内燃机测试技术的现状与发展
英文简历模版-综合实践活动方案
第６期（总第９３期）
Ｎｏ，６（ＳＵＭＮｏ．９３）
机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ<
br>ＺＩＸ拓年１２月
Ｄｅｃ．２（ ）６Ｘ
内燃机侧试技术的现状与发展
兰
春亮翟建龙
（中北大学ｉＪｌ西太原０３）５１Ｘ（）
［摘要１
着重论述了国内外内燃
机测试技术的发展概况，并对发展我国内燃机刚试技术提出了一些建议。
测试建议
【关键词】<
br>内燃机
［文章编号］１（）３一７７３Ｘ（Ｘ２（）６）Ｘ０６一（）３１Ｘ一０４
【中
图分类号】ＴＫ４０６【文献标识码】Ｂ
１概述
内燃机测试技术随着科学技术和内燃机
技术的发
展在上个世纪中叶已成为相对独立的一门科学。促进
并支撑着内燃机技术的快速发展，
为研制高水平的内
燃机提供了重要的保证。纵观内燃机的发展史每当内
燃机技术发展到一个新阶
段都伴随着内燃机测试技术
的飞跃。上世纪５０年代诞生的电子管技术，０年代诞６
生的晶体管
技术，由于这些电子技术的广泛应用使得
内燃机测试技术产生了质的跨越；７０年代以激光为代
表的光学技术大量应用又使内燃机测试技术发生了一
次革命；０年代微机技术的广泛应用使得内燃机测试
８
和多样化的分析手段。
２国外内燃机测试技术发展现状
国外内燃机行业在市场竞争和
环境保护的双重压
力下，其产品的综合技术水平有了很大提高。一方面是
内燃机的研制
开发对其测试技术提出了新的更高的要
求；另一方面，测试水平的提高又为研制开发高水平的
内
燃机提供了可靠的保证。为此，国外各发动机科研机
构和生产厂商都十分重视发展和完善各种测试技术，
一批新的先进测试技术已进人实用阶段。
．１动态刚量技术日趋完善２
近年来内燃机动
态测量技术已为国外内燃机行业
从内燃机稳态测试到内燃机动态测试成为现实。光电，
微机技术为一体的智能化技术目前在内燃机缸内过程
研究，整机振动模态分析，部件结构强度测试领域已
广
泛应用，从而使内燃机设计与制造技术得到空前的发
展。而内燃机测试技术的发展，不仅开拓
了新的测试领
域而且提高了内燃机各类参数的测量精度，为研制更’
高水平的内燃机提供了重要
保证。近年来，内燃机测试
技术与现代动力工程技术的发展相适应，也产生了飞
速的发展。其特
点主要有：
广泛采用，试验手段也日趋完善。目前，国外内燃机研
究机构和生产厂家基本上都有
先进的整机动态试验系
统。德国申克公司新开发的Ｘ一ＯＮＥ系列发动机试验系
统可进行动态试
验、车辆底盘试验和道路模拟试验，并
配有标准的排放设备接口，既省时又省钱，已为世界各
地
广泛采用；ＨＴ系列交流电力测功器采用新的变换技
术，扩大了测功范围和快速响应能力；ＡＶＬ公司最
新开
发的ＰＵＭＡ系列发动机试验系统，具有先进的动态、瞬
态和道路负荷模拟模块，可逼真地
再现实际试验工况。
此外，各种高精度传感器、瞬态应变测量技术、热负荷
模拟试验、模态分析
技术、振动、噪声测量技术等也有
（１ ）随着现代电子信息技术的飞速发展和广泛普
及
应用，内燃机测试技术在观念上产生了深刻的变革，
在手段上开辟了崭新的局面，如智能化、高速多通道
数
据采集处理、图像处理和各种场的采集测量与处理等。
