淺議汽車整車和發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性試驗(yàn)

唐柳林

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西 柳州 545005）

近幾年，隨著汽車市場(chǎng)的井噴，越來(lái)越多的人步入了有車一族，汽車的代步功能得到了更多的體現(xiàn)。而購(gòu)買、日常使用和保養(yǎng)汽車，對(duì)目前多數(shù)家庭的消費(fèi)支出來(lái)說(shuō)，還算得上是一項(xiàng)很大的開(kāi)銷。人們希望物有所值，希望花錢購(gòu)買的汽車皮實(shí)耐用，少出故障，性價(jià)比高，安全性好。因此，國(guó)家有關(guān)部門對(duì)汽車的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，包括前期的研發(fā)、驗(yàn)證和后期的銷售，特別針對(duì)汽車的“心臟”——發(fā)動(dòng)機(jī)，制定了考核的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，汽車整車和發(fā)動(dòng)機(jī)在成為產(chǎn)品銷售前，都要按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行測(cè)試。

1 試驗(yàn)現(xiàn)狀

在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)中，規(guī)定了整車必須通過(guò)10萬(wàn)km可靠性道路試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)必須通過(guò)400 h交變負(fù)荷和200 h冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)。只有通過(guò)了可靠性試驗(yàn)的整車和發(fā)動(dòng)機(jī)，才能成為合格的產(chǎn)品，才能確保安全，才能在市場(chǎng)上進(jìn)行銷售。

而整車和發(fā)動(dòng)機(jī)兩者的可靠性試驗(yàn)的方法是不同的。整車的可靠性道路試驗(yàn)，是指整輛汽車裝載一定的負(fù)載，按照一定的車速，行駛在試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)特設(shè)的高速、彎道、沙石、凹凸、泥坑、陡坡、涉水等路面上，通過(guò)行駛完成規(guī)定的里程數(shù)來(lái)進(jìn)行考核。發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性臺(tái)架試驗(yàn)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架上，按照一定的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)完成規(guī)定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行考核。兩者的目的，都是希望通過(guò)可靠性試驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)要求，把設(shè)計(jì)隱患暴露出來(lái)并加以改正，取得符合設(shè)計(jì)要求、安全性好的產(chǎn)品。

近年來(lái)，根據(jù)整車和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)實(shí)際檢測(cè)效果的反饋，國(guó)家提高了可靠性試驗(yàn)考核的標(biāo)準(zhǔn)。整車可靠性道路試驗(yàn)增加了工況測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試的各種工況，主要是模擬用戶的實(shí)際使用情形來(lái)設(shè)置，對(duì)試驗(yàn)中汽車行駛的時(shí)速、加速、減速、制動(dòng)及檔位的使用，都做了規(guī)定，強(qiáng)化了對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器總成、變速器總成和制動(dòng)系統(tǒng)的考核。發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性臺(tái)架試驗(yàn)，則由原來(lái)的全速全負(fù)荷可靠性臺(tái)架試驗(yàn)，改為交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)，全速全負(fù)荷可靠性臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和水溫是保持不變的，而交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和水溫是交替變化的，詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 交變負(fù)荷試驗(yàn)規(guī)范示意圖（實(shí)線表示油門全開(kāi)）

圖中，

nM為最大凈扭矩轉(zhuǎn)速；

nP為最大凈功率轉(zhuǎn)速；

ni為怠速；

nr為額定轉(zhuǎn)速。

如圖1所示，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，轉(zhuǎn)速由怠速升至105%額定轉(zhuǎn)速，由105%額定轉(zhuǎn)速降至最大凈扭矩轉(zhuǎn)速，由最大凈扭矩轉(zhuǎn)速升至最大凈功率轉(zhuǎn)速，由最大凈功率轉(zhuǎn)速降至最大凈扭矩轉(zhuǎn)速，負(fù)荷由零加至最大凈扭矩。以上過(guò)程循環(huán)交替運(yùn)行，有的要求在數(shù)秒鐘之內(nèi)完成。發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速急劇變化和快速加載時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，試驗(yàn)的破壞性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全速全負(fù)荷可靠性臺(tái)架試驗(yàn)。

圖2 冷熱沖擊試驗(yàn)程序示意圖（實(shí)線表示油門全開(kāi)）

在圖2所示冷熱沖擊試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫還須在105℃與35℃之間快速轉(zhuǎn)換。因此，在進(jìn)行交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，必須使用彈性聯(lián)軸器或改進(jìn)后的變速器（包括離合器總成）與測(cè)功機(jī)連接，以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)測(cè)功機(jī)的沖擊，確保測(cè)功機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐和試驗(yàn)臺(tái)架的地基，也必須是減振的，盡可能消除或衰減發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)，避免振動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本身和試驗(yàn)設(shè)備造成損壞。

