小排量多缸车用柴油机开发平台-初稿

小排量多缸车用柴油机开发平台昆明云内动力股份有限公司2015年10月22日高效的发动机开发需要有完整的开发流程和全面的开发平台支持概念设计详细设计CAE计算样件制造和采购样机装配燃烧开发机械开发和试验验证发动机台架完整试验标定发动机耐久试验验证车辆和动力总成匹配车辆标定产品批量生产质量保证及检测整车应用匹配开发平台发动机试验验证平台发动机设计技术平台生产过程及质量控制平台发动机排放一致性出厂平台发动机高原试验平台一整车应用匹配开发平台发动机试验验证平台发动机设计技术平台生产过程及质量控制平台

发动机排放一致性出厂平台

发动机高原试验平台目录发动机性能分析发动机设计技术平台概念设计概念设计确定与整车匹配的动力性、经济性、噪声、振动、排放开发目标。同时考虑目标车辆机舱安装的限制条件。采用已经生成的三维CAD模型，描述发动机的主要概念特征，这些三维CAD模型需要充分细化来评估在功能、安装、成本等方面总体的设计可行性，另外，他们也将服务于初始CAE工作要求的几何结构参数的输入要求。冷却、润滑系统计算零部件结构强度分析气体交换及计算增压器匹配、气门机构分析燃油喷射系统及燃烧系统计算

应用工具

GT-POWERSTAR-CDKIVA–SIMULATION

ABAQUS

Hypermesh发动机设计技术平台CAE分析计算发动机设计技术平台协同设计开发•机体、缸盖•

曲轴、活塞、活塞环、轴瓦、衬套、扭振减震器等•

润滑系统零件•气门机构零部件•

垫片和密封圈•

正时和机油泵驱动零部件•

后处理系统•......结合车辆机舱安装空间，设计发动机外部结构。尤其重点布置变速箱、离合器、DOC、DPF、进排气系统、冷却系统、附件系统的安装连接。发动机试验验证平台燃烧开发燃油系统定义气道流量系数和涡流比定义凸轮形线定义进气管、涡流阀定义燃烧室定义增压器定义ECU控制策略定义以发动机外特性、万有特性、排放目标最为基本条件，对发动机燃烧相关硬件系统、控制系统进行验证和调整发动机试验验证平台燃烧开发装备高动态电力测功控制系统燃烧分析仪共轨燃油系统能够试验台气道试验台发动机试验验证平台机械开发验证试验

•

润滑功能试验

•冷却功能试验

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超速试验•

热拉和冷拉缸试验

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附件驱动系统试验•气门驱动系统试验•机油稀释试验•NVH试验•200小时耐久试验 •

150小时耐久试验

•300小时热冲击试验•800小时耐久试验

•1200小时瞬态道路发动机试验验证平台机械开发试验装备冷态试验仓机械开发开发试验台长轴-整车进、排气系统测试室常规和深度热冲击耐久试验室共轨压力及压力控制器标定；喷油器ET标定；提前角及预喷的标定；扭矩—油量转换标定发动机部分负荷优化及排放工况标定发动机冷起动标定烟度限制、热保护、机械扭矩限值；空气系统标定；后处理系统标定整车应用匹配开发平台发动机标定整车应用匹配开发平台整车标定低压供油系统匹配；整车线束、电气、仪表信号匹配；整车驾驶性标定；空气系统及EGR瞬态响应标定；排放及烟度限值的标定；发动机高低怠速、零油量、各缸均匀性标定；发动机保护功能标定；道路载荷验证；高寒、高热、高原适应性标定；故障诊断标定；排放性能——配车实际转毂排放技术水平轻型车转毂排放试验属于国家强制性排放标准GB18352规定的工况循环试验，整车在规定环境条件下静置12小时后，从起动开始进行尾气成分测量。整车应用匹配开发平台整车标定吐鲁番，高温环境黑河，-30度低温环境4100m，高原环境整车高温、高寒、高原环境验证，以及在相应环境下的适应性标定，使整车能够适应各种极端环境的应用。整车应用匹配开发平台整车标定整车应用匹配开发平台应用开发装备动力总成试验台；整车转鼓CVS排放分析系统整车环境试验仓NVH测试仪器标定工具发动机动力性、经济性、排放特性随着海拔的升高在不断下降；在开发过程中，排放控制策略基本是针对500m以下海拔高度确定的，超过这个高度，主要考虑的是发动机的动力性、经济性和驾驶性能。OBD检测功能通常也只在1000米范围内工作。现代发动机都使用电控系统，根据环境海拔进行排放特性控制是非常成熟的功能，对于中国2/3国土平均海拔超过1000米的情况，如何开发适应高原状况的发动机，满足排放，同时兼顾动力性和经济性。发动机高原试验平台高原试验平台在较为适中的2000米海(昆明)拔状况建立，具备发动机整机台架性能、排放测试系统，同时也具有轻型车和重型车转鼓，开展发动机和整车的高原性能特性和排放特性研究、认证。发动机高原试验平台试验台架云南(元江——香格里拉)“三高”立体整车标定试验场可以大大缩短标定周期；云南(元江——香格里拉)“三高”立体整车标定试验场可以大降低标定成本。香格里拉兼具高寒和高原的特点，即同时具备黑河的高寒和格尔木的高原特征，完全满足汽车高寒和高原标定及其他性能试验；标定路线上众多的长坡道，可以及时地检验整车的热平衡性能及爬坡能力；在长度为800多公里的试验道路上，海拔从300米连续变化到4000多米，可以完成不同海拔的精细标定。发动机高原试验平台道路验证试验生产过程及质量控制平台自动化的生产流水线装备，在保证生产产品一致性的情况下，极大的提高生产效率，是改善企业生产过程控制的基础条件。生产过程及质量控制平台制造装备

