avl热冲击试验规范.docx

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avl热冲击试验规范

程序号

D00N0010

发行号

04

发行日期

2001年10月12日

热冲击试验

编写:

N.Laddha日期:

2001年10月6日

批准:

Dr.U.Sauerwein日期:

2001年10月12日

关键词:

热冲击;气缸垫;耐久性

1.0试验目的

1.1本试验适用于柴油机和汽油机，由于需要进行循环测试，试验机应该完成海平面瞬态标定。

1.2评定发动机热膨胀和收缩的耐久性。

在高热负荷差条件下检查发动机的功能性。

1.3本试验专门限定是对气缸盖、气缸垫和气缸体耐热循环能力的评定。

1.4在试验过程中，发动机在额定功率工况和怠速工况间循环运行。

发动机冷却液也分别通过一个外部设备从热到冷循环工作。

1.5在额定转速循环期间，供给发动机维持在100℃的冷却液。

在怠速循环期间，发动机冲进30℃的冷却液。

1.6循环时间应足够确保温度完全稳定（导致应变松驰和最大的变形）。

典型试验循环周期变化从4到9分钟。

1.7然而最佳循环时间应使用装备测量仪的辅助缸盖，通过测量金属温度（例如，气门与喷油咀鼻梁区）来决定。

冷与热阶段的持续时间取决于金属温度达到稳定的时间。

1.8如果上面测量点不可能实现，另一个办法就是在冷热循环出水温度稳定后，继续运转发动机时间不小于1分钟。

1.9只要机油不发生劣化，应注意最少量机油被冷却至正常机油温度。

如果需要，机油冷却器可以部分堵塞。

1.10典型试验持续时间如下：

客车柴油机/汽油机

轻型货车

中型货车

重型货车

预耐久试验

主耐久试验

1500循环（≈200小时）

2500循环（≈300小时）

1500循环（≈200小时）

2500循环（≈300小时）

2500循环（≈300小时）

5000循环（≈600小时）

2500循环（≈300小时）

8000循环（≈1000小时）

2.0试验准备

2.1试验前后需测量的零部件清单见附录A。

这些零部件应按照S00N0010《标准测量协议》进行测量。

2.2发动机所有零部件必须符合图纸尺寸公差。

总成中所有拧紧力矩和配合间隙必须符合规定

的设计值。

2.3除非由主管工程师特别指定，所有零部件此前必须没有使用过的。

2.4需要记录的总成测量参数列表见附录B

2.5发动机应装有机动车用的进、排气系统零部件或其代替品，以使发动机能在额定功率下达到准确的性能和排气背压。

2.6润滑系统中必须充满足够的流体，达到上限。

冷却系统中必须填满规定的水/最大比例的添加剂和发动机节温器应处在全开位置（即试验时不安装节温器）。

2.7冷却系统应该运行在装车状态下的系统压力下。

3.0仪器与设备

3.1以下列出了试验用的必备设备。

特别指定的测量点除外，在每一循环步骤1、2的10/15秒之前记录下列参数（参见附录C）。

温度

中冷器入口温度（在使用处）

中冷器出口温度（在使用处）

主油道的机油温度

机油盘内的机油温度

进水温度

出水温度

排气温度（在管子下端）

增压器前后温度（在使用处）

喷油泵进口燃油温度（在使用处）

压力

中冷器入口处压力（在使用处）

中冷器出口处压力（在使用处）

机油滤清器前的机油压力

主油道机油压力

冷却水出水压力

冷却系统压力

排气背压

增压器前后压力（在使用处）

曲轴箱内压力（通过机油尺孔或凸轮轴盖进行测量）

其它

发动机转速

发动机扭矩（观测值和校正值）

过量空气系数或用于计算过量空气系数的空气流量

活塞漏气量

燃油流量

在水箱储水罐中泄漏的气体容积（热储水罐盖垫设计为封闭型）

3.2以上参数需通过报警装置进行随时监控，在每个循环步骤中设置报警限值。

报警的限值设定为正常运行条件的上下5%。

3.3测功机和测试单元规定的最小值如下：

发动机测功机

额定功率和扭矩超过发动机额定最大值的15%

最高转速性能超过发动机额定功率转速的20%

测功机数据处理设备

报警限值和关闭限值在发动机运转过程中必须正常运转。

在至少为60秒缓冲器中将记载可追溯关闭日志。

它会在关闭事件发生时记录必要的仪器通道。

3.4试验基础冷却系统能够控制发动机冷却液出口温度和附录C规定的值一样，在怠速和冷冲击循环阶段，外部的水泵将保持水流在额定功率下的流速。

一个典型的试验基本结构如附录E所示。

