摘要：MTU发动机大修完毕后，在出厂前需进行相关的性能测试实验，本方案针对MTU发动机的性能参数和外特性曲线，提供一套完整的用于发动机台架试验的水力测功机及自动测量、控制系统。成套试验设备可以用于常规出厂性能试验。
关键词：发动机；测试系统；设计
1实验内容分析
满足《汽车发动机性能试验方法》GB/T18297-2001标准的各种性能试验；自定义耐久循环试验等。
2系统组成分析
水力测功机及操作控制系统；水力测功机与发动机间连接系统；水力测功器发动机支撑系统；冷却循环及控制系统；燃油供给系统；排气消音尾气处理系统；减震基础；测试间隔音处理；送排风系统。
3水力测功机及操作控制系统
3.1水力测功机
依据发动机相关技术参数，本方案选用水力测功机作为主体测试设备，型号为：SG2400，其采用电动排水蝶阀控制，通过改变蝶阀的开度来改变吸收功率的大小。最大负载功率2400Kw。主要用来检测各种柴油机，汽油机，电动机等动力机的有效功率，是发动机特性试验及传动机械的效率试验中不可缺少的测试设备。
工作原理：发动机通过联轴器带动测功机主轴上的转子组件同步旋转，搅动工作腔的水。由于转子旋转所产生离心力及转子凹坑的作用，水在侧壳与转子凹坑之间产生强烈的水涡流，它给外壳一转动力矩，使发动机的转矩由转子传给外壳，装在外壳壳体上的动力臂将随着转动一角度，从而将制动力矩传给与制动臂连接的拉压力传感器，通过电子数显装置显示其制动力矩的大小。测功机通过电动排水阀控制蝶阀开度，或通过自动调节装置控制排水执行器,由排水执行器控制蝶阀开度，以改变测功器工作腔内水的压力大小来改变吸收功率的大小。同时测功机的转速可由转速传感器测得，在电子显示仪器上显示出来。
3.2水力测功机操作控制系统
水力测功机操作控制系统是测功机的控制与手动操作的硬件，可在不同的控制模式间进行无扰动切换。LCD显示设定值和测量值，以及参数设定和操作菜单，显示报警信息。带有LED状态显示的功能键用于选择操作和控制方式。硬件包完全集成在自动化系统内。
试验安全监控管理，支持任意参数的三级报警(声光/保护/紧急停车)、任意参数报警时可关联两路其它参数。
操作控制系统具有下列特点：采用数字PID控制，转速、扭矩控制稳定、快速。可对PID进行自主调整，在试验过程中同一控制模式下不进行PID调整即可满足扭矩转速控制要求。采用数字标定和自稳零技术，使数据测量更加稳定、可靠。所有测量参数具有三级报警（报警、保护、紧急处理），各级报警值可任意设定。能够快速精确地控制测功机，完成动态试验，对测功机的控制速率≥100Hz。含UPS电源，功率≥1KVA，可以自动在市电与电池间进行切换，为控制柜提供稳定电源；
4水力测功机与发动机间连接系统
发动机的动力通过传动轴系，最终由测功机吸收。传动轴系不仅需要传递动力，还须减少动力传递过程中的振动，中间支承能有效的吸收动力传递过程中的振动，还能有效的保护扭矩传感器。传动轴系统配套的高弹联轴器可适应MTU16V4000机型，具有良好的传动可靠性、良好的减振及隔振性能。本方案采用德国CENTA联轴器厂的CF型高弹性体联轴器，CF型高弹性联轴器是由橡胶弹性元件和金属弹性元件组成的扭转剪切型复合式高弹性橡胶联轴器，具有广泛的应用性。可以补偿轴线的径向位移、轴向位移和角度位移。通过弹性元件传递转矩，并可采用各种不同的扭转刚度和阻尼系数，以充分调节动力系统的扭振特性。线性扭转刚度，补偿位移能力大，刚度调节范围宽，可维修性好。连轴器防护罩增加保护装置，保证防护罩不可靠闭合时不能开车，旋转件全部配置防护罩。
5水力测功器发动机支撑系统
