CN202393597U - 发动机功率测试台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发动机功率测试台系统，其中包含与发动机同轴连接的测功机，对发动机节气门进行调节的油门执行器，对应提供测试所需燃油、燃气及循环冷却水的气源供给站、燃油供应站和冷却水供应站。数据采集控制系统对上述各个设备分别进行驱动控制及测试数据采集的控制；上位计算机系统，提供编制测试所需条件及运转程序，并对反馈的测试数据进行处理及实时显示。本实用新型可以实现对普通燃料或醇燃料的汽车发动机的各种测试，其中除燃油供应站以外的其他所有设备，都集成布置在一个较小范围的集装箱中，方便将所述测试台系统移动到不同地区对发动机进行测试。

Description

发动机功率测试台系统

技术领域

本实用新型涉及一种发动机功率测试台系统，特别涉及一种集装箱型的醇燃料发动机功率测试平台系统。

背景技术

为了检验汽车发动机的运行状态和安全性能，需要对发动机进行各种性能测试。然而，对于目前主要运用醇燃料及添加剂技术的汽车发动机，还缺乏能够进行相应性能检测的集成系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种发动机功率测试台系统，该系统中除燃油供应站以外，其他所有的装备能够在一个较小范围的集装箱内集成布置；同时本系统能够适用于检测普通燃料和醇燃料的汽车发动机，能承担针对测功机名义容量80%的高速非柴油发动机的性能试验和耐久性试验，满足对汽车发动机的运行状况和安全性能的检测要求。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种发动机功率测试台系统，其中包含：

测功机，其与待测试的发动机安装在同一个台架机械系统上；

通过所述台架机械系统设置的连接轴系统，将所述测功机与所述发动机同轴连接；

油门执行器，其与所述发动机的节气门电路连接，对所述节气门进行调节；

气源供给站，其与所述发动机上对应的输入管脚连接，提供测试时所需的燃气；

燃油供应站，其与所述发动机上对应的输入管脚连接，提供测试时所需的燃油；

冷却水供给站，分别与所述发动机及所述测功机上对应的输入输出管脚连接，向其提供循环冷却水；

数据采集控制系统，其分别与所述发动机、所述测功机、油门执行器、气源供给站、燃油供应站、冷却水供给站形成电路连接，来进行过程控制及测试数据采集的控制；

上位计算机系统，其与所述数据采集控制系统电路连接，提供测试所需的控制命令，并对测试数据进行处理及显示。

所述测试台系统中，除所述燃油供应站以外的其他所有设备，即所述发动机、所述台架机械系统、测功机、油门执行器、气源供给站、燃油供应站、冷却水供给站、数据采集控制系统及上位计算机系统，都集成布置在同一个可移动的集装箱中。

所述台架机械系统中设置有移动小车作为发动机的承载体；所述台架机械系统还设置有辅助吊具系统，将所述发动机吊装到移动小车内；

所述移动小车内为不同尺寸的发动机设置有可调整和更换的发动机支撑部件，所述发动机支撑部件包含与各个发动机相匹配的工艺变速器壳体及花键轴。

所述台架机械系统中还设置有焊钢结构的台架主体结构组件，将安装有发动机的所述移动小车输送到所述台架主体结构组件的其中一端的输送带，以及将所述发动机及移动小车与所述台架主体结构组件锁定的压紧机构；

所述测功机安装在所述台架主体结构组件的另一端。

所述台架主体结构组件的底部，设置有硅油双层阻尼的减振系统。 

所述连接轴系统是挠性连接轴系统；

所述连接轴系统的旋转件上，配备有翻盖式的安全防护罩。

所述测功机是电涡流测功机。

所述测试台系统中还包含与发动机排气口连接的排气系统，所述排气系统中设置有检测排气口温度和压力的传感器。

与现有技术相比，本实用新型所述发动机功率测试台系统，其优点在于：本实用新型可以实现对普通燃料或醇燃料的汽车发动机的各种测试，例如是速度特性、负荷特性、怠速的性能测试，以及定工况和变工况的耐久试验等等。本实用新型中尤其是将除燃油供应站以外的其他所有设备，都集成布置在10米(长)*4.5米(宽)*5米(高)的范围内的集装箱中，方便将所述测试台系统移动到不同地区对发动机进行测试。

附图说明

图1是本实用新型所述发动机功率测试台系统的总体结构示意框图。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型所述发动机功率测试台系统，能够对功率250 kW，转速10000r/min以内的普通燃料或醇燃料的汽车发动机，进行诸如是速度特性、负荷特性、怠速的性能测试，以及定工况和变工况的耐久试验等各种测试。