（２）内燃机测试技术由常规
测试向专项测试发展，
由弱电测试向光学、磁学等测试发展；由接触测量向非接
触测量发展；由
一般测试向智能化方向发展；由稳态测试
了较大发展。瑞士奇石乐公司开发的新型压力传感器，
广泛应用于内燃机缸内爆压及示功图的测量，重量仅
为３５０９，０一２５ＭＰａ的测量范围内，误差小
于土１％。
ＡＶＬ开发的ＱＨＴ石英，用子无冷却微型压力传感器，使
传感器尺寸大为减小，满
足了高水平燃烧和热力学分
析所要求的精度。美国福特公司开发的激光加热试验
向动态测试发展
；由普通测量向状态监控方向发展。
（）内燃机测试技术向广度和深度发展，广泛涉３
及到光学、声学、核磁、计算机、遥测、自动化和模态分
台，利用了激光能量集中、加热速度快和光束可
控可调
的特点，作为热模拟试验的热源具有独特的优点。
．２２侧试设备智能化
析技术
等诸多学科领域，并引进了近代物理、数理统
计、控制论和信息论等新的理论。内燃机测试技术的
发展，为深人研究内燃机各方面的性能提供了高精度
作者简介：兰春亮，男，１７９年生，中北大学在
读硕士研究生。９
测试设备智能化是内燃机测试技术发展的重要特
征。以计算机为基础
的集高速数据采集、处理、分析和
・３１・
第６期（总第９３期）
自动
控制于一体的各种试验设备相继问世
机械管理开发
２００６年１２月
功能越来
越强，应用越来越广泛，并不断向高精度小型化方向发
足欧１１、欧Ｗ排放法规要求的测试设备ＣＥＢ一
ｎ，与其
ＰＵＭＡ系列发动机试验系统相配套，也可进行瞬态连
展。如ＡＶＬ８４５故障诊断分
析仪，通过测量高压油管
压力波来检测发动机供油系统故障。
．２３燃烧过程测试技术向纵深发
展
在内燃机进气，供油，燃烧，缸内过程，缸内传热，
振动，油料分析车辆动态扭矩测
量等诸多测试技术领
域，以激光为代表的光学技术为内燃机测试提供了广
阔的发展前景。
用于研究内燃机缸内现象的激光和可视化技术主
要有激光多谱勒测速法（ＬＤＶ），微粒图像
测试法（ＩＰＶ）、
激光荧光法（ＨＦ），干涉法和全息法等。这些技术的应
用，使内燃机缸内
现象的研究向微观化、定量化和可视
化方向发展，使过去一直被认为很难定量测量的瞬态
喷雾浓
度场、温度场、粒度场和速度场等分布问题的测
量取得了较大的进展，为精确分析缸内燃烧现象提供了多种多样的测试手段。日本公司采用夫朗和费衍射
法测量喷雾的粒径分布，特别是高温高压下蒸发
油滴
的平均粒径，采用ＬＤＶ法测量气体流动和未燃气体温
度；用层析法测定不对称油；采用位
相多谱勒技术
（ＰＤＰＡ）同时测量非定常喷雾的平均粒度和液滴速度；
用激光光片法和荧光法
结合ＣＣＤ摄像机和数字图像处
理技术对油束内部结构进行可视化研究等方面取得了
成功经验。
美国威斯康星大学采用瞬态热流传感器及
光导纤维辐射热流量传感器应用于缸内过程研究。英
国
Ｌｕｃａｓ公司通过光强的变化来识别燃烧始点和终点
的敲缸强度。
由实测示功图求得燃烧放热
率，进而结合可视化
技术、采样分析技术和数字计算方法等来了解和分析
燃烧过程的进
展情况，也是经常采用的测试技术。如激
光光片法从喷雾火焰图像分析人手研究炭烟颗粒生成
机
理；用光导纤维观察缸内燃烧，并用光谱法分析ＮＯｘ
