发动机试验室运行及安全要求

李方舟

摘 要：发动机实验对于运行环境有着较高的要求。只有确保了良好的环境，才可以获得准确的测试结果。文中，主要就对发动机实验室的运行以及安全要求进行分析，为发动机实验室的运行提供支持。

关键词：发动机实验室;测试环境;安全要求

发动机实验室是一个复杂系数很高且具有一定危险性的实验室，它包含油—润滑油、柴汽油，气—压缩空气、排放气体，标定气体，（还有的存在天然气和氢气），水—冷却液，冷却水、冷冻水，电—强电、弱电、直流、交流，以及多重总线混合，多种测试设备同时运行，其中有高速旋转的测功机和发动机，高热的尾气排放和排放设备，热交换设备等。所以，在实验室里的测试运行，既要保证其运行环境的干净整洁来确保实验的精度和有效性，同时又要确保人生安全，设备安全和被试件安全。我们只有遵循一定的实验要求和规范，才能使实验室得以正常使用。

1 测试运行前的准备

在作业书指导下进行发动机实验前准备，包括对发动机装配气密性的检查;进行实验前的管道改造（中冷器，排放管道等）;安装实验用的检测设备，温度与压力传感器，三元催化器，涡轮增压器，机油泵等;添加实验用的机油与冷却水;对连接测试设备进行对中矫正等。步骤如下：

● 阅读作业指导书，依此而进行装配准备。

● 检查外协件，采购零部件。

● 加工零部件如龙门架、尾气管。

● 机油管路连接。

● 发动机水冷连接。

● 燃油管路连接，要求管路防腐蚀耐10bar压力并保温，且远离排气管。

● 进排气管安装。

● 安装压力传感器，温度传感器。

● 发动机控制单元安装。

● 线束连接。

● 安装完后，将准备好的发动机推进实验室，使用百分表对中发动机和测功机轴心，误差1mm以内，进行轴连接。

● 为了测试数据的准确性和可比性，对使用到的测试设备进行标定，如测功机，油耗仪，温度压力传感器，漏气量仪，Lambda 传感器进行标定。

下面是一次对压力传感器的标定数据，结果完好，证明其精度可以用于实验项目，见表1。

2 实验室测试系统

发动机测试运行，需要完备的测试系统，该系统通过软、硬件实现对试验室台架相关工作的全面管理。软件部分主要侧重于试验计划、试验准备、参数设置，运行程序、试验过程管理、设备管理、成本分析等方面，硬件部分主要用于测试运行、环境控制，包含测功机、进气质量测量、油耗仪、气体排放仪、排放颗粒称重和计数、燃烧分析仪、漏气量仪、水冷和油冷等设备。当然试验中心也对试验室的视频信息、采集信息进行实时监控、并对试验台架进行远程控制，实现在集中监控室中对试验室故障的实时发现与通知、试验技师与台架一对多进行试验等。每一个台架都是一套独立的系统， 独立的测试间，独立的操作间.具有很强的保密性.台架中间的房间是排放设备室， 以便排放设备供两边实验室使用且管路尽可能靠近发动机。

3 实验计划

（1）计划信息输入：月度计划输入、临时订单信息输入。（2）计划台架时间表：经过流程审批通过的计划（此时已有试验订单号）智能形成台架安排目视看板，各任务执行人可单独查看自己部分。安排可移动设备计划，避免相互冲突。（3）计划/实际执行日志：每个台架计划执行过程中，要求每天必须填写工作日志，与每天实际执行对比，计算计划完成进度统计。系统根据上述信息可以实时显示单一项目或整体累计计划完成率，单一项目年度计划完成率等信息。（4）外委计划执行记录。（5）计划偏离性记录分析：临时任务穿插、设备瓶颈、设备故障延期等等客观上导致计划发生偏离的必须要做好原始记录和应对措施。

