淺議汽車整車和發動機的可靠性試驗

唐柳林

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州 545005）

近幾年，隨著汽車市場的井噴，越來越多的人步入了有車一族，汽車的代步功能得到了更多的體現。而購買、日常使用和保養汽車，對目前多數家庭的消費支出來說，還算得上是一項很大的開銷。人們希望物有所值，希望花錢購買的汽車皮實耐用，少出故障，性價比高，安全性好。因此，國家有關部門對汽車的整個生產過程，包括前期的研發、驗證和后期的銷售，特別針對汽車的“心臟”——發動機，制定了考核的相關標準和法規，汽車整車和發動機在成為產品銷售前，都要按相關標準和法規進行測試。

1 試驗現狀

在相關標準和法規中，規定了整車必須通過10萬km可靠性道路試驗，發動機必須通過400 h交變負荷和200 h冷熱沖擊可靠性臺架試驗。只有通過了可靠性試驗的整車和發動機，才能成為合格的產品，才能確保安全，才能在市場上進行銷售。

而整車和發動機兩者的可靠性試驗的方法是不同的。整車的可靠性道路試驗，是指整輛汽車裝載一定的負載，按照一定的車速，行駛在試驗場內特設的高速、彎道、沙石、凹凸、泥坑、陡坡、涉水等路面上，通過行駛完成規定的里程數來進行考核。發動機的可靠性臺架試驗，是指發動機單機安裝在發動機測試臺架上，按照一定的轉速、功率、扭矩連續運轉，通過運轉完成規定的時間來進行考核。兩者的目的，都是希望通過可靠性試驗，驗證產品是否符合設計要求，把設計隱患暴露出來并加以改正，取得符合設計要求、安全性好的產品。

近年來，根據整車和發動機可靠性試驗實際檢測效果的反饋，國家提高了可靠性試驗考核的標準。整車可靠性道路試驗增加了工況測試項目，測試的各種工況，主要是模擬用戶的實際使用情形來設置，對試驗中汽車行駛的時速、加速、減速、制動及檔位的使用，都做了規定，強化了對汽車發動機、離合器總成、變速器總成和制動系統的考核。發動機可靠性臺架試驗，則由原來的全速全負荷可靠性臺架試驗，改為交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗，全速全負荷可靠性臺架試驗中發動機的轉速、負荷和水溫是保持不變的，而交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗中發動機的轉速、負荷和水溫是交替變化的，詳見圖1、圖2。

圖1 交變負荷試驗規范示意圖（實線表示油門全開）

圖中，

nM為最大凈扭矩轉速；

nP為最大凈功率轉速；

ni為怠速；

nr為額定轉速。

如圖1所示，試驗過程中發動機起動后，轉速由怠速升至105%額定轉速，由105%額定轉速降至最大凈扭矩轉速，由最大凈扭矩轉速升至最大凈功率轉速，由最大凈功率轉速降至最大凈扭矩轉速，負荷由零加至最大凈扭矩。以上過程循環交替運行，有的要求在數秒鐘之內完成。發動機在轉速急劇變化和快速加載時產生強烈的沖擊和振動，試驗的破壞性遠遠超過全速全負荷可靠性臺架試驗。

圖2 冷熱沖擊試驗程序示意圖（實線表示油門全開）

在圖2所示冷熱沖擊試驗中，發動機的水溫還須在105℃與35℃之間快速轉換。因此，在進行交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗時，必須使用彈性聯軸器或改進后的變速器（包括離合器總成）與測功機連接，以減輕發動機對測功機的沖擊，確保測功機能正常運轉；發動機的支撐和試驗臺架的地基，也必須是減振的，盡可能消除或衰減發動機產生的振動，避免振動對發動機本身和試驗設備造成損壞。

2 試驗分析

由上述來看，國家提高整車和發動機可靠性試驗的考核標準，目的在于督促相關廠家注重提高整車和發動機的生產技術，從而提高整個汽車行業的制造水平。整車和發動機通過現行的可靠性試驗標準考核后，性能穩定，故障率低，品質得以保證。

但根據發動機匹配整車進行可靠性道路試驗所出現故障的實際情況來看，通過了交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗考核的發動機，在搭載整車進行整車可靠性道路試驗時，仍然易出現一些故障。較常見的如：各密封部位的滲油、滲水，橡膠件硬化龜裂，軸承早期磨損、異響，發電機支架和空調壓縮機托架斷裂等等。

分析其原因，之所以還會出現這些故障，是由于發動機在做交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗時的試驗現場條件，與發動機搭載整車做整車可靠性道路試驗時的試驗現場條件不同造成的。

試驗現場條件不同，主要表現在發動機所承受的溫度和振動不一樣，發動機做交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗，是在室內的試驗臺架上進行的，雖然發動機冷卻液出口的溫度可達105℃，但周圍環境的溫度卻屬于日常室溫；發動機的支撐懸置又是屬于利用橡膠、液體和空氣三位一體共同減振的彈性支撐懸置，加上空氣減振的地基，同時使用彈性聯軸器或變速器連接測功機，確保發動機與測功機的安裝對中的同軸度≤0.02 mm，有效消除或衰減了發動機運轉時產生的振動。

而發動機搭載整車做可靠性道路試驗，是在空間緊湊、半密封、散熱受到限制的汽車發動機艙內進行的，發動機運轉后，產生大量的熱輻射，特別是在排氣管附近，使得發動機艙內的溫度遠高于臺架試驗的日常室溫，加上汽車在各種工況下行駛及在各種顛簸路面上行駛產生的振動，造成發動機易出現諸如密封墊片或密封膠圈失效，滲油、滲水，高壓線硬化龜裂，發電機軸承早期磨損、異響，發電機支架和壓縮機托架斷裂等故障。

3 國內外標準的比較

目前，國外先進發動機制造廠商在發動機的研發過程中，采用自己的可靠性臺架試驗標準，他們生產的發動機不僅在功率、扭矩、油耗等各項性能參數上領先，而且性能穩定，故障少，可靠性高。針對上述情形，國內的一些發動機制造廠商，為了進一步減少故障的發生，提高發動機的競爭力，已嘗試參照國外先進發動機制造廠商的可靠性臺架試驗標準，來做交變負荷、冷熱沖擊可靠性臺架試驗。

國外先進廠商的可靠性臺架試驗標準，比現行的國家標準更苛刻，更難以通過，對發動機的要求更高。比如：發動機交變運轉時，冷卻液升溫要求達到115℃，降溫要求降至22℃（國家標準是105℃和35℃），各工況的轉換用時縮短，而考核時間延長等，加大了對發動機的考核強度，這對目前國內的發動機制造水平，是具有挑戰性的。

4 結束語

國家嚴格執行并提高整車和發動機可靠性試驗的標準，同時通過了可靠性臺架試驗考核的發動機，還必須搭載在整車上，通過整車可靠性道路試驗的考核。這對提高我國的汽車生產和制造技術來說，是非常重要的。只有這樣，才能確保生產出來的汽車符合設計和使用要求，才能確保安全。

國內有些發動機生產廠商，通過了國外廠商的可靠性臺架試驗標準，有些還未能通過。但勇于做這樣的嘗試，努力發現和縮小差距，這對國內的汽車制造水平的提高是有益的。相信經過不斷的努力，我國定會早日由汽車生產強國同時成為汽車制造強國。

[1]GB-T 18297-2001，汽車發動機性能試驗方法[S].

[2]GB-T 19055-2003，汽車發動機可靠性試驗方法[S].

[3]QC∕T 900-1997，汽車整車產品質量檢驗評定方法[S].