一種發動機拉缸問題技術分析與改進

喻文軍

摘要：本文所說的發動機以某公司中小功率（3.0L）的柴油發動機為例。針對發動機出廠測控臺架產生的拉缸問題進行分析，一方面從電控方面增加防錯功能;另一方面從發動機進出水管上增加排氣裝置。改進后效果明顯，為公司在降本增效方面取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：測控技術;水循環系統;防錯技術

中圖分類號：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0058-02

0? 引言

目前國內所有的發動機生產廠家，在發動機出廠前必須經過嚴格的出廠測試。確保發動機的各項性能參數滿足要求。在發動機性能試驗方法《GB18297-2001》及發動機可靠性試驗方法《GB/T19055-2003》中技術指標要求，為保證發動機各項參數測定的準確性，對測試過程冷卻液進入發動機時溫度必須進行恒定，這樣測出發動機的各項性能參數才是真實的、有效的。由于發動機本身不具備各個溫度的恒定控制功能，所以只能通過外部水循環系統來控制調節。發動機在出廠測試中會進行各項試驗等復雜工況變化，所以引起了發動機功率的變化即發動機熱負荷的變化。因此水循環溫系統中的冷卻液的溫度和流量也是不斷變化的。這就要求水循環系統能夠及時地調節控制發動機進出水的溫度，使發動機測試過程中不會因缺水（或冷卻液）而燒壞發動機。

1? 水循環系統裝置

測控臺架冷卻水循環系統裝置是代替發動機在整車上的散熱器，在發動機正常工作時，大循環的冷卻液在流過恒溫裝置后，使發動機冷卻液出口溫度保持在80±2℃。如圖1原理圖。

2? 發動機拉缸故障問題分析

從2018年1月起到3月底，該公司裝配車間南邊三個測試臺架陸續發生發動機拉缸問題，對公司產品質量及經濟造成比較大的損失。為此公司組織了設備、質量、技術及車間四部門的問題解決小組。通過對問題發動機的拆解及現場實驗跟蹤發現拉缸問題是發動機在高速高扭矩狀態下發動機內部冷卻水循環會產生缺水（冷卻液）的情況，從而造成發動機拉缸。

缺水（冷卻液）產生的原因有如下幾點：

①發動機節溫器在高溫狀態下容易引起冷卻水循環不暢造成水溫過高。

②發動機在高工況狀態下會產一定量的水蒸汽，從而使發動機內部循環管路局部缺水，引起發動機拉缸。

③水循環系統冷卻水溫調節慢，容易造成水溫超高。

3? 處理措施

經過多方面技術論證分析，發動機節溫器在大功率工況下，會引起發動機循環水阻滯，易造成發動機冷卻水不能循環，冷卻水沒有供給將直接導致發動機拉缸，所以第一步決定不安裝節溫器進行測試實驗。

發動機在測控運行過程中會產生一定的水蒸氣，水蒸氣如果無法排出，則會造成循環水阻滯，引起水溫過高而使發動機拉缸。鑒于這種情況，在循環水系統的進排氣管路結構上，分析造成循環水阻滯的具體位置，經過組織各方技術討論后我們對循環水系統進行了如下改進：

①由于原排氣閥工作是需要一定的壓力才能打開排氣，不利于發動機測試時各個復雜的工況產生的氣阻及時排氣，所以我們在發動機出水管原排氣閥處增加了一個排氣DN25球閥，接直徑？準8水管到補水箱。這樣發動機在測試工作狀態中，排氣閥中的空氣順著排氣管流回到補水箱中。如圖2出水管路安裝位置。

②考慮到發動機進水管的冷卻水是由外部的水循環系統供給的，可能會也會產生氣阻的現象。因此在原DN50的進水管上頂部末端處用軟管連接膨脹水箱，見圖3的紅色圈內，以便于在進水管處也進行排氣。

③發動機出水連接軟管與硬管連接的高度差改進，把硬管端的接口位置設置在發動機出水口的上方20厘米處，同時縮短連接的軟管。這樣更利于發動機出水口的水蒸氣排出。

4? 防錯技術

水循環系統意外斷電時，也會造成水循環無法工作，發動機冷卻水就不能及時補充。所以在突發情況出現斷電，很容易引起發動機拉缸。針對水循環系統無斷電提醒功能，現將水循環系統斷電保護與ECU電源進行控制。如果出現水循環系統斷電的情況下，水循環保護裝置將直接對ECU斷電，使發動機熄火，從而保護發動機不會因缺冷卻水而拉缸。圖4深色字體ECU 供電繼電器為增加的控制電路，改進后的水循環系統電控原理圖直接控制ECU 12V供電電源。在水循環系統出現故障或意外斷電時，立即切斷ECU 供電，發動機停車。在水循環測控單元中增加PLC正常工作的信號至發動機ECU 控制停車，從而實現了發動機在缺冷卻液的情況下不會停車繼續運轉干燒發動機的防錯功能。圖5為防錯繼電器與PLC 控制的實物圖。

5? 結束語

實際效果驗證：

①從3月底改進措施實施完畢后，沒有出現一例發動機拉缸的情況。②現場實時跟蹤，發動機在全功率工況下，熱工況由發動機冷卻液溫度由38℃以下迅速升溫到110℃左右，冷工況時又需要迅速將冷卻液溫度由110℃左右迅速下降到38℃以下。發動機進出水溫度的調節非常快，滿足要求。

經濟效益和社會效益：一是發動機測試過程中冷卻水不會再有超溫的現象，徹底消除了干燒隱患的發動機出現在客戶，這對公司的聲譽起到了很大的保護作用。二是改進設備的硬件成本總計不到1000元（含人工費）卻十分有效的解決了發動機拉缸的問題，對公司發動機產品質量提升起到了關鍵的作用。

參考文獻：

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