李方舟

上海工程技術(shù)大學(xué) 上海市 200071

發(fā)動機實驗室是一個復(fù)雜系數(shù)很高且具有一定危險性的實驗室，它包含油—潤滑油、柴汽油，氣—壓縮空氣、排放氣體，標定氣體，（還有的存在天然氣和氫氣），水—冷卻液，冷卻水、冷凍水，電—強電、弱電、直流、交流，以及多重總線混合，多種測試設(shè)備同時運行，其中有高速旋轉(zhuǎn)的測功機和發(fā)動機，高熱的尾氣排放和排放設(shè)備，熱交換設(shè)備等。所以，在實驗室里的測試運行，既要保證其運行環(huán)境的干凈整潔來確保實驗的精度和有效性，同時又要確保人生安全，設(shè)備安全和被試件安全。我們只有遵循一定的實驗要求和規(guī)范，才能使實驗室得以正常使用。

1 測試運行前的準備

在作業(yè)書指導(dǎo)下進行發(fā)動機實驗前準備，包括對發(fā)動機裝配氣密性的檢查；進行實驗前的管道改造（中冷器，排放管道等）；安裝實驗用的檢測設(shè)備，溫度與壓力傳感器，三元催化器，渦輪增壓器，機油泵等；添加實驗用的機油與冷卻水；對連接測試設(shè)備進行對中矯正等。步驟如下：

● 閱讀作業(yè)指導(dǎo)書，依此而進行裝配準備。

● 檢查外協(xié)件，采購零部件。

● 加工零部件如龍門架、尾氣管。

● 機油管路連接。

● 發(fā)動機水冷連接。

● 燃油管路連接，要求管路防腐蝕耐10bar壓力并保溫，且遠離排氣管。

● 進排氣管安裝。

● 安裝壓力傳感器，溫度傳感器。

● 發(fā)動機控制單元安裝。

● 線束連接。

● 安裝完后，將準備好的發(fā)動機推進實驗室，使用百分表對中發(fā)動機和測功機軸心，誤差1mm以內(nèi)，進行軸連接。

● 為了測試數(shù)據(jù)的準確性和可比性，對使用到的測試設(shè)備進行標定，如測功機，油耗儀，溫度壓力傳感器，漏氣量儀，Lambda傳感器進行標定。

下面是一次對壓力傳感器的標定數(shù)據(jù)，結(jié)果完好，證明其精度可以用于實驗項目，見表1。

2 實驗室測試系統(tǒng)

發(fā)動機測試運行，需要完備的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過軟、硬件實現(xiàn)對試驗室臺架相關(guān)工作的全面管理。軟件部分主要側(cè)重于試驗計劃、試驗準備、參數(shù)設(shè)置，運行程序、試驗過程管理、設(shè)備管理、成本分析等方面，硬件部分主要用于測試運行、環(huán)境控制，包含測功機、進氣質(zhì)量測量、油耗儀、氣體排放儀、排放顆粒稱重和計數(shù)、燃燒分析儀、漏氣量儀、水冷和油冷等設(shè)備。當然試驗中心也對試驗室的視頻信息、采集信息進行實時監(jiān)控、并對試驗臺架進行遠程控制，實現(xiàn)在集中監(jiān)控室中對試驗室故障的實時發(fā)現(xiàn)與通知、試驗技師與臺架一對多進行試驗等。每一個臺架都是一套獨立的系統(tǒng)， 獨立的測試間，獨立的操作間.具有很強的保密性.臺架中間的房間是排放設(shè)備室， 以便排放設(shè)備供兩邊實驗室使用且管路盡可能靠近發(fā)動機。

表1

3 實驗計劃

（1）計劃信息輸入：月度計劃輸入、臨時訂單信息輸入。（2）計劃臺架時間表：經(jīng)過流程審批通過的計劃（此時已有試驗訂單號）智能形成臺架安排目視看板，各任務(wù)執(zhí)行人可單獨查看自己部分。安排可移動設(shè)備計劃，避免相互沖突。（3）計劃/實際執(zhí)行日志：每個臺架計劃執(zhí)行過程中，要求每天必須填寫工作日志，與每天實際執(zhí)行對比，計算計劃完成進度統(tǒng)計。系統(tǒng)根據(jù)上述信息可以實時顯示單一項目或整體累計計劃完成率，單一項目年度計劃完成率等信息。（4）外委計劃執(zhí)行記錄。（5）計劃偏離性記錄分析：臨時任務(wù)穿插、設(shè)備瓶頸、設(shè)備故障延期等等客觀上導(dǎo)致計劃發(fā)生偏離的必須要做好原始記錄和應(yīng)對措施。

4 發(fā)動機運行

依計劃安排，實驗室內(nèi)測試儀器，環(huán)境條件，發(fā)動機的一切準備工作就緒后，實驗將按下圖步驟開始操作，控制系統(tǒng)設(shè)置三種狀態(tài)：系統(tǒng)準備，手動運行和自動運行狀態(tài)，見圖1。