如图1所示，所述测试台系统中主要设置有：测功机1，通过连接轴系统2与发动机100同轴连接实现功率测试；油门执行器6，在测试中对发动机100的节气门进行控制；台架机械系统3，用以安装待测试的发动机100及测功机1；数据采集控制系统4，控制各个器件执行测试工作，并接收传感器等反馈的采集数据；上位计算机系统5，用以对试验条件及运转程序进行编制，实时显示运行状态及处理测量数据。

按照国家实验室标准建造使用所述测试台系统的试验间，使其满足防爆通风、防爆照明、安全消防、污水油排污、尾气排放、吸音隔噪的安全防护要求。试验间内承载整个测试台系统的台架基础部分，具备1200*4000，10T/平方米承载力，其中设置满足布管布线工艺要求的地沟。控制试验间内的环境温度在-2℃～+45℃；环境湿度≤95%。试验间内的供给电源为三相五线制，AC380V +15%～-10%，频率50Hz；还设置有气源供给站7提供0.4MPa～ 0.6MPa的燃气。试验间另外设置有冷却水供给站9，提供进水温度不大于35℃，水流量12T/H，水压不小于2bar的循环冷却水。

本实用新型所述测试台系统中，尤其是可以将除了燃油供应站8以外的，其他设备都集成布置在10米(长)*4.5米(宽)*5米(高)的范围内。因此，可以将所述测试台系统安装到集装箱中，方便移动到不同地区对发动机100进行测试。

具体的，在所述台架机械系统3中设置有移动小车作为发动机100的承载体，通过辅助吊具系统，将发动机100吊装到移动小车内。在移动小车内为不同尺寸的发动机100设置有可调整和更换的发动机100支撑部件，包含与各个发动机100相匹配的工艺变速器壳体及花键轴，操作简单、定位准确可靠。移动小车内的前端设置有大直径定位导向锥销，在左右方向对发动机100进行定位；轴向左右分别设置了纵向T形导轨；纵向T形导轨上还设置有2根横向T导轨，其一为横置发动机100前端悬挂支撑；其二为纵置发动机100左右支撑；并设置可调高度结构的支撑脚，具备防松锁紧功能。因此，发动机100可以上下左右进行位置调整，前后方向则随移动小车整体移动。

安装了发动机100的移动小车，通过输送带，从后端推入焊钢结构的台架主体结构组件，再由前后侧的压紧机构锁定。测功机1安装在所述台架主体结构组件的另一端（即前端）。在整个台架主体结构组件的底部，配置有硅油双层阻尼系统作为减振系统，要求频率传递小于1.5Hz，从0～10000RPM范围内无共振。其中，采用大众公司B5型的发动机100减振器，分为上下两层结构分别应对高频和低频的振动阻尼吸收。

采用转速范围0～10000RPM的挠性连接轴系统2，将测功机1与发动机100连接，并配备翻盖式的安全防护罩作为其旋转件的保护组件。将供给的燃油、燃气、循环冷却水分别接通至发动机100；再将发动机排气系统10与发动机100的排气口连接。所述排气系统10采用产品排气管改制，设置有排放仪取气口、热量阻挡装置、排气歧管助冷防爆风机，还按照国标或厂标设置有温度探测口、压力探测口。测功机1另外与循环冷却水连通，并且必须配备水过滤装置以快速清洗水垢等杂质，满足主机散热需要。

所述测功机1是CW 250-3000/8000型的电涡流测功机，其主要技术指标如下：最高允许转速：8000r/min；系统扭矩测量精度优于满量程的±0.4%；扭矩测量灵敏度优于满量程的0.1%；转速测量误差不大于±0.1%；恒转速控制精度优于±5r/min；恒扭矩控制精度优于±0.2%；节气门调节时间：0—100%开度不大于0.2秒。

所述测功机1在相应的控制驱动命令下，可以实现以下的保护功能：急停报警功能，可以自动关闭发动机100或提醒测试人员按紧急停止按扭；按用户设定值，进行超速报警，点亮指示灯，同时关闭发动机100；具备冷却水压力、温度报警，当入口压力低于20kPa或出水口温度大于50℃时，报警灯亮，关闭发动机100同时切断励磁控制电路；润滑油报警，当润滑油泵不泵油或油位低于设定值时，报警灯亮，关闭发动机100，同时切断励磁控制电路；涡流环超温报警，当温度高于60℃时，报警灯亮，关闭发动机100，同时切断励磁控制电路。

