一种发动机排气管测试方法与流程

1.本发明涉及发动机测试技术领域，尤其是涉及一种发动机排气管测试方法。


背景技术：

2.目前重型天然气发动机排气管测试通常采用冷热冲击来测试其寿命，在冷-热交替的工况中排气管往往会出现塑性变形，当塑性变形达到一定量的时候便产生开裂现象，因天然气发动机排温较高，实际运行过程中工况多变，更容易产生冷热交变的情况最终导致开裂。
3.目前试验室通常采用冷热冲击的方法来考核排气管，其核心的设备如图5所示需要热水罐、电热管、冷水罐、热交换器等；当前常规办法所需要的设备比较复查，包含热水罐、电热管、冷水罐、三个热交换器，三个水泵以及多个旁通阀；设备安装需较大空间，不易布置，设备成本高；并且现有排气管冷热冲击的温差通常以排气管内的高温气体温度来计算，实际上排气管壁面的温度与高温气体有一定温差；排气管内高温气体是由混合气在缸内燃烧后通过排气管排出，排气管的气道形状、走向都会影响排气管每个位置的温度，虽然已经做过温度场分析，但是理论和实际有一些差异，试验过程中也没有做温度场的测量，导致测试的与实际存在偏差。


技术实现要素：

4.针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机排气管测试方法，其需要设备简单，成本相对较低，并且测试更加准确。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
6.该发动机排气管测试方法，包括以下步骤：
7.s1、在距离排气管与缸盖端面35-45mm截面位置上下左右上设置热电偶温度测点；在egr入口位置增加测点，距离排气管接口25-35mm截面处上下左右上设置热电偶温度测点；在各缸之间及总的汇合处增加测点，在汇合处截面处上下左右上设置热电偶温度测点；
8.s2、台架搭建：连接发动机进出水管、进排气管、燃气管路以及测功机；安装风扇轴和电控硅油环形风扇，通过皮带与曲轴皮带轮连接，通过曲轴的转动来带动风扇的转动；电控硅油风扇的控制主要通过继电器接入台架程控，使得风扇在指定下工况下运行；
9.s3、最高温度调试，通过对数据的采集反推测试过程中的需求的温度，由此需要通过对发动机的排温进行调试，使其温度满足需求，通过改变egr率及点火角度来改变排温，并且关闭发动机前端风扇；
10.s4、最低排温调试，采用测功机倒拖发动机，并且将节气门全开，并且开启发动机前端风扇，发动机转速从最高空车到怠速，按照90-110rpm梯度逐级下减，确认发动机达到指定温差的最快速度；
11.s5、开展冷热冲击试验，试验结束后评价排气管是否满足条件。
12.其中，
13.所述s1步骤开始前，采用三坐标检测仪检测排气管单缸平面度，测量时在承压面的上、下、左、右四个位置各取两个点用于后期布置热电偶。
14.所述s1步骤开始前，采用三坐标检测仪检测排气管整体平面度，测量时在每一缸的承压面的上、下、左、右四个位置各取两个点用于后期布置热电偶。
15.所述s1步骤开始前，采用三坐标检测仪检测排气管安装孔直径；以及检测安装孔位置度，测量时需要分段测量，分别按照每一段的基准孔为基准测量。
16.所述s1步骤中，每个位置的两个热电偶温度测点，一个测点壁厚2/3，另外一个测点深度1/3壁厚。
17.所述s2步骤前，对于发动机表面设有用于试验过程中检测三漏及排气系统泄露问题的喷涂白色油漆。
18.所述s2步骤前，排气管安装时使用带表盘力矩扳手测量排气管螺栓和增压器螺栓的力矩。
19.所述s5步骤中，循环工况的调试，运行发动机，按照步骤s3和s4的调试工况，达到最高排温后快速过渡至倒拖工况点，最终降低至目标最低排温，采集全过程涡前排温数据及排气管壁面温度。
20.所述s5步骤中，观察排气管表面是否有裂纹，以及计算发动机功率劣化是否超过3％进行排气管试验评价。
21.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
22.1、采用本方法后直接可使用当前设备完成测试，不需要额外整改，设备简单，不需要现有方法很多设备，成本相对较低；
23.2、现有测试方法是以气温温差来作为测试条件，并非以排气管壁面温差作为测试条件，测试方法与实际使用有差异，采用本方法使得实际和测试条件一致，更有效评价排气管寿命；
24.3、本发明关注排气管温度场，测试更加精确；采用本方法后能找出满足条件的最优工况，使得减少验证时间，提高了测试效率。
附图说明
25.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
26.图1为本发明热电偶设在排气管上位置示意图。
27.图2为本发明热电偶布置示意图。
28.图3为本发明热电偶设置放大示意图。
29.图4为本发明测试台架示意图。
30.图5为现有发动机排气管测试方法示意图。
31.图中：
32.1.截面a、2.截面b、3.截面c、4.截面d、5.截面e、6.截面f、7.截面g、8.截面h、9.截面i、10.截面j、11.热电偶、12.高温胶、13.盲孔、14.发动机本体、15.排气管、16.继电器、17.控制箱、18.电控硅油风扇、19.风扇皮带轮、20.风扇皮带、21.进气节流阀。
具体实施方式
33.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