系統(tǒng)準備狀態(tài)主要完成系統(tǒng)參數(shù)的裝載，完成對測試域和設(shè)備的設(shè)置，激活采集數(shù)據(jù)，激活公式計算。手動運行狀態(tài)是在系統(tǒng)準備狀態(tài)通過后進行的下一個步驟，這時激活結(jié)果存儲表和發(fā)動機參數(shù)檢查（這是在運行中使用到的參數(shù)），進入手動狀態(tài)后，發(fā)動機和測功機可以手動啟動，只要旋轉(zhuǎn)扭矩、轉(zhuǎn)速或油門旋鈕到設(shè)定值，就可以令其正常的運轉(zhuǎn)起來，在顯示窗口看見設(shè)定值和實際值，以及所需要觀察的參數(shù)情況，手動運行控制模式包括轉(zhuǎn)速/扭矩，扭矩/轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速/油門，扭矩/油門等模式，運行到指定點后，開始進行測量，可以是測量設(shè)備，也可以是測量通道，測量模式有：測量，測量并且存儲，僅僅存儲數(shù)據(jù)結(jié)果。自動運行模式要求較高，它需要事先編號程序，自動測量和保存，在手動時確認發(fā)動機運行無誤后可以進入自動模式，其優(yōu)點是可以實現(xiàn)無人操作，尤其在耐久試驗中實現(xiàn)夜班無人值守，有故障報警自動停車等，從而提高了實驗室的利用率。

試驗運行主要有三類：

（1）耐久試驗：主要包含催化器老化試驗，冷熱沖擊試驗，客戶定制的實驗。這類實驗主要針對發(fā)動機機械零部件的測試和評估，如活塞與缸孔、缸墊、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、曲軸系、閥系等。（2）冷啟動試驗：主要檢測低溫下（-7度，也有要求-30度）發(fā)動機的啟動標定狀況，電池狀態(tài)以及排氣煙度。（3）帶排放的開發(fā)試驗：有性能開發(fā)，標定，排放及法規(guī)實驗包含穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。這是新樣機開發(fā)、標定重要手段。一般廠家會提供實驗規(guī)范，會簽實驗規(guī)范后，發(fā)動機做磨合和外特性實驗，萬有特性，待這些基本實驗完成，開始了客戶定制的開發(fā)程序，當然全套的排放設(shè)備都會加上，隨時跟蹤缸內(nèi)燃燒和排放的數(shù)值，最終不能超過客戶要求和法規(guī)限制。

5 實驗安全

5.1 實驗室安全系統(tǒng)

為了防止火災(zāi)和有害氣體泄漏，每個實驗室必須安裝消防系統(tǒng)，如圖所示，系統(tǒng)包含幾個部分：

（1）中央控制單元。（2）滅火氣體間。（3）消防報警和消防探頭。

消防系統(tǒng)是自動滅火系統(tǒng)，當傳感器報警時，控制系統(tǒng)依據(jù)一定的邏輯關(guān)系，排除誤報的可能，觸發(fā)自動控制系統(tǒng)進行消防滅火。尤其做開發(fā)性實驗時，由于被測件的臨時性，不穩(wěn)定性，極易引起過熱、煙、燃燒等異?，F(xiàn)象，自動消防系統(tǒng)在進行實驗時就非常重要，搞不好會造成人員傷亡和設(shè)備損毀。消防設(shè)備一年檢修一次，對整個系統(tǒng)做聯(lián)動實驗，半年對傳感器做一次標定，以防零點漂移。

5.2 安全生產(chǎn)

實驗室運行過程中會產(chǎn)生以下現(xiàn)象：

（1）高熱：排氣管溫度可以超過1000度，發(fā)動機冷卻液管路和機油管路溫度可以超過90度，甚至100度。（2）高速旋轉(zhuǎn)物體：測功機和發(fā)動機。（3）產(chǎn)生危害氣體CO HC和NOx。（4）高壓：AC380V/220V。（5）噪音：發(fā)動機運行時，實驗室內(nèi)可以超過120DB。

所以安全培訓(xùn)、勞動保護是必須做的，安全帽、護目鏡、耳罩、工作服、安全鞋都是工作在實驗室內(nèi)須要穿戴的。安全生產(chǎn)，諸如發(fā)動機旁有人工作時嚴禁啟動發(fā)動機，系統(tǒng)報錯時嚴禁強行啟動發(fā)動機，嚴格遵守操作規(guī)程，啟動發(fā)動機前檢查油水氣電是否處于正常工作，退出運行時，確保發(fā)動機停車，保存好數(shù)據(jù)，退出系統(tǒng)，關(guān)閉電源等等安全生產(chǎn)規(guī)范，都需要員工嚴格遵守。

5.3 工作反思

在實際工作中，對于安全防護措施仍然有不到位的現(xiàn)象，比如實驗結(jié)束后，在對發(fā)動機拆卸過程中的冷卻液和機油漏出不能進行及時清理，容易造成摔跤，操作吊車時忘戴安全帽，進入實驗室忘記帶防護鏡，項目緊急時，常常忘記將發(fā)動機速度降低后才能夠進入，這是我們在工作中都必須禁止的非安全行為，否則潛在的危險將會近出現(xiàn)在眼前。