昆明理工大学交通工程学院学生实验报告实验课程名称：发动机试验技术目录一、试验目的二、试验内容1.试验依据2.试验条件3.试验仪器设备4.试验样机5.试验内容与方案（1）交变负荷试验（2）混合负荷试验（3）全速负荷试验（4）冷热冲击试验（5）活塞机械疲劳试验（6）活塞热疲劳试验三、试验进度安排四、试验结果的提供摘要国外在可靠性试验方面己做了许多有益的研究工作，但到目前为止尚未形成统一的试验方法，而且考虑到该试验的非普遍性及技术保密性，将来也不可能形成统一的试验规范。
相对于热疲劳研究状况来讲，国内对机械疲劳的研究还比较少。
为适应发动机比功率和排放法规日益提高的苛刻要求，发动机面临着更高机械负荷和热负荷的严峻考验。
国内高强化发动机最大爆发压力已超过22 Mpa。
活塞的机械疲劳损伤主要体现在销孔、环岸等部位。
活塞环岸、销座及燃烧室等部位由于在较高的工作温度下承受着高频冲击作用的爆发压力，润滑状况较差，摩擦磨损，其他破坏可靠性的腐蚀磨损(缸套一环换向区、排气门/排气门座锥面等)、疲劳磨损(挺杆、轴瓦、齿轮表面等)、微动磨蚀(轴瓦钢背、飞轮压紧处、飞轮壳压紧处、湿缸套止口处等)、电蚀(火花塞电极等)和穴蚀(水泵叶轮等)这些都是可靠性试验的主要目标，也是实施可靠性设计、试验研究的重点部位。
众所周知，在内燃机整机上进行零部件可靠性试验成本昂贵。
本文将参照原有的可靠性试验方法，通过看一些关于可靠性的零部件加速寿命实验技术制定一种评价内燃机可靠性的考核规范，包括活塞机械疲劳试验和活塞热疲劳试验，可迅速做出其可靠性恰当的评价，可以降低研发成本、缩短研发时间。
一、试验目的1通过理解内燃机可靠性评估，评定发动机的可靠性。
1.1了解评估的多种理论方法，如数学模型法、上下限法、相似设备法、蒙特卡洛法、故障分析( 包括故障模式影响分析和故障树分析) 等。
并掌握故障分析法。
1.2学会可靠性试验评估，为进行可靠性设计奠定基础理论，为发动机及相关零部件提供测试、验证以及改进的技术支持。
2掌握可靠性试验方法2.1掌握内燃机可靠性综合性试验及专项试验。
综合性试验的考核对象是零件的可靠性、零件表面性状的变化和发动机性能的保持性；专项试验是超水温( 耐热性) 、超负荷、混合负荷、交变负荷循环、超爆发压力、超速等试验。
二、试验内容1试验依据参考的试验标准：GB /T 19055-2003 汽车发动机可靠性试验方法GB /T 18297-2001 汽车发动机性能试验方法JB/T 5112-1999 中小功率柴油机产品可靠性考核2试验条件一般试验条件：2.1燃料及机油:采用制造厂所规定的牌号，柴油中不得有消烟添加剂。
2.2磨合:按制造厂规定的磨合规范进行。
2.3冷却系温度:水冷机的冷却液的出口温度控制在361 K±5K，必要时可减少温度允差。
2.4机油温度:按制造厂的规定或控制在368 K±5K，必要时可减少温度允差。
2.5燃料温度:柴油温度控制在311 K±5K;汽油温度控制在298 K±5K。
2.6排气背压:按制造厂的规定或低于6.7 k Pa。
2.7发动机标准进气状态应按本标准进气状态，校正点燃机及压燃机油门全开时的实测有效功率、扭矩和压燃机实测燃料消耗率等。
试验对仪表精度及测量部位的要求：2.8扭矩误差不超过所测发动机最大扭矩值的±1%。
2.9转速误差不超过所测值的±0.5%。
2.10燃料消耗量误差不超过所测值的±1%。
2.11温度a) 冷却液温度:在靠近发动机冷却液出口及人口两处测量;误差不超过±2K。
b) 机油温度:在主油道、主油道的入口或有代表性部位测量;误差不超过±2K 。
c) 排气温度:传感器端头离发动机排气歧管出口或涡轮增压器出口50m m处测量，并位于排气连接管的中心，传感器逆气流方向插人;误差不超过±15 K。
d) 燃油温度:柴油温度在燃油喷射泵进口处测量;汽油温度在靠近化油器或喷油器的人口处测量。
若有困难，可按制造厂推荐有代表性的部位。
误差不超过±2K。
2.12压力a) 进气管真空度及绝对压力:真空度在进气歧管进口(即化油器下法兰)的下游30mm左右处测量，测压头与管内壁齐平;进气管绝对压力按制造厂规定的位置测量，误差不超过±0.15 kPa 。
b) 进气连接管压降:在发动机进气口(即进气连接管、化油器、节气门体或空气滤清器的进气口)上游150mm左右处测量，测压头与管内壁齐平;误差不超过±0. 05 kPa。
c) 涡轮增压器的压气机进、出口压力:在压气机进、出口的管壁上有代表性的部位测量，测压头与管内壁齐平。
进口压力测量误差不超过±0. 1 kPa;出口压力测量误差不超过±1 kPa。
d) 排气背压:离发动机排气歧管出口或涡轮增压器出口下游75m m处，在排气连接管里测量，测压头与管内壁齐平;误差不超过±0.2kPa。
e) 机油压力:在润滑系的主油道上或按制造厂推荐有代表性的部位测量;压力表精度1.5级。
f) 气缸压缩压力:在火花塞孔或喷油器孔处测量，除测量的气缸外，其他各缸的火花塞或喷油器等均装好;压力表精度1.5级。
g) 曲轴箱压力:在有代表性的部位测量，如加机油口、油标尺插人口等，误差不超过±0.02 kPa。