所述油门执行器6采用日本富士的交流异步伺服电机，可以手动、自动标定节气门的开度，进行归一化处理；断电瞬间回零；物理限位，手动调整。所述油门执行器6的主要技术指标为：大节距精密丝杠行程150mm；电磁快速释放；满出力全行程：80MS；额定出力：200N；定位控制精度：1‰。

所述上位计算机系统5中主要配备有基于LABVIEW的测功应用软件，可以对发动机100测试的试验条件及运转程序进行编制、编辑和修改，还具备手动、程控运转及数据自动采集功能，并且可以对采集到的试验数据进行记录、保存及后续处理。

例如，可以对运行状态及测量数据进行实时显示，同时显示不少于任意5条监测曲线。设置记录器功能，可由用户对数据采集的起始和停止时刻、采集通道等进行设定并可进行数据及监测曲线的存储和回放。在计算机上进行数据处理，对测量数据的统计运算及修正处理、作表及制图、制作试验报告及试验数据表功能，能绘制速度特性曲线、功率曲线、负荷特性曲线并打印试验结果。所有的原始试验数据应可以转换为EXCEL及文本文件（.txt）的格式，数据间以TAB键分隔符进行分隔。有试验完毕后试验数据动态回放功能，便于技术人员诊断发动机100的故障。

并且，所述上位计算机系统5中，可以对所有发动机100测量参数在各工况进行报警限值及报警级别的设置，并可手动紧急停车。还具备故障诊断功能，对停车前5～10分钟和停车后30秒的数据自动采集和保存，此功能可以在发动机100进入工况运行（手动或自动）后自动执行，并在报警停车后提示用户进行保存选择。

所述数据采集控制系统4在控制现场安装，具备人机界面，可以进行就地显示及操控；具体采用WINCON独立控制器，以太网接口，并通过MTCP协议与上位计算机系统5相连。所述数据采集控制系统4通过设置uP87F04型的发动机100工况控制模块，满足对发动机100的油门控制，以及对测功机1负荷加载的励磁控制；单控制周期为5ms。还设置有ECU数据通讯系统，在发动机100常规测试的同时，实时显示发动机100的电子控制单元ECU的内部参数。

所述数据采集控制系统4采用基于LABVIEW的大型工具软件来编程。在测量显示的主画面中包括全部试验所需的功能，分为显示画面、标定画面、曲线趋势图、报告画面、报警画面、故障诊断画面、系统调整画面（加权），运行宏画面（自动工况程序编辑设定）。还具备内置诊断功能，通过硬件自诊断和软件诊断，便于用户检测并辩识系统和I/O模块的各种故障。

为了进行多通道常规参数测量（温度、压力），所述数据采集控制系统4具备以下功能：三端隔离功能：I/O模块（3000V DC）、电源（3000V DC）、及通信（2500V DC）的隔离。能够避免地环流和电噪声对系统测试精度的影响，同时使系统在浪涌及突波电压下得到更好的保护，可以承受试验间内部环境。设置看门狗定时器对微处理器进行监视并自动复位，减少现场的维护工作。

所述数据采集控制系统4内集成16位微处理器及FIFO电路来加快通信速度，通信速率达115.2Kbps；并且除了系统节点地址，其它所有参数包括通信速度、高低限报警及校准参数等均可通过远程设定。摆脱传统机械式设置的操作方式，避免由于采用固量程而购置大量模块的负担。通过将设置存贮在EEPROM中，可以使系统保留所设置的参数，甚至在掉电的情况下也不丢失。

所述数据采集控制系统4还可以定义I/O范围，将每一个模拟量输入/输出模块配置为各种不同的类型和范围。这样可以使用同样的软件支持不同的应用，极大的灵活性可以减少模拟量输入/输出模块备品的数量，从而节省用户的费用。在实际的测量系统中由于使用了这些模块，大大的简化了设计，消除了以前在温度、压力测量中自制信号调理、信号放大、AD转换所带来的系统烦琐，温度漂移，系统不稳定等诸多问题，提高了整个系统的测量精度。本实施例所述数据采集控制系统4中，即设置了针对传感器的8个压力通道，16个温度通道和4个模拟量输出通道。

本实用新型所述的发动机100功率测试台系统，可以根据GB/T 18297-2001的汽车发动机100性能试验方法及GB/T 19055-2003的汽车发动机100可靠性试验方法等国家标准，通过与其它外围设备或设施配套，完成以下的发动机100性能试验：总功率试验；净功率试验；怠速试验；负荷特性试验；万有特性试验；各缸工作均匀性试验；机油消耗量试验；瞬态负荷试验；冷热冲击试验；稳态排放试验。