2 試驗(yàn)分析

由上述來(lái)看，國(guó)家提高整車和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)的考核標(biāo)準(zhǔn)，目的在于督促相關(guān)廠家注重提高整車和發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)，從而提高整個(gè)汽車行業(yè)的制造水平。整車和發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)現(xiàn)行的可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)考核后，性能穩(wěn)定，故障率低，品質(zhì)得以保證。

但根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配整車進(jìn)行可靠性道路試驗(yàn)所出現(xiàn)故障的實(shí)際情況來(lái)看，通過(guò)了交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)考核的發(fā)動(dòng)機(jī)，在搭載整車進(jìn)行整車可靠性道路試驗(yàn)時(shí)，仍然易出現(xiàn)一些故障。較常見(jiàn)的如：各密封部位的滲油、滲水，橡膠件硬化龜裂，軸承早期磨損、異響，發(fā)電機(jī)支架和空調(diào)壓縮機(jī)托架斷裂等等。

分析其原因，之所以還會(huì)出現(xiàn)這些故障，是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在做交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件，與發(fā)動(dòng)機(jī)搭載整車做整車可靠性道路試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件不同造成的。

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件不同，主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)所承受的溫度和振動(dòng)不一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)做交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)，是在室內(nèi)的試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行的，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口的溫度可達(dá)105℃，但周圍環(huán)境的溫度卻屬于日常室溫；發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐懸置又是屬于利用橡膠、液體和空氣三位一體共同減振的彈性支撐懸置，加上空氣減振的地基，同時(shí)使用彈性聯(lián)軸器或變速器連接測(cè)功機(jī)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)與測(cè)功機(jī)的安裝對(duì)中的同軸度≤0.02 mm，有效消除或衰減了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。

而發(fā)動(dòng)機(jī)搭載整車做可靠性道路試驗(yàn)，是在空間緊湊、半密封、散熱受到限制的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行的，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，產(chǎn)生大量的熱輻射，特別是在排氣管附近，使得發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的溫度遠(yuǎn)高于臺(tái)架試驗(yàn)的日常室溫，加上汽車在各種工況下行駛及在各種顛簸路面上行駛產(chǎn)生的振動(dòng)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)易出現(xiàn)諸如密封墊片或密封膠圈失效，滲油、滲水，高壓線硬化龜裂，發(fā)電機(jī)軸承早期磨損、異響，發(fā)電機(jī)支架和壓縮機(jī)托架斷裂等故障。

3 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的比較

目前，國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商在發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，采用自己的可靠性臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，他們生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)不僅在功率、扭矩、油耗等各項(xiàng)性能參數(shù)上領(lǐng)先，而且性能穩(wěn)定，故障少，可靠性高。針對(duì)上述情形，國(guó)內(nèi)的一些發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商，為了進(jìn)一步減少故障的發(fā)生，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，已嘗試參照國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商的可靠性臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)做交變負(fù)荷、冷熱沖擊可靠性臺(tái)架試驗(yàn)。

國(guó)外先進(jìn)廠商的可靠性臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，比現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更苛刻，更難以通過(guò)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求更高。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)交變運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻液升溫要求達(dá)到115℃，降溫要求降至22℃（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是105℃和35℃），各工況的轉(zhuǎn)換用時(shí)縮短，而考核時(shí)間延長(zhǎng)等，加大了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的考核強(qiáng)度，這對(duì)目前國(guó)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平，是具有挑戰(zhàn)性的。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家嚴(yán)格執(zhí)行并提高整車和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)通過(guò)了可靠性臺(tái)架試驗(yàn)考核的發(fā)動(dòng)機(jī)，還必須搭載在整車上，通過(guò)整車可靠性道路試驗(yàn)的考核。這對(duì)提高我國(guó)的汽車生產(chǎn)和制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，是非常重要的。只有這樣，才能確保生產(chǎn)出來(lái)的汽車符合設(shè)計(jì)和使用要求，才能確保安全。

國(guó)內(nèi)有些發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商，通過(guò)了國(guó)外廠商的可靠性臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，有些還未能通過(guò)。但勇于做這樣的嘗試，努力發(fā)現(xiàn)和縮小差距，這對(duì)國(guó)內(nèi)的汽車制造水平的提高是有益的。相信經(jīng)過(guò)不斷的努力，我國(guó)定會(huì)早日由汽車生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)同時(shí)成為汽車制造強(qiáng)國(guó)。

[1]GB-T 18297-2001，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法[S].

[2]GB-T 19055-2003，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)方法[S].

[3]QC∕T 900-1997，汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法[S].