的生成，都为计算机模拟分析燃烧和排放成分的正
确
性提供了必要的补充依据。
．２４排放测试技术不断更新
随着欧１１、欧Ｗ
排放法规实施，废气排放的检测已
由稳态检测向动态检测发展，检测精度不断提高，并向
小型多
功能化发展。美国已将其排放检测标准改为瞬
态法；欧Ｉｎ排放标准也增加了部分瞬态法；日本
ＨＯＲＩＢＡ公司开发的ＭＥＸＡ一７０００系列排放设备利用傅
立叶变换红外分光法（ＴＦＩＲ）测量
汽车排放，根据排放
中各种成分对红外线的吸收程度不同，可同时分析各
种分析ＣＯ、ＣｏＺ、
Ｎｏｘ、甲醛、甲醇和氨等各种成分，非常
适合于瞬态连续检测。奥地利ＡＶＬ公司也推出了能满
・３２・
续检测。
．２５振动和噪声刚试技术方兴未艾
在振动和噪声测量方
面，国外利用选通声强法测
量柴油机噪声，与普通声强法测量相结合，能确定工作
循环中各分离
过程的影响，这是传统测试方法无法实
现的。丹麦Ｂ＆Ｋ公司发展的空间声场变换（ＳＴＳＦ）技
术，提供了一种完整描述给定立体角噪声源的计算和
测量方法；瑞典利用该技术进一步做出近声场全息
图
和进行声源衰减的模拟计算。美国新泽西州的ｄａｎｔｃｅ
电子公司开发了用于测量发动机及
旋转机械轴的一系
列光学非接触振动测量系统，包括扭振仪在内。
ＲＨ助ｏｎ和ＧＥ公司通过用
加速度传感器采样，对旋转
机械振动信号机械谱分析，以此来确定故障源。
试验模态技术是一种
将完善的振动理论、精确的
测试技术和计算机技术相结合的先进方法，为求得曲
轴的动
态特性提供了可靠的手段。有限元与模态试验
相结合可以得到很精确的结论，再通过实机运行和动
态测量进一步验证与优化计算结果。英国里卡多公司
和ＡＶＬ公司都在先进的噪声实验室利用模态分析
设备
进行降低噪声的研究，积累了丰富的经验。目前，国外
噪声振动测试研究的重点正在转向模
态分析、故障诊
断、减振隔振和降噪隔声等方面。
３国内测试技术发展现状
随着市场经
济的不断发展和国际先进内燃机测试
技术的影响，特别是我国加人Ｗｌ，０后对内燃机行业的<
br>促进作用。我国内燃机测试技术也取得了长足的进步。
表现在通过引进，消化吸收和自行研制开发
相结合，紧
跟国际内燃机测试技术的发展方向，形成了一批以高
等院校，研究所和企业为主力军
的测试技术研制开发
队伍。建立了我国内燃机测试技术的研究，教学，生产
专业化体系。
３．１吸收消化引进技术已初见成效
目前我国内燃机测试仪器，设备研制开发，生产的
厂家由五年前的十几家发展到现在的几十家。专业技
术瞄准国际先进水平不断创新。上海内燃机研究所
在
保持温度、压力、转速等各种仪表生产的同时又研制开
发了喷油角、点火角测试仪，针阀升程
测试仪，漏气仪及
各种发动机控制台及试验数据分析处理系统。江苏启
东测功器厂在保留引进策
尔纳技术生产的Ｙ８８０测功
器外又开发生产了巧一６０ｋｗ电涡流测功器和７ｋｗ，
巧ｋｗ交
流电力测功器。长沙普联动力监测仪器有限
公司（原湘西仪表厂）与高等院校合作新开发了全数字
第６期（总第９３期）
机械管理开发
２１叉）６年１２月
控制仪，具
有网络性的ＦＣ２０００发动机自动控制系统和
通用动力机械测试组态软件。杭州科艺电子信息机器公司新开发了热冲击发动机试验台，自动烟度机，气道
试验台，曲轴疲劳试验机等。后起之秀有南通
