汽車發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統分析
科技研究
作者：周海明 張磊
摘 要：隨著汽車行業的不斷發展，汽車性能更換速度加快，發動機是汽車的核心，其質量對汽車的性能級別有著重要影響。正時係統是發動機配氣機構的時間控製單元，直接影響著發動機的工作效率和質量。本文將對汽車發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統進行分析。
關鍵詞：汽車發動機；正時鏈條磨損；試驗台；控製係統
由於齒形皮帶正時傳動存在較多缺陷，世界各國許多汽車公司都使用正時鏈傳動，我國也采取了不同類型的正時鏈條傳動係統，但是與發達國家相比，我國正時鏈條傳動係統研發能力還較差。因此，深入研究汽車發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統有著重要現實意義。
一、發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統總體構成
發動機正時鏈條磨損試驗台主要是采取三軸開放式設計，是建立在雙頂置凸輪軸發動機正時鏈轉動係統結構的基礎上，該試驗台的模塊主要包括潤滑與張緊係統、傳動係統、凸輪軸轉矩加載係統、凸輪軸位置調節係統以及測控係統等。潤滑冷卻係統的功能是在磨損試驗台運轉過程中，通過噴潤滑劑，對鏈輪起著冷卻作用，液壓油與軸承座的換熱水冷作用。液壓張緊係統的功能是為發動機正時鏈條提供穩定的油壓，將正時鏈條逐漸向皮帶張緊裝置和安裝板轉化。傳動係統主要是利用變頻電機和同步帶傳動機構使曲軸旋轉，再利用鏈傳動來控製雙凸輪軸的移動，通過變頻器來控製變頻電機的轉速，將轉速控製在合理範圍內，可以任意改變發動機交變轉速，模擬發動機驅動。凸輪軸轉矩加載係統的功能是模擬發動機實際工況，在凸輪軸施加負載，分析在各種工作負載下發動機正時鏈條磨損情況。凸輪軸位置調節係統的功能是在一定範圍內，合理調整凸輪軸中心距，從而充分滿足不同型號發動機正時鏈條磨損的實際需求。測控係統的功能是通過采集試驗台相關參數數據，根據具體實驗條件和目標，合理控製試驗塔各個子係統。
發動機正時鏈條磨損試驗台的特征是：實現凸輪軸轉矩的自動加載；自動調節凸輪軸中心距；自動調節曲軸轉速；全方位監控發動機正時鏈條磨損試驗台運行過程中各項參數，設置完善的預警機製。
二、汽車發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統硬件設計
試驗台控製係統設計質量對試驗台的整體質量有著重要影響，設計主要包括應景啊設計、軟件開發兩部分。在確定試驗台的控製內容時，需要考慮試驗台各模塊的實際需求以及控製係統的技術要求，控製內容具體如下：第一，模擬量輸入。具體內容包括液壓張緊器張緊壓力位移、潤滑及冷卻係統油箱機油溫度、液壓張緊器伸出端位移、試驗台內部空氣溫度、試驗台軸承座溫度以及鏈條試驗區內部空氣溫度等；第二，模擬量輸出。具體內容包括：進行發送機正時鏈條交變轉速試驗、控製變頻電機的速度、控製電渦流緩速器的工作電流、連續控製電機驅動雙凸輪軸的運轉和轉速；第三，數字量輸入。扭矩限製器狀態信號，凸輪軸移動，限位開關信號傳輸，安裝板移動限位開關信號；第四，數字量輸出。具體內容包括：控製變頻機的啟動和停止，控製電機的正向和負向運動，控製電機的啟停，控製變頻電機冷卻風扇的啟停，控製電渦流緩速器的啟停，控製潤滑及張緊油泵的啟停；第五，脈衝計數輸入。具體內容包括光柵尺位移信號、曲軸扭矩和轉速以及凸輪軸扭矩和轉速。
汽車發動機正時鏈條磨損試驗台涉及到很多控製量，對控製係統的反應、穩定性和準確性要求比較高。而PLC係統具有可靠性高、能耗低、便於編程、抗幹擾性強以及實時性強等優勢，所以發動機正時鏈條磨損試驗台控製係統一般是以PLC係統為主，其他執行機構，如執行開關、變頻器等，與PLC係統的I/0口連接，通過PC/PPI電纜實現計算機和PLC間的通信，利用係統組態軟件，實現上位機對下位機的控製。