重負(fù)荷柴油機(jī)臺(tái)架潤滑節(jié)能測試及數(shù)據(jù)研究

楊化軍，李萬濤，張聶紅

（中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

就目前的情況看，重負(fù)荷柴油機(jī)屬于必不可少的設(shè)備，在現(xiàn)實(shí)使用中，潤滑介質(zhì)低黏化特征是主要應(yīng)用趨勢，通過開發(fā)或選用可以極大地避免柴油機(jī)出現(xiàn)不必要的摩擦，通過該方法可以達(dá)到良好的降低油耗效果，但是在實(shí)際應(yīng)用中，存在著較大難度的挑戰(zhàn)，其中潤滑節(jié)能測試的難度較大，如何保證測試結(jié)果的合理性，是目前亟需解決的問題。因此采取合理且科學(xué)的臺(tái)架測試，并且對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、深入分析尤為重要，通過測試，可以明確潤滑介質(zhì)的重要性，盡早對(duì)柴油機(jī)摩擦情況進(jìn)行優(yōu)化和改良，同時(shí)，也可以為潤滑油選型提供參考。

1 潤滑節(jié)能測試技術(shù)

1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

截至目前，關(guān)于臺(tái)架的節(jié)能潤滑測試被廣泛關(guān)注，其重要性被逐漸顯現(xiàn)出來，在重型柴油機(jī)使用中，一大部分能量會(huì)被消耗掉，為了避免能源的浪費(fèi)，需要想方設(shè)法減小摩擦力，以此提升機(jī)械的性能。我國在這方面的研究（潤滑節(jié)能測試）起步較晚，歐洲目前已經(jīng)全面實(shí)施黏度更低的機(jī)油，使用這種機(jī)油可以有效降低摩擦阻力，避免能量的大量流失。并且其他西方國家，也相繼開發(fā)出了科學(xué)、有效的節(jié)能測試方法。但就現(xiàn)狀來看，國際標(biāo)準(zhǔn)依然沒有形成，還存在許多研究的可能性，部分汽車生產(chǎn)商為了實(shí)現(xiàn)利益最大化，正在不斷嘗試使用新的測試方法，結(jié)合相關(guān)研究成果，一種較為科學(xué)的測試方法被提出，并得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 潤滑油節(jié)能測試技術(shù)

就目前掌握的技術(shù)來看，有兩種方法被應(yīng)用得比較多，并且取得了較好的效果，從測試設(shè)備的角度進(jìn)行劃分，可以將其歸納為臺(tái)架測試以及較常見的道路試驗(yàn)。現(xiàn)實(shí)工作中，臺(tái)架測試還可以進(jìn)行細(xì)化，其中發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測試較常見，還有一種是整車傳動(dòng)系統(tǒng)測試。如果站在試驗(yàn)工況的角度進(jìn)行細(xì)化，臺(tái)架測試可以分為穩(wěn)態(tài)和交變兩種。由此可以看出，想要完成最終測試，得出較科學(xué)的測試結(jié)論，就要綜合分析各項(xiàng)要素，確保潤滑節(jié)能測試能夠在理想的環(huán)境下進(jìn)行，滿足高精度測試的相關(guān)環(huán)境要求，以此提升測試數(shù)據(jù)的精確性以及數(shù)據(jù)運(yùn)用的可靠性。有效、合理的測試，可以獲得具有區(qū)分度的數(shù)據(jù)，并且及時(shí)了解整車運(yùn)行情況，確保各項(xiàng)指標(biāo)的安全可靠，只有這樣，才能提供可靠保障，準(zhǔn)確還原整車數(shù)據(jù)，出于這樣的目的，交變循環(huán)模擬是最佳選擇。另外，在測試的過程中，需要將干擾項(xiàng)合理控制或者是有效剔除，以此避免干擾，影響測試的實(shí)際效果，將干擾因素進(jìn)行控制，將系統(tǒng)測試可靠性與精度提高。綜上可以得出結(jié)論，想要完成潤滑節(jié)能測試，臺(tái)架交變循環(huán)模擬是首選，可以科學(xué)完成油耗測定，為今后的臺(tái)架性能升級(jí)提供可靠依據(jù)。

1.3 潤滑油測試難點(diǎn)

想要保證測試的質(zhì)量，首先就要明確測試的難點(diǎn)，在實(shí)際測試環(huán)節(jié)可以進(jìn)行合理規(guī)避，以此確保測試的精準(zhǔn)。前文已經(jīng)不止一次提過，潤滑介質(zhì)對(duì)油耗的影響是非常直觀的，直接決定著柴油機(jī)性能，改善極其有限，在實(shí)際應(yīng)用中，由于低速重負(fù)荷柴油機(jī)特征比較明顯，其轉(zhuǎn)速較低，并且產(chǎn)生的油耗也比較低，但同時(shí)強(qiáng)化程度高，基于這些因素，讓測試數(shù)值的區(qū)分變得并不明顯，因?yàn)橄胍獏^(qū)分進(jìn)行準(zhǔn)確判斷十分困難，所以也給測試增加了難度。在交變工況下，想要高質(zhì)量完成測試還是很難的，結(jié)合以往研究數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，影響潤滑節(jié)能測試的核心因素眾多，具體影響因素如圖1所示。

圖1 潤滑節(jié)能測試主要影響因素

2 測試條件

前文已經(jīng)介紹過，想要得到準(zhǔn)確的具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)，就要滿足一定的測試條件，只有確保測試環(huán)境的合理性，才能增強(qiáng)測試的可靠性。測試條件控制，需要從以下幾個(gè)方面入手。