具体由所述上位计算机系统5及所述数据采集控制系统4，对燃油、燃气、冷却水等的供给进行控制，还对发动机100的运转及测功机1加载进行控制，并根据需方要求控制油门执行器6对电子节气门进行开度调节。

所述上位计算机还可以作为接口，直接获取油耗仪81、气压表71、温度表91、92等外部测量仪表对应采集的参数数据，例如是燃油和机油的消耗量，燃气的进气压力和流量，大气压力，排气背压，冷却水进出口温度，机油进出口温度或燃油油路冷却温度，等等。

另外，还可以通过所述数据采集控制系统4采集相应的传感器，或者从发动机100内电子控制单元ECU读取如下的测试数据：例如是转速、目标怠速、喷油脉宽、氧传感器读数、节气门位置、点火提前角、进气歧管压力、进气流量、发动机水温、空燃比、EGR阀开度、进气温度、总缺火次数、敲缸次数、燃油修整补偿、故障记忆个数、故障代码，等等。

所述上位计算机系统5及数据采集控制系统4，会对上述参数数据进行监测或控制，绘制相应的曲线图，并在数值超过设定限值后报警。例如是使得发动机100内冷却水温度控制在65~125℃±3℃，发动机100内机油温度控制在65~150℃±3℃。或者是对测功机1的冷却水温度、水压、油量、涡流环温度、超速等进行监测显示及报警控制。

综上所述，本实用新型所述发动机功率测试台系统，可以实现对普通燃料或醇燃料的汽车发动机的各种测试，例如是速度特性、负荷特性、怠速的性能测试，以及定工况和变工况的耐久试验等等。本实用新型中尤其是将除燃油供应站以外的其他所有设备，都集成布置在10米(长)*4.5米(宽)*5米(高)的范围内的集装箱中，方便将所述测试台系统移动到不同地区对发动机进行测试。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种发动机功率测试台系统，其特征在于，包含：

测功机（1），其与待测试的发动机（100）安装在同一个台架机械系统（3）上；

通过所述台架机械系统（3）设置的连接轴系统（2），将所述测功机（1）与所述发动机（100）同轴连接；

油门执行器（6），其与所述发动机（100）的节气门电路连接，对所述节气门进行调节；

气源供给站（7），其与所述发动机（100）上对应的输入管脚连接，提供测试时所需的燃气；

燃油供应站（8），其与所述发动机（100）上对应的输入管脚连接，提供测试时所需的燃油；

冷却水供给站（9），分别与所述发动机（100）及所述测功机上对应的输入输出管脚连接，向其提供循环冷却水；

数据采集控制系统（4），其分别与所述发动机（100）、所述测功机（1）、油门执行器（6）、气源供给站（7）、燃油供应站（8）、冷却水供给站（9）形成电路连接，来进行过程控制及测试数据采集的控制；

上位计算机系统（5），其与所述数据采集控制系统（4）电路连接，提供测试所需的控制命令，并对测试数据进行处理及显示。

2.如权利要求1所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述测试台系统中，除所述燃油供应站（8）以外的其他所有设备，即所述发动机（100）、所述台架机械系统（3）、测功机（1）、油门执行器（6）、气源供给站（7）、燃油供应站（8）、冷却水供给站（9）、数据采集控制系统（4）及上位计算机系统（5），都集成布置在同一个可移动的集装箱中。

3.如权利要求1所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述台架机械系统中设置有移动小车作为发动机（100）的承载体；所述台架机械系统还设置有辅助吊具系统，将所述发动机（100）吊装到移动小车内；

所述移动小车内为不同尺寸的发动机（100）设置有可调整和更换的发动机支撑部件，所述发动机支撑部件包含与各个发动机（100）相匹配的工艺变速器壳体及花键轴。

4.如权利要求3所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述台架机械系统中还设置有焊钢结构的台架主体结构组件，将安装有发动机（100）的所述移动小车输送到所述台架主体结构组件的其中一端的输送带，以及将所述发动机（100）及移动小车与所述台架主体结构组件锁定的压紧机构；

所述测功机安装在所述台架主体结构组件的另一端。

5.如权利要求4所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述台架主体结构组件的底部，设置有硅油双层阻尼的减振系统。

6.如权利要求1所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述连接轴系统（2）是挠性连接轴系统；

所述连接轴系统（2）的旋转件上，配备有翻盖式的安全防护罩。

7.如权利要求1所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述测功机（1）是电涡流测功机。

8.如权利要求1所述的发动机功率测试台系统，其特征在于，

所述测试台系统中还包含与发动机（100）排气口连接的排气系统（10），所述排气系统（10）中设置有检测排气口温度和压力的传感器。

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