三发电子
设备公司生产的汽车尾气排放仪，ＳＦ８１４微电脑透式
柴油机排放分析仪。中国北方
发动机研究所研制开发
机测试行业的薄弱环节。不少高水平的传感器仍依赖
于进口。
（
２）测功器是内燃机测试技术的最基本设备。虽然
我国不少的企业从事这方面的生产，但大功率
水力，电涡
流，交流测功器在国内市场上仍是空缺。自动化试验台及
控制系统功能上能够满足要
求但可靠性差，系统精度低，
的爆发压力测试仪，全封闭式油耗仪，增压器转速传感
器及各种控
制仪表等。
长沙普联生产的ＦＣ２０ ）（０系列控制精度为：数据采
集精度０．５１％
，转速测量精度０一９９９９ｒ／ｍｉｎ士ｌｒｌｍｉｎ；转
速控制精度巧％ｒｌｍｉｎ；扭矩测量精度
士０．４ＦＳ；扭矩控
制精度士０．５％；油耗测量精度土０．４ＦＳ’；变工况过渡时
间感１
０５，其各项精度满足国标及国军标要求，代表国
内测试试验水平。
．３２排放测试研究已经起
步
发动机排放和噪声振动的研究在国内已得到重
视，国标ＧＢ５７１４中已规定了烟度
的检测方法；与之相
应，测试技术和测量仪器水平也有所提高，并从国外引
进不少先进的检测设
备。引进的设备主要有美国贝克
曼公司、日本ＨＯＲＩＢＡ公司、英国克森公司和ＡＶＬ公司
的
产品，均为大型设备，利用率比较低。国内虽然开发
一些便携式排放检测仪，精度及可靠性不尽人意，主
要
用来检测ＨＣ和Ｎｏｘ两个参数。目前，仍缺少小型高精
度的多功能排放检测分析仪。
．３３高新技术应用研究水平提高
近年来，国内高等院校和科研机构对于应用激光
技
术研究缸内现象的测试技术研究发展很快，测试方
面也日趋成熟。大连理工大学利用激光干涉层析法测<
br>量非对称喷雾场三维浓度与温度分布，并建立了能满
足图像处理要求的计算机图像处理器；华中理
工大学
应用高速摄影和激光全息技术研究柴油机喷雾场；江
苏理工大学应用ＬＤＶ对柴油机涡流
室内流场进行实
测，用计算机和高速数据采集系统采集和处理试验数
据；还有天津大学国家燃烧
重点实验室也做了不少工
作。从以上几个侧面可以看出，我国在内燃机测试方面
高新技术的应用
正逐步向国际水平接近。
４存在的问题
上世纪９０年代初，我国内燃机测试技术进入了
全
面快速的发展时期，高新技术的应用研究和新的测试
仪器，设备开发取得了长足进展，但与国
际先进水平相
比，在许多方面有很大差距。主要表现在以下几方面。
（１ ）受原材料和
生产工艺的制约内燃机专用测试
仪器，设备的生产水平还不够高，品种不全，配套能力
差。尤以
我国的一次传感器到目前为止仍是我国内燃
急待提高。用于动态试验的高频响测功器仍是空白。
（ ）３以激光为代表的光学技术虽然在内燃机测试
技术领域已得到广泛的应用，但仪器，设备的
关键部件
仍依赖进口。大型瞬态排放分析系统国内尚不能生产。
（ ４）高校，研究所，
企业各自走着单一的发展路
线，成果转换能力差。所以形成了我国内燃机测试，试
验用关键仪器
，设备还要长期依靠进口的局面。
５结束语
近几年来，我国内燃机测试技术发展很快，
在某些
研究领域已接近世界水平，形成了一定的技术储备，为
今后的发展打下了好的基础。总结
我国内燃机测试技术
的发展经验，以下几方面值得我们在今后工作中注意。