冷却液容积限定在能达到短时间预热和冷却的范围，以减少试验持续时间。

3.5温度控制系统将确定控制参数使冷却液出口温度和附录C中规定值一样。

在散热平衡后，冷却液进、出口温差变得恒定。

也可参见1.7节。

3.6在正常循环1小时的整个周期内，泄漏气体取样系统将监控泄漏到冷却液储水罐中的气体。

这种方法只适用于周围用盖的垫圈密封的设计型式。

这套监控系统的结构见附录E所示。

3.7活塞漏气量测量仪——连接上测量仪以确保所有的气体都通过仪器然后排到大气中。

3.7排放分析（可选做）

4.0试验方法

4.1装配发动机，记录在2.0节中“试验准备”所列的所有部件和组件的数据。

4.2对新发动机按规定的程序磨合，或按主管工程师规定的方法磨合有部分组成是新零件的发动机。

4.3发动机按全负荷曲线运行并进行排放检查（如有规定）。

在试验初始发动机性能指标应在许可值的2%上下范围内波动。

对于柴油机，校正喷油量确保在额定转速下达到规定的全部负荷。

4.4在整个一个阶段结束，将进行间隔保养，保养按见表1进行，记录所有必须完成的工作。

表1

项目

试验开始

每天

每150-180循环（20-25小时）

每1500循环

（200小时）

试验结束

视觉检查

×（3）

×（3）

机油取样—磨损金属

×

（1）

×

（1）

机油面高度检查和校正

×

（1）

更换机油和油滤

×

（1）

×

（1）

调整气门间隙

×

测试缸压

×

（2）

×

（2）

×

（2）

冷却液气体泄漏或

曲轴箱气体泄漏试验

×（4）

×（5）

×（4）

×（5）

×（4）

×（5）

（1）记录加入和放出的机油量用来计算机油消耗。

（2）记录每次试验的发动机转速，在各试验之间不超过5%。

（3）特别注意泄漏；失效；零件损坏。

（4）在正常循环超过1小时的时候的测量值作为代表值。

（5）在压力渗氮试验下测得值作为代表值。

4.5试验前、后将进行机油消耗量试验（按F00N0010程序）。

4.6试验循环如附录C所示，重复循环直到在第2节中规定要求的试验循环数完成。

4.7将对取样机油进行分析（通过原子发射光谱法），分析在上表时间间隔中下例磨损的金属：

铝（AL）铅（Pb）

铬（Cr）镍（Ni）

铜（Cu）硅（Si）

铁（Fe）锡（Sn）

另外粘性分析，在上面的时间间隔中不溶解物将被滤出。

机油分析非常重要只因为从其它的耐久试验循环中不能得到足够的数据。

4.8每完成25%循环，将参照全负荷曲线运转一次。

4.9任何组件故障都应该在发动机日志中记录下来，这本日志应该包括整个发动机和全部组件（如不同）及零部件失效时试验小时数的记录。

4.10在试验循环完成后，除表1所规定的项目外，发动机还应该完成以下工作：

4.10.1重复全负荷曲线测试（同5.3）

4.10.2重复排放检测（如果规定同5.3）

4.10.3重复机油耗量试验（同5.5中FOON0010程序规定）

4.11除非还需要进一步做耐久性试验，否则完成测试后，发动机应该进行分解测量附录A和B所列项目，测量程序按S00N0010。

5.0试验报告

试验报告应该包括以下部分

5.1发动机装配规范标准

5.2发动机整个试验（包括第1、2循环）趋势线图表，含下列曲线：

发动机转速

发动机负荷

最低燃油消耗率

机油压力

机油温度

活塞漏气量

排气背压

过量空气系数

冷却系统压力

冷却液中气体泄漏或曲轴箱泄露

5.3试验中所有全负荷曲线图

5.4机油消耗量趋势图

5.5可靠性试验前后机油消耗量对比（F00N0010）

5.6机油中金属磨屑量趋势线；注意金属磨屑量增加将导致零部件灾难性故障。

5.7机油参数（如TAN、TBN、粘度及不溶物百分含量）趋势线

5.8气缸压力趋势线

5.9试验中发生的失效零部组件日志及所关注的全部零部组件清单

5.10装配和分解前后微分测量的对比（见附录B）

5.11零部组件磨损的照片记录

5.12试验前后零部组件测量数据的对比（见附录A）

5.13按照附录D（在使用处）的指导方针评价零部组件和试验数据

附录A

零部组件测量参数

试验前后,根据测量规程S00N0010，测量下面的所有参数（用到的）,除了规定要求的之外，否则按主管工程师要求测量。

与这个试验明确相关的测量尺寸都加了下划线。

其它的用于一般的可靠性试验。

活塞：

直径，高度重量活塞销孔直径，活塞销卡簧槽直径和宽度，型面和粗糙度。

活塞环槽:

高度和波纹度。

活塞环:

