試驗階段取消空壓機裝配的可行性研究

張陽，李丹

試驗階段取消空壓機裝配的可行性研究

張陽，李丹

（濰柴動力股份有限公司 發動機技術研究院，山東 濰坊 261061）

發動機研發過程時，需要進行大量的性能試驗標定發動機的相關配置。但在進行普通性能試驗時空壓機僅齒輪與輪系嚙合，并不做功。且空壓機結構負責工作過程繁瑣，物理結構上除了機械、電氣外還包括了氣體、冷卻水等回路系統，工作過程中極易產生不容易發現的異常情況，造成空壓機的故障，且隨著運行時間的增加，有時還會造成嚴重的安全事故[1]。普通試驗時取消空壓機的裝配，能夠減少空壓機及相關管路的裝配，并消除空壓機的磨損所帶來的成本消耗。

發動機試驗；效率提升

引言

車用空壓機俗稱氣泵，其作用是產生壓縮空氣。空壓機由發動機帶動，將產生的高壓空氣壓入貯氣筒，作為整車整個氣制動系統的全部力源。由于氣壓制動是在駕駛員用不大的力量時可保證得到較大的制動力量，因而在中重型汽車上被廣泛應用。另外，空氣壓縮機產生的高壓氣體還可用于汽車輪胎的充氣，帶動雨刮器，以及公共汽車的開、關門等[2]。

加強成本控制，降低支出是主要途徑。用較低的成本研發、制造出優質的產品，進而獲得更大效益。因此，加強成本管控對于企業目前及長遠的發展具有深遠的意義。

目前發動機進行性能試驗時，空壓機僅齒輪與發動機輪系嚙合，并無相關考核。但空壓機結構復雜，工作中極易發生異常情況，造成空壓機故障。并且空壓機出氣口若未做好管路連接工作，會出現竄機油情況，造成試驗臺架的污染。

因而，若能在相關的試驗過程取消空壓機的裝配，一方面可以減少發動機的研發成本，另一方面能夠保持試驗臺架的整潔干凈。

1 空壓機取消裝配的可行性分析

現有的發動機試驗若取消裝配空壓機，需設計相關的空壓機蓋板將發動機的空壓機安裝孔進行封堵，避免潤滑油從空壓機安裝孔流出。

空壓機運轉過程會消耗發動機一部分輸出功率，若取消裝配空壓機存在發動機進行試驗時得出的結果存在誤差。針對空壓機空載功率需進行相關的試驗，并與發動機的功率進行對比。

所以，在柴油機部分試驗過程取消空壓機的裝配必須保證幾個原則：

原則一：取消空壓機裝配后，必須設計相關的空壓機蓋板，保證發動機的正常運行，保證試驗臺架現場的整潔、干凈。

原則二：取消空壓機后，空壓機的功率消耗占比必須在試驗運行的范圍內。

若能保證該兩項原則，則通過對各機型的空壓機進行功率試驗，得到各型號空壓機的空載功率，在發動機的相關試驗時進行功率修訂，則可以實現空壓機的取消裝配。

2 空壓機空載功率分析

為分析空壓機空載情況下對發動機的功率消耗，選取了三個機型的空壓機進行相關的空壓機功率試驗，并與發動機的額定功率進行對比。

圖1 1#空壓機空載功率消耗曲線

如圖1及表1所示，1#機型柴油機的空壓機空載功率消耗隨轉速的增大而增大。其中該柴油機額定轉速為1 900 r/min，空壓機轉速與該柴油機轉速比為7/6，發動機轉速在1 900 r/min時，空壓機轉速為2 216 r/min。根據圖表所示，1#空壓機轉速在2 216 r/min的情況下，空壓機消耗功率約為2.3 kW。

表1 1#空壓機空載功率消耗數據

試驗臺型號：空壓機試驗臺空壓機編號：1# 序號轉速(r/min)扭矩/(N.m)軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環境溫度/℃環境濕度% 19964.40.4698.33810100.129.355 21 20060.7598.34070100.129.355 31 4006.60.9698.13883100.129.355 41 5987.41.2498.13993.5100.129.355 51 7998.41.5898.13923.1100.129.355 62 00091.88983973.2100.129.355 72 1999.82.26983973.4100.129.355 82 40010.62.66983893.1100.129.355 92 59911.33.0897.93873.4100.129.355 102 79911.93.4997.83983.5100.129.355 112 99812.63.9497.83933.4100.129.355 1280030.2597.73982.9100.129.355 136032.20.1497.63953.1100.129.355