５．１加强基础测试
技术的研究开发为提高总体水
平打好基础
近年来，国内在测试技术等高新技术的应用研
究
方面，紧跟国际水平，取得了可喜的成果．但从整体上看
我国内燃机测试技术发展很不平衡，
许多方面和国际
先进水平相比仍有很大差距，特别是常规测试仪器精
度低，可靠性差，这些问题
是阻碍我国内燃机测试水平
提高的关键因素，对此，我国已经下大力气对这些问题
进行了攻关研
究；同时，我们也引进了国外较成熟的关
键技术和设施，这样可以少走弯路，提高内燃机测试的
总体水平。
．５２加强对引进技术的消化与吸收
近年来， 我国引进了不少内燃机测试方
面的先进技
术和先进设备，这对我国内燃机测试技术水平的提高起
了重要的作用。有些单位还进
行了二次开发，扩充了功
能；但总体上看，不少设备由于配套或者人为的原因，未
能充分发挥其
作用。为此，我们要加强对先进技术的引
进与吸收，除掌握原有仪器的功能外，还应该对其进行
二次开发，扩大其应用范围，有效的开发其潜能。
．５３加强队伍建设继续培养一批专业测试技术人才和队伍
我国测试技术要发展，要更新，必须有一支高水平
的由专业技术人员组成
且相对稳定的开发队伍；我们
要的是高精度测试结果，必须有一支埋头苦干、刻苦钻
研、精益求
精的工艺技术队伍；必须有一支高素质和经
验丰富的专业技术队伍。没有这三支队伍的有机结合，
（下转第３ ５页）
。３３・
第６期（总第
９３期）
机械管理开发
２０）６年１２月（
令及其参数，因此在编写程序代码前，应先
在键盘上用
交互式绘图的方式，将整个过程操作一遍，确定其输人
的格式、选项及参数后，把其
中的数据作为函数的参数
即可。函数中所含内容越典型，被调用的次数越多，节
约的时间就越多
，效率就越高，编制函数的优越性也就
越明显。２）循环语句及夸大画法的实现：程序中不可
避
免地要编制循环语句。例如在桥式起重机中为了增
加稳定性，常要设置隔板、加筋等，由于隔板、加筋数
量
寸小于ｌｍｍ时，程序中一律将其图形绘制尺寸夸大
画为０．ＳＩｍ，ｎ以示区别。倒角、角
钢等图形绘制亦可采
用同样的方法。
３结论
与绘图初始给定的结构参数有关（不是固定
的数值），
传统的基于经验设计、外加校核的设计方法，不仅
使桥式起重机的设计周期
长、自重大，且只能实现对一
种型号的单一设计结果。若将优化设计的结果与ＣＡＤ
相结合，实
现的二维参数化设计，不仅可使设计出的桥
式起重机产品更加经济实用，而且能实现专业机械设
须用循环语句实现其图形绘制及相应尺寸、件号、焊缝
计的系列化。这种绘图系统的实现，用户可以很方
便地
等标注。例如各图形绘制比例与图幅大小密切相关，确在Ｗｉｎｄｏｓｗ环境下运行并使用该软件，
可使工程技术
定图幅大小后，要让程序自动地判断绘图中各部分图
人员从繁琐的绘图工作中解脱
出来，并可大大提高设
形的适用比例。制图中规定，当图两条线条的最小距离计的效率和质量，缩短开发
周期，切实提高ＣＡＤ技术的
大于ｌｍｍ时，采用实际尺寸绘制；否则，可采用夸大画
应用水平
。
法。为此，编制参数绘图程序时照此规定，将桥式起重
参考文献
机结构中的板厚采用了夸大画法：凡板厚在ｓｍｍ以上
１１陶元芳，等．实现参数
绘图的几种方式［］Ｊ．太原重型机械学院学报，