重量,径向宽度,宽度,张力,对口间隙（分别在环规和在缸体中）、轮廓和周边粗糙度。

活塞销:

外径

曲轴箱：

主轴承孔直径（带和不带主轴瓦）、加密封垫平面的平面度

曲轴：

连杆轴颈、主轴颈

连杆:

大头孔直径（带和不带连杆瓦）,小头孔直径,大头旋转当量质量、小头往复当量质量，总质量，轴向平行度，扭转平行度，连杆长度（中心到中心）

主轴瓦：

瓦厚（包括推力轴承）

连杆瓦：

瓦厚（包括推力轴承）

缸筒：

缸径，气缸套下沉或突出量，气缸套顶部平面度，装配状态下缸筒孔粗糙度

气缸套表面:

（径向轮廓和鞍型试验器）只用于两个气缸套，在活塞环行程的上、下止点的侧向推力和反向推力，缸套中活塞环行程内的表面形状。

（用lncometer轴向数据扫描设备测量）

缸盖:

缸垫面平面度，缸盖螺钉长度。

缸垫：

缸筒火力环厚度，缸垫压力分配。

摇臂:

孔径,轴径,镶块型面。

凸轮轴:

轴承孔径,轴径,凸轮型面（或气门升程曲线）

气门:

气门杆直径,密封带型面,末端型面

气门导套:

孔径

气门弹簧:

自由状态长度,弹性比率,重量,包括气门、气门弹簧、气门卡簧、弹簧座、挺柱

推杆：

长度,直线度,端面型面,杆径

挺柱:

直径,末端高度,外周表面粗糙度,末端深度

同步链:

长度

平衡轴:

孔径,销直径

喷射系统:

嘴流量率,针阀升程,针阀开启压力,末端突出量,针阀和座目视检查,喷雾形状目视检查

附录B

装配分解测量参数

试验前后应进行下列参数测量或计算工作（除非指定，否则按工程师指定需额外测量参数）：

进、排气门正时

气门间隙

真实进、排气门的下沉量

参考进、排气门的下沉量

喷油时间（柱塞运动到上止点）

拧紧力矩（在转角的末端）

断裂和返回标记时的拧紧力矩（或失去标记）

曲轴轴向窜动量

凸轮轴轴向窜动量

齿轮轴向窜动量

齿轮侧隙

压缩比

气门/气门导套间间隙

活塞侧隙

轴承瓦间隙

附录C

热冲击试验

附录D

表2

项目

评估方法

通用类

胶管

油封

密封垫

皮带

支架

老化

唇口磨损；开裂和老化

泄漏痕迹；温度标记；材料老化

磨损；开裂/老化

裂纹；局部变形

活塞总成

活塞

活塞环

连杆

裙部变形；磨损；滑移微振磨损；积碳；主推力和非主推力面；活塞环槽的磨损；活塞环槽的微型焊接；裂纹；活塞销的自由转动；活塞销孔磨痕

开口；周围边缘表面；微型焊接

活塞销孔的磨痕；轴承旋转微振磨损；高温变色；长度变化

缸体总成

气缸套

主轴瓦

曲轴

磨损；活塞环往复点处磨损；下沉量；腐蚀（内部和外部）；外表面微振磨损（压入面）；表面光洁度

厚度变化；旋转痕迹；瓦背微振摩损；轴承孔微振磨损

轴颈磨痕；与飞轮盘及皮带轮接触面微振磨损。

缸盖及凸轮轴部分

缸盖

缸垫

凸轮轴

连杆

推杆

挺柱

弹簧

裂纹；燃烧室积碳及烧损；气孔

明显的窜漏痕迹：

机油、水和燃气；破损

凸轮桃尖磨损和磨痕；轴承磨痕；轴承孔磨损和磨痕

镶块磨损，孔径磨损

直线度；长度变化，末端磨损

末端磨损，直径方向的磨痕

断裂；磨损

同步链/齿轮

链轮及同步链

齿轮

不均匀磨损；同步链伸长变形

齿不均匀磨损，齿损坏，齿侧隙增大，轴承磨损，轴向间隙增大

机油及冷却系统

机油泵

机油滤清器

水泵

轮齿磨损；试验期间流量及压力的变化（趋势图）

损坏；泄漏

泄漏；气蚀损坏；试验期间进、回水的温度变化（趋势图）

排气系统

排气歧管

排气管隔热垫

螺栓或螺钉

催化器

裂纹；法兰面变形

漏气痕迹

断裂；变形；螺纹损坏

填充物状况目视检查（参照排气背压趋势图）

进气系统

涡轮增压器

进气歧管

耗油量增大，噪声，性能衰减

裂纹；漏气

机油取样

金属磨屑

机油特性

突变增加量；整个试验的平均量

粘性变化；TBN的变化；不溶物的百分比；换油时间间隔

附录E

热冲击循环

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