2.1 測試發(fā)動(dòng)機(jī)選型

在進(jìn)行測試時(shí)，首先，要明確測試的目的以及對(duì)象，本次研究的重點(diǎn)對(duì)象是重型柴油機(jī)，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)選型方面要下足功夫，確保選型的合理性與科學(xué)性。應(yīng)該選擇具有代表性的發(fā)動(dòng)機(jī)類型，因此，本次研究我們就以一汽解放某型柴油機(jī)作為主要對(duì)象，詳細(xì)的柴油機(jī)參數(shù)以及性能指標(biāo)見下表1。為了保證測試的真實(shí)效果，在進(jìn)行測試前，需要明確測試任務(wù)，試驗(yàn)柴油機(jī)的相關(guān)重要構(gòu)件需要結(jié)合實(shí)際測試需求進(jìn)行局部調(diào)整或者是改造，這樣可以保證測試效果更加理想，主要是要依據(jù)潤滑低黏化需求完成改造工作，確保發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用更加安全可靠。結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求，掌握性能測試的核心技術(shù)，將干擾因素進(jìn)行科學(xué)、合理、有效規(guī)避，營造良好的測試環(huán)境，以此保證測試結(jié)果。針對(duì)滑動(dòng)摩擦副的研究，可以知道，爆發(fā)壓力越高，其受潤滑低黏化的影響就會(huì)越不明顯，所以本次研究需要挑戰(zhàn)的是如何在高爆發(fā)壓力下完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及高效處理樣本。

表1 測試柴油機(jī)相關(guān)參數(shù)

2.2 臺(tái)架控制方法對(duì)比

試驗(yàn)臺(tái)架控制模式按照原理進(jìn)行劃分，可以有多種，結(jié)合以往研究數(shù)據(jù)可以得出，以n/M模式較為常見，也就是經(jīng)常提到的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制模式，這是一種較為先進(jìn)的控制模式，另外，轉(zhuǎn)速油門控制模式也曾被廣泛使用過，可以合理降低控制模式產(chǎn)生的影響，確保試驗(yàn)結(jié)果的正確性，將產(chǎn)生的影響控制在合理范圍，以便為今后的性能優(yōu)化改造提供依據(jù)。兩種控制方法各自有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況科學(xué)選擇，并且清楚知道兩種控制模式的區(qū)別。

3 數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

為了計(jì)算出正確的節(jié)油效果，現(xiàn)實(shí)工作中，要結(jié)合實(shí)際測試數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)理論完成相關(guān)數(shù)據(jù)的分析工作。這是最終得出測試結(jié)果的核心環(huán)節(jié)，其計(jì)算的準(zhǔn)確性尤為重要。除了比油耗算術(shù)平均值之外，還要掌握其他相關(guān)參數(shù)，求解95%置信區(qū)間，從而得出節(jié)油范圍。一般情況下，常規(guī)置信區(qū)間的計(jì)算需要建立在正態(tài)分布的基礎(chǔ)上才能夠?qū)崿F(xiàn)，以此作為前提，計(jì)算的結(jié)果才會(huì)相對(duì)精確，但是值得注意的是，對(duì)測試數(shù)據(jù)整理后，一般不會(huì)出現(xiàn)良好的正態(tài)分布，如果將正態(tài)分布結(jié)果作為主要的參考數(shù)據(jù)，將會(huì)影響計(jì)算的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生較大誤差，所以在實(shí)際測試環(huán)節(jié)，需要引入Chebysher求解區(qū)間。

3.2 數(shù)據(jù)分析

基于這樣的前提，實(shí)際測試中，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，需要掌握科學(xué)方法，首先，對(duì)數(shù)據(jù)完成必要的正態(tài)分布擬合，這是數(shù)據(jù)分析的前提，也是測試結(jié)果合理、有效的保障。其次，要遵循節(jié)能測試數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)和基本原則。第一，當(dāng)測試油呈現(xiàn)出明顯的正態(tài)分布時(shí)，為了確保測試結(jié)果，應(yīng)該優(yōu)先借助這種正態(tài)分布完成數(shù)據(jù)的求解。第二，如果在測試階段出現(xiàn)了數(shù)據(jù)不服從的問題，數(shù)據(jù)和正態(tài)分布相背離，此時(shí)要保證另一組數(shù)據(jù)服從分布規(guī)律，可以借助Chebyshev區(qū)間，提高兩組數(shù)據(jù)求解的統(tǒng)一性，為了保證計(jì)算的科學(xué)性，兩組數(shù)據(jù)求解，需要以同一算法為前提。通過數(shù)據(jù)分析可以得出如下結(jié)論：首先，潤滑油節(jié)能試驗(yàn)涉及較多內(nèi)容，屬于系統(tǒng)且全面的工作，從測試性質(zhì)劃分屬于低區(qū)分性的項(xiàng)目，為了保證質(zhì)量，要將測試干擾因素合理控制，完善臺(tái)架控制模式，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)完成發(fā)動(dòng)機(jī)性能檢定以及相關(guān)試驗(yàn)程序設(shè)計(jì)等工作，確保試驗(yàn)樣本數(shù)量的科學(xué)性。其次，測試階段，需要將各部件看作統(tǒng)一整體，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、測試設(shè)備等，將其有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)行系統(tǒng)的標(biāo)定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行穩(wěn)定邊界控制，采用科學(xué)計(jì)算方法，提高系統(tǒng)的精度，順利完成低區(qū)分性試驗(yàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)實(shí)工作中，關(guān)于臺(tái)架潤滑節(jié)能測試需要考慮多種因素，進(jìn)行科學(xué)的測試選型，確保測試達(dá)到理想的環(huán)境要求，在獲得測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面、深入的研究，借助Chebyshev區(qū)間，了解不同潤滑油的性能，以便為今后的科學(xué)利用提供借鑒，進(jìn)一步提升柴油機(jī)性能。