34.现有测试方法是以气温温差来作为测试条件，并非以排气管壁面温差作为测试条件，测试方法与实际使用有差异，采用本发明方法使得实际和测试条件一致，更有效评价排气管寿命。
35.首先在发动机排气管15上的各个位置布置热电偶12，如图1所示在排气管截面a1、截面b2、截面c3、截面d4、截面e5、截面f6、截面g7、截面h8、截面i9以及截面j10上布置热电偶测试点；又如图2和图3所示，在排气管每个截面上、下、左、右4个位置各取两个点，热电偶测试点为盲孔13，热电偶11通过高温胶12设在盲孔中，通过各个截面上的热电偶测试点形成排气管测试温度场，测试更加精确。
36.如图1至图4所示，优选本发明发动机排气管测试方法，包括以下步骤：
37.1、测试前采用三坐标检测仪检测排气管单缸平面度，测量时在承压面的上、下、左、右四个位置各取两个点；
38.2、测试前采用三坐标检测仪检测排气管整体平面度，测量时在每一缸的承压面的上、下、左、右四个位置各取两个点，测量次序为1至6缸；
39.3、测试前采用三坐标检测仪检测排气管安装孔直径；
40.4、测试前采用三坐标检测仪检测安装孔位置度，测量时需要分段测量，分别按照每一段的基准孔为基准测量；
41.5、对于排气管成型要求，必须使用后续批量生产的模具成型的排气管；
42.6、在距离排气管与缸盖端面40mm截面位置上下左右上增加热电偶温度测点，其中上：两个测点，一个测点壁厚2/3，另外一个测点深度1/3壁厚，下、左、右的测点设置按照上执行；
43.7、在egr入口位置增加测点，距离排气管接口30mm截面处上下左右上增加热电偶温度测点，其中上：两个测点，一个测点壁厚2/3，另外一个测点深度1/3壁厚，下、左、右的测点设置按照上执行；
44.8、在各缸之间及总的汇合处增加测点，在汇合处截面处上下左右上增加热电偶温度测点，其中上：两个测点，一个1个测点壁厚2/3，另外一个测点深度1/3壁厚，下、左、右的测点设置按照上执行；
45.9、对于发动机表面采用喷涂白色油漆，方便试验过程中检测三漏及排气系统泄露问题；
46.10、排气管安装时使用带表盘力矩扳手测量排气管螺栓力矩；
47.11、排气管安装时使用带表盘力矩扳手测量增压器螺栓力矩；
48.12、由项目组提供整车运行状态下排气管外壁最高及最低温度，台架测试按照项目组提供的参数进行可靠性试验并控制温差3％范围；如项目组无法提供相关参数，则最高气温按照发动机最高标定温度时的排气管壁面温度；
49.13、台架搭建-按照常规试验搭建台架，在发动机本体14上连接发动机进出水管、进排气管，燃气管路、测功机，并在进气管上设有进气节流阀21；
50.14、台架搭建-安装风扇轴、电控硅油风扇18，通过风扇皮带轮19及风扇皮带20与
曲轴皮带轮连接，通过曲轴的转动来带动风扇的转动；
51.15、台架搭建-电控硅油风扇的控制主要通过继电器16和控制箱17接入台架程控，使得风扇在指定下工况下运行；
52.16、基于提供的最高温度调试，通过对市场数据的采集反推测试过程中的需求的温度，由此需要通过对发动机的排温进行调试，使其温度满足需求，通过改变egr率及点火角度来改变排温，并且关闭发动机前端风扇；
53.17基于提供的最低排温调试，在规定的时间达到一定的低温是冷热冲击中最为困难的，也是为什么冷热冲击需要如此复杂的设备，为快速降低排温，本方法采用测功机倒拖发动机，并且将节气门全开，并且开启发动机前端风扇，发动机转速从最高空车到怠速，按照100rpm梯度逐级下减，确认发动机达到指定温差的最快速度；
54.18、基于循环工况的调试，运行发动机，按照步骤16及17的调试工况，达到最高排温后快速过渡至倒拖工况点(倒拖转速从2100rpm开始，按照100rpm梯度逐一测试)，最终降低至目标最低排温，采集全过程涡前排温数据及排气管壁面温度；
55.19、根据步骤18计算满足温差要求下的最大温度梯度；
56.20、根据步骤19设置循环工况表；
57.21、按照步骤20开展冷热冲击试验，试验结束后评价排气管是否满足条件。
58.其中，观察排气管表面是否有裂纹，以及计算发动机功率劣化是否超过3％进行排气管试验评价。
59.本发明中，基于最低排温的调试方法，本方法采用测功机倒拖发动机，并且将节气门全开，并且开启发动机前端风扇，发动机转速从最高空车到怠速，按照100rpm梯度逐级下减，确认发动机达到指定温差的最快速度；前端风扇的控制，采用继电器，实现台架程序控制。
60.本发明优点为：当前常规办法所需要的设备比较复查，包含热水罐、电热管、冷水罐、3个热交换器，3个水泵、多个旁通阀等，采用本方法后不需要以上设备，节省成本；当前常规办法所需要的设备安装需要大的空间，不易在当前的设备基础上去改造升级，采用本方法后直接可使用当前设备完成测试，不需要额外整改，节省成本；现有测试方法是以气温温差来作为测试条件，并非以排气管壁面温差作为测试条件，测试方法与实际使用有差异，采用本方法使得实际和测试条件一致，更有效评价排气管寿命；现有测试方法没有关注排气管温度场，导致测试的温差与实际实用有差异，采用本方法后，测试更加精确；采用本方法后能找出满足条件的最优工况，使得减少验证时间，同时减少资源的投入，测试效率高。
61.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。