卧式加工中心立式加工中心气门室罩盖螺栓全自动拧紧机天燃气熔化炉在线整机泄漏检测曲轴轴向间隙、回转力矩、活塞突出量检测计量型三坐标测量机丹青螺纹综合扫描仪圆柱度仪曲轴凸轮轴综合测量仪生产过程及质量控制平台品质保证精密测量装备，保证零部件重要特性得以控制：

（1）特殊几何尺寸、形位公差测量（2）工装的精密测量

（3）专用量检具校准理化试验设备保证过程检验和分析：（1）对材料进行化学成分检验、机械性能试验和和金相检验（2）失效分析

（3）无损检测

（4）专项试验：如曲轴疲劳试验及盐雾试验等德国徕卡智能数字式金相显微镜德国碳硫分析仪日本扫描电子显微镜生产过程及质量控制平台品质保证发动机排放一致性出厂平台通常情况下，发动机出厂试验分为两种，在装配线的冷试台架和装配线末段的热试台架。冷试台架以变频电机的冷态拖动测试；二热试台架进行发动机点火后的热机磨合和测试。冷试台架和热试台架分开进行，各自完成不通的测试验证功能，对生产投入成本较高。同时对当前日益提高的发动机排放一致性出厂的保证也逐渐显现不足。如何在不增加过多生产投入的情况下实现对发动机及排放一致性的控制，成为发动机生产制造商的一个新课题！。发动机排放一致性出厂平台发动机排放一致性出厂平台

随着新型交流电力测功机的普及应用，技术成熟度不断提高，同时原来较高的电力测功机价格不断下降，使得电力测功机在发动机出厂试验的应用可以得到实施。电力测功机系统具有的优势：交流电动机变频调整控制由高动态性能的矢量控制与直接转矩控制实现。基于四象限运行的传动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器为可逆变流器。发动机排放一致性出厂平台

结合交流电力测试系统的特性，可以实现发动机冷试台架和热试台架的完全结合。使用一个台架测试系统同时完成冷试功能和热试功能。同时利用交流电力测功机的瞬态和动态特性可以实现对发动机出厂的动态和瞬态测试，使得出厂试验规范更加接近于排放生产一致性控制的实际状况。

结合台架测控系统的传感器技术、数据库系统、分析系统可以实现在冷态和热态情况下对零部件在发动机的功能和性能测试，更加能够从零部件性能、功能，到发动机整机性能、功能的保证。在测试设备上还可以添加多组分气体分析仪和烟度测试系统在质量抽检中进一步对尾气排放实施监控飞轮脉冲信号扭矩信号瞬态转速扭矩采样FFT变换数字滤波抽取上止点及信号特征由数据库样本判断故障通过瞬态转速扭矩对柴油机装配质量进行评定