如圖2及表2所示，2#空壓機在發動機額定轉速的情況下消耗功率約為1.9 kW。

如圖3及表3所示，3#空壓機在發動機額定轉速的情況下消耗功率約為0.65 kW。

對比三臺發動機的額定功率及空壓機在空載情況下的功率消耗，空壓機空載的功率消耗為發動機額定功率的0.6%左右。影響較小，部分試驗可以取消空壓機的裝配。

圖2 2#空壓機空載功率消耗曲線

表2 2#空壓機空載功率消耗數據

試驗臺型號：空壓機試驗臺空壓機編號：2# 序號轉速/(r/min)扭矩/N.m軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環境溫度/℃環境濕度% 12 6019.62.684.24000.1100.429.465 22 5009.22.484.33890.1100.429.465 32 4028.82.2184.23870100.429.465 42 3008.42.0284.53830.1100.429.465 52 2018.21.8884.44030.1100.429.465 62 1027.51.66843990.1100.429.465 72 0017.11.4984.34050.1100.429.465 81 9006.91.3784.54070100.429.465 91 8026.61.2584.73920.1100.429.465 101 7006.41.1484.84070100.429.465 111 6025.90.99853990100.429.464 121 5015.60.88853950.1100.429.464 131 4005.20.76853980.1100.429.464 141 3034.90.67854040.1100.429.464 151 1994.40.5584.74210.1100.429.464 161 1014.10.4784.74270100.429.464 171 0023.60.3884.64320100.429.464 189033.40.3284.64170.1100.429.464

表3 3#空壓機空載功率消耗數據

試驗臺型號：空壓機試驗臺空壓機編號：3# 序號轉速/(r/min)扭矩/N.m軸功率/kW潤滑油溫度/℃潤滑油壓力/kPa潤滑油流量/(L/min)大氣壓力/kPa環境溫度/℃環境濕度% 12 7004.21.1983.73650.1100.529.463 22 60041.0983.83660.1100.529.463 32 5003.80.9883.83690.1100.529.463 42 4003.60.8983.93700.1100.529.463 52 2993.40.8283.937224.3100.529.463 62 2003.20.7583.93790.1100.529.463 72 10030.65843830.1100.529.463 82 0012.90.61843830100.529.463 91 9012.70.53843850.1100.529.463 101 8002.60.4984.13810.1100.529.463 111 7012.30.4184.13820.1100.529.463 121 6032.30.3884.23840.1100.529.463 131 50120.3184.23850.1100.529.463 141 40120.384.23860.1100.529.463 151 3001.80.2584.33940.1100.529.463 161 2021.80.2284.33970.1100.529.463 171 1031.40.1684.34040.1100.529.463 181 0040.80.0884.44100.1100.529.463 1990210.0984.44070.1100.529.463 208010.80.0784.43960.1100.529.463

圖3 3#空壓機空載功率消耗曲線

3 空壓機取消裝配后的工作

空壓機取消后，為保證發動機試驗的正常進行，需進行以下工作：

工作一：取消裝配后需對不同類型的空壓機進行分析，并設計相關的工裝。空壓機取消裝配后用工裝進行代替。

工作二：各個機型空壓機消耗的功率具體數值不詳，標定功率無數據依據，需摸底完成各機型機器空壓機空載功率消耗。

工作三：若取消空壓機后，空壓機的空載功率對部分試驗的結果存在影響，則需根據空壓機的空載結果通過測功系統對試驗結果進行修訂。

4 結束語

通過取消空壓機的裝配，一方面可以大大減少裝配的難度，減少裝配時間。另一方面可以防止空壓機在空載情況下對空壓機的磨損，防止發動機試驗情況下出現安全隱患，減少試驗成本。

[1] 姜文雍,黃增陽,許中琛.空壓機非正常運行狀態研究與分析[J].農機使用與維修,2018(10):15-16.

[2] 劉利.車用空壓機故障模式分析與改進[D].長春:吉林大學,2006.

Feasibility Study on Canceling Air Compressor Assembly in the Test Stage

ZHANG Yang, LI Dan

( Weichai Power Co., Ltd., Engine Technology Research Institute, Shandong Weifang 261061 )

During the engine development process, a large number of performance tests are required to calibrate the relevant configurations of the engine. However, in the ordinary performance test, only the gear and gear train meshes, and no work is done. In addition, the structure of the air compressor is responsible for tedious work process. In terms of physical structure, it also includes the return circuit system such as gas and cooling water, etc., which can easily produce abnormal conditions that cannot be easily found in the working process, resulting in the air compressor. With the increase of operation time, serious safety accidents can sometimes be caused[1].In normal tests, canceling the assembly of the air compressor can reduce the assembly of the air compressor and related pipelines, and eliminate the cost consumption caused by the wear of the air compressor.

Testing of Engine; Efficiency promotion

A

1671-7988(2021)22-119-04

U464

A

1671-7988(2021)22-119-04

CLC NO.: U464

張陽（1990—），男，工程師，就職于濰柴動力股份有限公司發動機技術研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.030