4 发动机运行

依计划安排，实验室内测试仪器，环境条件，发动机的一切准备工作就绪后，实验将按下圖步骤开始操作，控制系统设置三种状态：系统准备，手动运行和自动运行状态，见图1。

系统准备状态主要完成系统参数的装载，完成对测试域和设备的设置，激活采集数据，激活公式计算。手动运行状态是在系统准备状态通过后进行的下一个步骤，这时激活结果存储表和发动机参数检查（这是在运行中使用到的参数），进入手动状态后，发动机和测功机可以手动启动，只要旋转扭矩、转速或油门旋钮到设定值，就可以令其正常的运转起来，在显示窗口看见设定值和实际值，以及所需要观察的参数情况，手动运行控制模式包括转速/扭矩，扭矩/转速，转速/油门，扭矩/油门等模式，运行到指定点后，开始进行测量，可以是测量设备，也可以是测量通道，测量模式有：测量，测量并且存储，仅仅存储数据结果。自动运行模式要求较高，它需要事先编号程序，自动测量和保存，在手动时确认发动机运行无误后可以进入自动模式，其优点是可以实现无人操作，尤其在耐久试验中实现夜班无人值守，有故障报警自动停车等，从而提高了实验室的利用率。

试验运行主要有三类：

（1）耐久试验：主要包含催化器老化试验，冷热冲击试验，客户定制的实验。这类实验主要针对发动机机械零部件的测试和评估，如活塞与缸孔、缸垫、润滑系统、冷却系统、呼吸系统、曲轴系、阀系等。（2）冷启动试验：主要检测低温下（-7度，也有要求-30度）发动机的启动标定状况，电池状态以及排气烟度。（3）带排放的开发试验：有性能开发，标定，排放及法规实验包含稳态和瞬态。这是新样机开发、标定重要手段。一般厂家会提供实验规范，会签实验规范后，发动机做磨合和外特性实验，万有特性，待这些基本实验完成，开始了客户定制的开发程序，当然全套的排放设备都会加上，随时跟踪缸内燃烧和排放的数值，最终不能超过客户要求和法规限制。

5 实验安全

5.1 实验室安全系统

为了防止火灾和有害气体泄漏，每个实验室必须安装消防系统，如图所示，系统包含几个部分：

（1）中央控制单元。（2）灭火气体间。（3）消防报警和消防探头。

消防系统是自动灭火系统，当传感器报警时，控制系统依据一定的逻辑关系，排除误报的可能，触发自动控制系统进行消防灭火。尤其做开发性实验时，由于被测件的临时性，不稳定性，极易引起过热、烟、燃烧等异常现象，自动消防系统在进行实验时就非常重要，搞不好会造成人员伤亡和设备损毁。消防设备一年检修一次，对整个系统做联动实验，半年对传感器做一次标定，以防零点漂移。

5.2 安全生产

实验室运行过程中会产生以下现象：

（1）高热：排气管温度可以超过1000度，发动机冷却液管路和机油管路温度可以超过90度，甚至100度。（2）高速旋转物体：测功机和发动机。（3）产生危害气体CO HC和NOx。（4）高压：AC380V/220V。（5）噪音：发动机运行时，实验室内可以超过120DB。

所以安全培训、劳动保护是必须做的，安全帽、护目镜、耳罩、工作服、安全鞋都是工作在实验室内须要穿戴的。安全生产，诸如发动机旁有人工作时严禁启动发动机，系统报错时严禁强行启动发动机，严格遵守操作规程，启动发动机前检查油水气电是否处于正常工作，退出运行时，确保发动机停车，保存好数据，退出系统，关闭电源等等安全生产规范，都需要员工严格遵守。

5.3 工作反思

在实际工作中，对于安全防护措施仍然有不到位的现象，比如实验结束后，在对发动机拆卸过程中的冷却液和机油漏出不能进行及时清理，容易造成摔跤，操作吊车时忘戴安全帽，进入实验室忘记带防护镜，项目紧急时，常常忘记将发动机速度降低后才能够进入，这是我们在工作中都必须禁止的非安全行为，否则潜在的危险将会近出现在眼前。

参考文献：

[1]刘建芳，魏雷，金永亮，贾丹，李健.发动机润滑油的实验室静置和行车试验研究[J].润滑与密封，2018，43（11）：28-35.

[2]杨建伟，方华，杨锐.发动机恒温、恒湿实验室设计探讨[J].摩托车技术，2014（11）：32-37.