作。冷却水供给系统在试验台架内的管道用软管连接,而且软管耐压必须大于0.5MPa,耐温必须大于120℃。在发动机一侧可视范围内配备透明软管,以便观察水的流动状况,应确保热试台的水管不会混入空气。当供水气动阀开、闭以及吹水时,对应操作面板上的指示灯亮。因水温较高,各水路控制气动阀需选用耐温型。

在发动机循环水管路应设置压力、温度传感器。压力小于设定值时应停机检查。进水温度为60±10℃,不在该范围显示异常;但发动机仍然可点火,出水温度超过100℃时,应自动停机,该信号要求从ECU取出,与PLC实现联锁控制。

供水系统中气动阀具有手动和自动控制功能,能够观察进水状态。发动机试验过程中,当发动机出水温度超过80℃时,阀打开,给发动机补充水,使高温水溢出流到蓄水池,保持发动机出水温度恒定在8090℃。

9.油门控制机构

手控油门执行机构由安装支架、拉线等机构组成。通过手动控制拉线可以控制发动机油门位置,改变节气门开度,进而改变发动机转速,达到控制热磨合工况的目的。

10.试验台气动装置

该装置可对发动机托盘小车进行加紧,对发动机冷却水管道积液进行吹扫。发动机燃油管道积液吹扫气动系统由油水分离二联件、气动控制阀组、气动截止阀及气动管路组成(油水分离两联件、气动换向阀采用日本SMC公司的产品)。

11.磨合台电气控制柜

控制柜为1 800mm标准立柜,钢制柜体,内外部表面都进行预处理,涂底漆和喷漆,控制柜内配置门位开关、冷却风扇、过滤窗及电源插座。控制柜的电源总开关设置在控制柜外边,控制柜内布线合理、美观,并标明线号,线号采用线号机打印,接线采用标准接头,保证接触良好。操作台布置在台架边,台面布置操作按钮及状态指示,内部布置PLC模块。控制柜有急停开关,所有指示元件采用直流24V电源,设备控制系统按三相五线制布线,异常停止开关采用红色压旋式。控制柜台架的电器元件要具有防水、防油的功能,各动作端和各选择按钮的动作用有指示灯显示,灯的颜色为:原始位置为绿色,动作端为黄色。重要电气元件建议采用高质量的产品,其中限位开关、接近开关及光电开关等最好自带指示灯。PLC程序具有联锁及安全保护功能,其外围电路对PLC的输出应具有可靠保护,PLCI/O点留有10%的余量。控制柜所有电器线路使用桥架走线,防水、防油,易于维护。

12ECU及线束支架

根据各种机型配备ECU及试验专用线束的情况,每个台位不同机型各配1套。各种型号的ECU和线束集成设计布置在试验台易操作的位置。

13.发动机起动电源系统

发动机起动采用自身启动电机,发动机输送到试验台时,人工连接起动电机电源线和控制线。起动电源系统采用DC12V电压。发电机电压、电流输入计算机显示,自动判定发电机是否合格,电压量程30V,电流量程60A

发动机磨合试验台架设备配置见表2

2

试验设备的主要功能

1.控制功能

出厂磨合测试台采用计算机及PLC可编程控制器控制,在显示器上中文显示监测数据、曲线及测试台的运转状况。可通过手动微动方式改变发动机的油门,进而改变发动机转速。发动机的号码由人工手动录入。可自动测量的参数为:进水温度、出水温度、水箱温度、机油压力和发动机转速。各个参数能够自动存贮记录,完成数据的统计管理报表等功能,并同时记录发动机的磨合时间和日期,能够方便查询。

该测试台能够自动采集五气排放测试仪的参数,各个磨合试验台的数据通过PROFIBUS现场总线传送给主控计算机系统。试验台具有声、光报警装置,三色柱灯,颜色为红、黄、绿。

计算机是整个控制系统的核心,磨合时由计算机启动发动机,程控进行不同转速下的磨合试验,自动记录试验过程的数据和时间,试验完成后自动停止发动机运转。

2.工控机界面

测量过程的监控画面显示的内容有:机型、发动机号、发动机转速、机油压力、燃油压力、进气真空度、进出水温、机油温度、排气温度及磨合时间等,针对不同机型不同工况可以设置不同参数的控制范围。

工控机界面可根据试验工况要求进行自动控制、自动数据测量、数据采集、存储、编辑、数据通信及交换和绘制及打印,可在计算机上对试验条件及运转程序进行编制、编辑和修改(需要进行授权识别),可同时显示5路采集数据的实时曲线。另外,冷却液管路、燃油管路及气动系统在人机界面上有动态形象显示。所有的原始试验数据可以转换为EXCEL及文本文件(.txt)的格式。该设备具有试验完毕后试验数据动态回放功能,便于帮助技术人员诊断发动机的故障。软件采用分级管理,不同级别的操作者具备不同的操作权限,同时(管理员)可设定报警、测试上下限。

3.网络管理

网络管理系统采用S7-315 PLC+PROFIBUS现场总线组成。该系统应与热试线体网络系统兼容,并为线体网络留通信接口。该网络系统要求可靠性和稳定性高,抗干扰能力强且具有极强的开放性和扩展性,方便用户管理和维护。该系统可将发动机磨合合格的实时数据自动存储到上位机中,存储容量大,能存储20万台发动机的数据且为带有存储卡的备用存储方式。

(转载)

标签:热磨合 试验台设备 我要反馈
参与ABB电机与发电机拼图挑战赛赢取探厂等好礼,快来挑战!
西克
2023世界人工智能大会专题
专题报道
欧洲工业之旅
欧洲工业之旅

每年的汉诺威,汽车都是关键话题之一。 今年,轻量化、新能源被精准的提炼出来。 2019年, 带你开启汉诺威工业之

2019年贺岁版
2019年贺岁版

2018年已经过去,整体来看,汽车行业正朝着电动化、智能化、网联化方向坚毅挺进,新品、收购、合作等动作不断。2019年汽

Baidu
map