本设计满足测试机型要求的试验支腿，台架发动机支撑结构自下而上为可移动式发动机底座+发动机工艺支架+发动机。
发动机支架是通过支撑腿高度保证上述机型发动机曲轴中心线距铁地板高度一致，且与测功机中心线等高同轴；发动机支架采用框架式一体结构，采用钢板焊接，退火去应力保证尺寸稳定，加工后喷漆。支架保证有足够的强度与刚度，设计安全系数要高，承载重量满足发动机输送与试验要求，变形小。
支架上还设置有可用于左右及高度方向微调的机构，保证发动机对中时可方便地调整，发动机左右调整采用螺栓驱动。
测功机底座和中间支承底座采用框架式一体结构，采用钢板焊接，退火去应力保证尺寸稳定，加工后喷漆。支架保证有足够的强度与刚度，设计安全系数要高，承载重量满足发动机输送与试验要求，变形小。
6排气消音系统
6.1基础数据
发动机排气量65L/循环；最大排气温度377℃；发动机排气最大噪声110dB（无消声器，距离1米）；噪声产生时间段为昼间；声环境区域划分标准3类，其最大噪音不大于65dB。
6.2设备组成
排气工艺管路系统主管路与发动机机连接满足试验需要。排气系统采用上排气方式，发动机端到公用排烟道接口全部排烟管道，含金属过渡软管，主管路管径DN500，支管路管径DN300。
所有排气管路，表面具有隔热层，外部包不锈钢皮（厚度≥0.5mm），连接处柔性安装不锈钢波纹膨胀节。
所选管道、法兰满足发动机排气气体温度、压力、流量、流向以及严密性要求，法兰连接处采用耐高温的石墨密封环，确保管道无排烟泄漏。所有管路耐温：≥650℃，保证本温度下的长期稳定运行。
管路分为固定段和可移动段，可移动段需按照实际情况实现电动调节，排烟管可移动段需同时满足排气口在发动机两端的要求，具有定位锁紧及支撑装置。固定段配置排气管道消音器设备，消音器直径DN800。
7冷却循环及控制系统
7.1闭式冷却塔
闭式冷却塔主机由壳体、换热器、风机、喷淋水泵等零部件组成。闭式冷却塔将冷却塔和热交换的功能合在一起，将工艺流体的温度降低到相当接近空气湿球温度的情况下。系统工作时，需要冷却的工艺流体在蛇形的热交换器盘管内部流动，外部有喷淋系统以持续湿润盘管表面。喷淋到盘管上的水流经一段具有高效冷却作用的PVC热交换层进行冷却后再落至集水盘中以再循环利用。空气同时吸入并通过盘管和PVC热交换层，使得一部分水蒸发。气流中所夹带的所有水分均由飞溅水挡水板进行回收，并送回至集水盘。藉由蒸发，将热量从喷淋水中带走，进而冷却盘管及盘管中工艺流体。
7.2换热器
换热器用于发动机防冻液与冷却循环水的热交换，需配置两个，分别用于防冻液高温循环水冷却和低温循环水冷却。
7.3防冻液补给水箱
为满足发动机测试要求，需配置发动机防冻液补给装置，用于发动机防冻液的加注和测试时防冻液循环的补给，该装置包含储液箱、补给泵、膨胀水箱和管件阀门等。
7.4循环水泵及高位水箱
冷却循环系统需配置两台循环水泵，一台用以发动机冷却循环，一台用于测功机冷却循环。测功机冷却循环还需另配高位水箱，以满足测功机对进水控制的要求。
8测试间隔音
测试间隔音处理采用隔音棉+吸音板方式，既起到吸音降噪作用，又有装修装饰的功能，隔音处理墙体总面积为约260㎡。
9结语
综上，本文主要分析了水力测功机及操作控制系统、水力测功机与发动机间连接系统、水力测功器发动机支撑系统、排气消音系统、冷却循环及控制系统等有关内容，希望能够给有关人士提供参考价值。
参考文献
[1]关丽坤,朱海平.某重型电动轮矿用自卸车发动机支架焊缝疲劳实验研究[J].内燃机与配件,2020.
[2]严匡林.汽车发动机冷却系统故障检测及其维修措施[J].内蒙古煤炭经济,2019.