柴油發動機冷試臺架驅動部分的設計應用

張銀橋

（中國重汽集團杭州發動機有限公司，浙江 杭州 311232）

柴油發動機冷試臺架驅動部分的設計應用

張銀橋

（中國重汽集團杭州發動機有限公司，浙江 杭州 311232）

傳統的柴油發動機熱試工藝設備投資大、試驗費用高、試驗時間長，因此柴油發動機冷試工藝越來越受到重視，本文主要論述了柴油發動機冷試中的動力驅動及扭矩參數測試的一套設計方案。

柴油發動機冷試；發動機裝配質量；扭矩測試

隨著汽車工業的不斷發展，人們對發動機的可靠性和安全性能要求越來越嚴格，發動機生產廠家對發動機性能的快速診斷越來越受到重視。由于傳統的發動機熱試工藝設備投資大﹑試驗費用高以及試驗時間長，發動機冷試工藝越來越受到生產廠家的青睞。發動機冷測試不像常規的熱試驗那樣能夠真實的表現發動機的功率和扭矩，而是通過間接的方式考察整機裝配性能，通過測試各種參數及曲線進行分析，因此，在發動機冷試驗過程中，測試項目及測試方案的選取相對而言就顯得尤為重要，需要在實際生產中通過實踐驗證及不斷調整來最終確定。

發動機冷試驗是通過電機驅動方式帶動發動機在不同轉速段運行來檢測發動機裝配質量。目前在汽車行業，國內對柴油發動機的冷試驗起步較晚，還處于探索階段，沒有形成完整的能夠取代熱試驗的冷試規范和檢測手段。為進一步探索柴油發動機冷試技術，本人想到利用三菱變頻器的多段速設定功能控制變頻電機帶動柴油發動機，按照設定的轉速曲線或者外接電阻進行無極調速試驗，并通過專用扭矩測試系統記錄扭矩曲線，從而分析裝配質量。

本次設計采用三菱通用變頻器FRF740-55K-CHT為例用以驅動55KW4級變頻電機，電機恒轉矩頻率范圍5—50Hz，恒功率頻率范圍50—100Hz，額定轉矩350N.m，選用合適的斷路器﹑電磁接觸器和交流電抗器。在電機之后安裝一扭矩傳感器，在電機驅動發動機運轉的時候可以實時檢測到作用在驅動軸上的扭矩，在傳感器之后安裝一扭矩限制離合器，在運轉扭矩超載的時候能使傳動分離，保護傳動機構。實現發動機轉速按多段速曲線進行控制：

柴油發動機分別在600n/min﹑800n/min﹑1000n/min﹑1200n/min和1400n/min各個轉速點運行相應時間。利用變頻器RH﹑RM﹑RL3個端子與公共端SD的on-off組合信號，設定對應狀態時的運行頻率，見表1。

注：參數Pr.79運行模式選擇3（外部/PU組合運行模式1）。用外部端子STF作為啟動指令，RL﹑RM﹑RH與公共端SD間的通斷用接PLC輸出端的中間繼電器控制，編輯相應的PLC程序即可控制電機按照預先設定的轉速曲線進行多段速運行。以上是一個5段速運行控制方式，而根據實際需要三菱變頻器可以最多進行15段速度設定，能夠滿足試驗需要。另外通過模擬信號進行頻率設定可實現電機驅動發動機進行無極調速，參數Pr.267設定為1，參數Pr.125設定模擬量輸入最高頻率100Hz，電位器選擇2W1KΩ的，端子4的電壓/電流輸入切換開關設為OFF。以上對變頻器的設置可以實現多段速和模擬量的切換控制，當AU信號接通時，模擬量輸入有效；當AU斷開時，多段速輸入有效。

扭矩傳感器采用旋轉型扭矩傳感器，選擇量程0—1000Nm，配套專用扭矩轉速測試系統，可實現傳感器——適配器——計算機之間的數據采集，在扭矩轉速測試系統界面可實時監控驅動扭矩并形成測試曲線，根據曲線記錄，可以分析得出脫離扭矩﹑運轉扭矩，這兩個都是檢驗發動機裝配質量和機械性能的重要指標，原理框圖如圖1。

為保護傳動系統，采用滾珠式扭矩限制器，過載扭矩范圍可調：1N.m—1800N.m，正常情況下，滾珠處于凹槽內，過載瞬間，鋼球滑出凹槽，并在過載瞬間輸出24V直流電信號，利用PLC采集該信號用于控制電機停止運行，保護整個驅動機構。

以上為柴油發動機冷試臺架的動力驅動及扭矩測試部分的設計，按照此設計方案，再加上一些外圍輔助測量手段（如發動機機油壓力及溫度檢測）等，通過實測數據與標準樣機的數據進行比對，基本能夠滿足柴油發動機冷試要求，對于柴油發動機電噴系統的測試另作討論。

表1

圖1

[1]張朝輝,發動機冷試技術[J]．柴油機設計與制造,2012（04）．

[2]梁中華,鄧書輝,陳武．柴油發動機臺架試驗連接應注意的問題[J]．現代化農業,2001(11)．

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