一种发动机拉缸问题技术分析与改进

喻文军

摘要：本文所说的发动机以某公司中小功率（3.0L）的柴油发动机为例。针对发动机出厂测控台架产生的拉缸问题进行分析，一方面从电控方面增加防错功能;另一方面从发动机进出水管上增加排气装置。改进后效果明显，为公司在降本增效方面取得了良好的经济效益。

关键词：测控技术;水循环系统;防错技术

中图分类号：U472                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）22-0058-02

0  引言

目前国内所有的发动机生产厂家，在发动机出厂前必须经过严格的出厂测试。确保发动机的各项性能参数满足要求。在发动机性能试验方法《GB18297-2001》及发动机可靠性试验方法《GB/T19055-2003》中技术指标要求，为保证发动机各项参数测定的准确性，对测试过程冷却液进入发动机时温度必须进行恒定，这样测出发动机的各项性能参数才是真实的、有效的。由于发动机本身不具备各个温度的恒定控制功能，所以只能通过外部水循环系统来控制调节。发动机在出厂测试中会进行各项试验等复杂工况变化，所以引起了发动机功率的变化即发动机热负荷的变化。因此水循环温系统中的冷却液的温度和流量也是不断变化的。这就要求水循环系统能够及时地调节控制发动机进出水的温度，使发动机测试过程中不会因缺水（或冷却液）而烧坏发动机。

1  水循环系统装置

测控台架冷却水循环系统装置是代替发动机在整车上的散热器，在发动机正常工作时，大循环的冷却液在流过恒温装置后，使发动机冷却液出口温度保持在80±2℃。如图1原理图。

2  发动机拉缸故障问题分析

从2018年1月起到3月底，该公司装配车间南边三个测试台架陆续发生发动机拉缸问题，对公司产品质量及经济造成比较大的损失。为此公司组织了设备、质量、技术及车间四部门的问题解决小组。通过对问题发动机的拆解及现场实验跟踪发现拉缸问题是发动机在高速高扭矩状态下发动机内部冷却水循环会产生缺水（冷却液）的情况，从而造成发动机拉缸。

缺水（冷却液）产生的原因有如下几点：

①发动机节温器在高温状态下容易引起冷却水循环不畅造成水温过高。

②发动机在高工况状态下会产一定量的水蒸汽，从而使发动机内部循环管路局部缺水，引起发动机拉缸。

③水循环系统冷却水温调节慢，容易造成水温超高。

3  处理措施

经过多方面技术论证分析，发动机节温器在大功率工况下，会引起发动机循环水阻滞，易造成发动机冷却水不能循环，冷却水没有供给将直接导致发动机拉缸，所以第一步决定不安装节温器进行测试实验。

发动机在测控运行过程中会产生一定的水蒸气，水蒸气如果无法排出，则会造成循环水阻滞，引起水温过高而使发动机拉缸。鉴于这种情况，在循环水系统的进排气管路结构上，分析造成循环水阻滞的具体位置，经过组织各方技术讨论后我们对循环水系统进行了如下改进：

①由于原排气阀工作是需要一定的压力才能打开排气，不利于发动机测试时各个复杂的工况产生的气阻及时排气，所以我们在发动机出水管原排气阀处增加了一个排气DN25球阀，接直径？准8水管到补水箱。这样发动机在测试工作状态中，排气阀中的空气顺着排气管流回到补水箱中。如图2出水管路安装位置。

②考虑到发动机进水管的冷却水是由外部的水循环系统供给的，可能会也会产生气阻的现象。因此在原DN50的进水管上顶部末端处用软管连接膨胀水箱，见图3的红色圈内，以便于在进水管处也进行排气。

③发动机出水连接软管与硬管连接的高度差改进，把硬管端的接口位置设置在发动机出水口的上方20厘米处，同时缩短连接的软管。这样更利于发动机出水口的水蒸气排出。

4  防错技术

水循环系统意外断电时，也会造成水循环无法工作，发动机冷却水就不能及时补充。所以在突发情况出现断电，很容易引起发动机拉缸。针对水循环系统无断电提醒功能，现将水循环系统断电保护与ECU电源进行控制。如果出现水循环系统断电的情况下，水循环保护装置将直接对ECU断电，使发动机熄火，从而保护发动机不会因缺冷却水而拉缸。图4深色字体ECU 供电继电器为增加的控制电路，改进后的水循环系统电控原理图直接控制ECU 12V供电电源。在水循环系统出现故障或意外断电时，立即切断ECU 供电，发动机停车。在水循环测控单元中增加PLC正常工作的信号至发动机ECU 控制停车，从而实现了发动机在缺冷却液的情况下不会停车继续运转干烧发动机的防错功能。图5为防错继電器与PLC 控制的实物图。

5  结束语

实际效果验证：

①从3月底改进措施实施完毕后，没有出现一例发动机拉缸的情况。②现场实时跟踪，发动机在全功率工况下，热工况由发动机冷却液温度由38℃以下迅速升温到110℃左右，冷工况时又需要迅速将冷却液温度由110℃左右迅速下降到38℃以下。发动机进出水温度的调节非常快，满足要求。

经济效益和社会效益：一是发动机测试过程中冷却水不会再有超温的现象，彻底消除了干烧隐患的发动机出现在客户，这对公司的声誉起到了很大的保护作用。二是改进设备的硬件成本总计不到1000元（含人工费）却十分有效的解决了发动机拉缸的问题，对公司发动机产品质量提升起到了关键的作用。

参考文献：

[1]吴建华.汽车发动机原理[M].机械工业出版社出版，2011.

[2]行文凯.汽车发动机控制系统及诊断维修（随书附光盘）[M].化学工业出版社，2007.

[3]王秀红.汽车发动机电控技术[M].大连理工大学出版社，2009.

[4]涂杰，秦挽星，陈和娟，万笛.汽车维护与保养[M].化学工业出版社，2018.

[5]赵玉梅，张帅武. 汽车故障诊断技术[M].清华大学出版社，2017.

[6]梁国明，梁承允.机械产品设计制造使用防错方法[M].机械工业出版社，2014.