2.13点火、喷油及供油提前角:误差不超过士1°曲轴转角。
2.14进气温度沿发动机进气口(即进气连接管、化油器、节气门体或空气滤清器的进气口)的轴线，在进气口上游30~60 mm处测量，若空气滤清器系周边进气结构，可在空气滤清器里面的中间位置测量;传感器不得受到热辐射，应采取措施进行热屏蔽;误差不超过士2K。
2.15进气压力在试验室内不受阳光和热辐射的部位测量;误差不超过±0.1 k Pa。
2.16进气湿度在试验室内不受阳光和热辐射的部位测量，采用抽风式干湿球温度计;温度误差不超过±0.5 K 。
2.17发动机空气消耗量误差不超过所测值的±3%。
2.18活塞漏气量误差不超过所测值的±5%。
2.19测量数据的条件测量数据时的发动机运行转速与选定转速相差应不超过1%或±10r /min,待转速 、扭矩及排气温度稳定1min 后，方可进行测量。
转速、扭矩、燃料消耗量及进气温度尽量同时测量。
测量燃料耗时间应不少于20 s, 取连续测量两次测量的平均值，前后两次的扭矩及燃料消耗值相差应小于2%。
两次测量的时间间隔约1 min 。
2.20异常燃烧的避免点燃机在台架可靠性试验全过程中，不应发生爆震、早嫩及过高燃烧室温度，可按发动机制造厂的规定对火花塞热值、燃料辛烷值、点火提前角及混合气浓度进行适当调整，并在试验报告中注明。
3试验仪器设备试验仪器设备除了一些发动机试验台架普片具有的设备外还有A VL 冷热冲击试验装置、活塞液力疲劳试验装置（型号：SHE-A5）、高频感应加速热疲劳试验台、数字超声探伤仪（型号:CTS-4020）。
4试验样机试验发动机2台(A 发动机及B 发动机)应符合发动机制造厂的技术条件，所有紧固件应拧紧至规定值，气门间隙调整至规定值，采用制造厂规定的润滑脂及密封胶。
5试验内容与方案 （1） 交变负荷试验油门全开，从最大净扭矩的转速(n M )均匀地升至最大净功率的转速(p n ),历时1.5 min;在p n 稳定运行3.5min;随后均匀地降至n M ，历时1.5 min;在n M 稳定运行3.5 min,重复上述交变工况，运行到25 min 。
油 门 关 闭.转速下降至怠速(n i )运行到29.5 min;油门开大，无负荷，使转速均匀上升到105 额定转速(105%r n )或上升到发动机制造厂规定的最高转速，历时0.25 min±0. 1 min;随即均匀地关小油门，使转速降至n，历时0.25 min±0.1Mmin,至此完成了一个循环，历时30min。
运行800个循环，运行持续时间400h 。
（2）混合负荷试验混合负荷试验规范见图2及表，不同工况间转换在1min内完成，均匀地改变转速及负荷。
每循环历时60 min，共1 000个循环，运行持续时间1 000 h。
（3）全速负荷试验n负荷：油门全开运行持续时间：1000h。
转速：额定转速r（4）冷热冲击试验冷热冲击试验规范见图3及下表，表中工况1到2,2到3的转换在5s以内完成;工况3到4,4到1的转换在15 s以内完成，均匀地改变转速及负荷。
每循环历时6 min。
不同最大总质量汽车用发动机运行持续时间(h)，汽车总质量不大于3500 kg 的运行200（h）;汽车总质量大于3500 kg到12000 kg的为300h;汽车总质量大于12000kg的运行500h.（5）内燃机活塞机械疲劳试验活塞是可靠性实验研究的重点，它也是发动机最重要的部件之一。
内燃机活塞的失效形式有高周疲劳失效、热负荷及机械负荷作用下的耦合应力超过材料的强度极限，使零件产生破坏、材料特性变化诱使部件失效、高温燃气的腐蚀作用促使活塞失效、高温蠕变影响活塞失效等。
下图为活塞机械疲劳寿命评价流程图（1）控制液压油温在330k左右，活塞试验温度333k,提高试验的可比性和准确度。
（2）试验频率按照测量的转速换算，加载波形参照发动机爆发压力变化规律，10，但在实验中为了减少循环次数可采取了一定的通常取30Hz,循环次数为1×7换算即将最大爆发压力乘以一定的倍数（1~10倍）作为施加的载荷峰值，试验时间为100小时。
(3)本实验有很多属于前期工作，可根据上述流程做性能试验，最后把此实验的活塞与台架试验的活塞进行比对分析。
（6）内燃机活塞热疲劳试验加速寿命试验的定义：在不改变失效机理的情况下，用加大试验应力，使试件加速达到其本身寿命(即失效)的加速寿命试验。
最高温度为原机实测温度十高频温度波动修正，最低温度为试件热应力为零，加热速度应尽可能模拟实际工况的加载过程，同时还要考虑其对试件温度场的影响。
设置保温时间是为了使加热后试件的温度场有一个稳定的时间。
冷却速度及冷却方式以能保证温度场的模拟精度及适当考虑试验时间而定。
(超负荷%)Y×(被模拟循环数)=要求的超负荷循环数此实验Y取-11.一个循环加热时间去50s,保温时间取60s,冷却时间取100s.进行10000次循环。
（7）进行整机试验过程中的检查与维护1．随时的检查1.1采用故障诊断器、仪表和计算机等随时检查运行数据，若超过限值范围，根据故障严重程度，发出警报或紧急停车，进行处理和维护。
若属于发动机故障，则计为故障停车。
