1.1　发动机及试车台架简介

1.1.1.1　发动机的定义

发动机（engine）是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器，包括内燃机（往复活塞式发动机）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、喷气发动机、燃气轮机等。内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既可指动力发生装置，也可指包括动力发生装置的整个机器（如汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英国，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

1.1.1.2　发动机分类

（1）外燃机

外燃机，指的是它的燃料在发动机的外部燃烧。1816年由苏格兰的R.斯特林发明，故又称斯特林发动机。发动机将燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机。当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸气，从而产生高压，这种高压进而又推动机械做功，完成了热能向动能的转化。

（2）内燃机

内燃机即往复活塞式发动机，这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。

（3）燃气轮机

燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用燃气轮机。

（4）喷气发动机

喷气发动机，是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。其广泛用作飞行器的动力装置。燃料和氧化剂在燃烧室内发生化学反应而膨胀，将热能转化为动能而产生推力。除燃料外，氧化剂由飞行器携带的发动机称为火箭发动机，包括固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机。

1.1.1.3　发动机基本参数

（1）发动机排量

发动机排量是发动机各气缸工作容积的总和，一般用升（L）表示。而气缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体体积，又称为单缸排量，它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数，它比缸径和缸数更能代表发动机输出功率大小，发动机的许多指标都同排量密切相关。一般来说，排量越大，发动机输出功率越大。

（2）缸数

汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12。排量1L以下的发动机常用3缸，1～2.5L一般为4缸发动机，3L左右的发动机一般为6缸，4L左右为8缸，5.5L以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸径越小，转速越高，从而获得较大的输出功率。

1.1.1.4　柴油发动机定义及分类

柴油发动机是内燃机的一种，是一种将柴油喷射到汽缸内与空气混合燃烧得到的热能转变为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞做直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。

柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的黏度比汽油大，不容易蒸发，而其自燃温度也比汽油低，因此，柴油机可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要有，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入汽缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可以达到500～700℃，压力可以达到4～5MPa。活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900～2000℃，压力可达6～10MPa，产生的扭矩很大。

柴油发动机主要用于最终配套产品，比如大功率高速柴油机主要配套重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。因此，柴油机行业的发展在很大程度上取决于相关终端产品的市场情况。

在农用柴油机领域，发展中国家的市场增长将弥补发达国家的市场滑落，全球人口的快速增长，以及老旧设备的更新换代都对农业机械有较大需求，全球农用柴油机市场将呈现高速增长态势。在航空发动机领域，发动机产业是航空工业的核心细分子行业，未来发展前景非常广阔。

1.1.2.1　发动机试车台架简介

在发动机制造过程中，发动机磨合是检测发动机性能指标及可靠性的重要环节。通过台架对发动机各项数据的检测和监控，在热试过程中，可以对出现的各类故障进行分析和处理，并对各项监测数据进行记录，使得装配线与磨合测试线合为一体，以保证发动机顺利出厂。

发动机热试是指发动机组装完毕出厂之前进行的发动机热试车运转试验。将装配好的发动机，与全自动测试座台连接，以座台驱动机构为动力进行发动机运转试验。热试时，发动机工作温度达到正常后，使发动机在不同的转速下运转，以测试其在处于最大输出功率、最大扭矩等不同工况下各项发动机参数（如机油压力等）。

通过热试可以检查出发动机在装配过程中存在的各种问题，及时发现和清除零件在制造和装配过程中由于偏离技术条件而引起的一些质量隐患。

1.1.2.2　发动机试车台架组成

热试台架主要由台架本体、管道连接、底座支撑、柴油发动机等组成。其中，柴油发动机的主要机构组件包括：发动机机体、曲柄连杆机构、配气系统、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、电器系统等。

（1）台架本体

发动机试车台架本体包括从发动机热磨合台架周边接入发动机进出冷却液、燃油、动力电源、起动电源及排烟管道等一系列装置。其中，所有供水、燃油通过硬管固定在台架本体上，再通过软管加快接头与发动机连接。台架本体设置试验小车到位检测和夹紧装置，能很好地抑制振动，防止噪声，同时具备足够的刚度和强度。

（2）管道连接

管道连接部件包括发动机冷却液进出快速接头、发动机燃油进出快速接头等。发动机冷却液进出快速接头能与发动机快速对接，对接后需保证连接紧固可靠；燃油进出快速接头与可通过手动操作与发动机对接，卸下时要求能够自封无泄漏。

（3）底座支撑

底座为钢结构焊接件，作为磨合小车固定台，起支撑磨合小车和拉紧等作用，小车接送机构由推拉气缸实现。磨合时，推上小车，小车底座拉紧。

（4）发动机机体

机体是柴油发动机的骨架，由它来支撑和安装其他部件，包括：缸体、缸套、缸盖、缸垫、油底壳、飞轮壳、正时齿轮壳、前后脚。

（5）曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是柴油发动机的主要运动构件，它可以把燃料燃烧产生的能量，通过活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮转变成机械能传输出去。曲柄连杆机构包括曲轴、连杆、活塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞销衬套、活塞环、主轴瓦、连杆瓦、止推轴承、曲轴前后油封、飞轮、减振器等。

（6）配气系统

配气系统定时控制进、排气门开启和关闭。包括正时齿轮、凸轮轴、挺座、顶杆、摇臂、气门、气门弹簧、气门座圈、气门导管、气门锁块、进气和排气管、空气滤清器、消音器、增压器等。

（7）燃油供给系统

燃油供给系统是按柴油发动机的需要，定时、定量地把柴油供给燃烧室燃烧。包括柴油箱、输油管、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。

（8）润滑系统

润滑系统是把润滑油供给各运动摩擦副，包括机油泵、机油滤清器、调压阀、管路、仪表、机油冷却器等。

（9）冷却系统

冷却系统是把柴油发动机工作时产生的热量散发到大气中。包括水箱、水泵、风扇、水管、节温器、水滤器、风扇皮带、水温表等。

（10）电器系统

电器系统是启动、照明、监测、操作的辅助设备。包括发电机、启动马达、电瓶、继电器、开关、线路等。