的（包括ｓｍｍ）认为是厚板，凡厚度在ｓｍｍ以下的
认为
１ ９９，２０（）２：１２５一１３０．
是薄板。当厚板的实际绘制尺寸小于ｌｍ
ｍ时，程序中
（收稿日期： ２（）Ｘ６一０７一１２）
一律将其图
形绘制尺寸夸大画为ｌｍｍ；薄板的绘制尺
ＴｈｅＲ ｅｓｅａｒｃｈｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅ
ｄＤｒａｗｉｎｇｓＳｙｓｅｔｍＢａｓｅｄｏｎ０ｖｅｒｈｅａｄ
Ｔｒ
ａｖｅｌｉｎｇＣｒａｎｅｓｔｒｕ亡ｕｔｒｅ
Ｔｉ
ｎａＸ孟ａｎｙｕｕ
〔Ａｂ就ｒａｃｔ〕Ｔａｋ１ｎｇｔｈｅｏｖｅｒｈｔｅａ
ｄｔａｒｖｅｌｉｎｇｃｒａｎｅｓｕｒｔｃｔｕｒｅａｓｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｗｉｎｄｏｗｓｓｙｓｔｅｍａ
ｓｓｕ即ｏｒｉｔｎｇｓｙｓｅｔｍａｎｄｔｈｅ
ＡｕｔｏＣＡｄａｓｇａｒｐｈｉｃｓｕｐｐｏｔｒｉ
ｎｇｓｏｗｔｆａｅｒ，ｍａｋｉｎｇ
ｕｓｅｏｆｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｌｎａ，ａｇｅＶＣ
ｎａｄｓｃｒｉｐｔｆｉｌｅＳＣＲｉｎｔｅ血ｃｅ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｈｔｅｓｏｉｆｗａｒｅｃｏ
ｍＰｌｅｔｅｓｔｈｅｒｅｅｓｃｒａｈ
ｏｎＺＤＰａｍａｒｔ面ｚｅｄｄｒａｉｗｎ邵ｂａｓｅｄｏｖ
ｅｒｈｅａｄｔａｒｖｅｌｉｎｇｃａｒｎｅ
Ｓｌｎ」Ｃｔｌｒｅ
ａｎｄｃａｒｒ１ｅｓｏｕｔ
ｔｈｅｏｖｅｔｈｅａｄｔａｒｖｅｌｉｎｇｃｎａｒｅｓｃｒｉｐｔｆｉｌｅＰ￣ｅｔｅｉｒｚｅｄｄｒａｗｉ
ｎｇｓ
ｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｄａａｔ
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ．
〔Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ〕ｏｖｅｈｒｅａｄｔａｒｖｅｌｉｎｇｃａｒｎｅ
Ｐａｒｍａｅｔｅｉｒｚｅｄｄ砂ｉｎｇ
ＣＡＤｃＳ如ｔｆｉｌｅ（ＳＣＲ）ＶＣ６．０
（上接第３３页）
要提高我国内燃机测试技术事
业就是一句空话。对此，
内的内燃机技术水平会取得更大的进步。
好些单位在这方面下了已经不
少功夫。
参考文献
总之， 测试技术水平的提
高，对我国内燃机整体水
【］１武美娥．机械工程测试技术【ＭＩ一北京：高等教育出版社，１９７．<
br>平的提高有很大的帮助。相信通过科技人员的刻苦攻
Ｊ２［刘永长．内燃机原理【川．武汉：华中
理工大学出版社，１９９．
关，各级部门的组织协调，我国包括内燃机测试技术在
］３［何光远
．内燃机手册【］Ｍ．北京：机械工业出版社，２０１．
（ 收稿日期：２（）
Ｘ６一０５一１７）（修回日期：２００６一０９一１１）
ＴｈｅＡ
ｃｔｕａｌｉｉｔｅｓａｎｄＤｅｖｅｌｏＰｍｅｎｔｏｆ
Ｉ ｎｔｅｒｎａｌ
ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｅｎＴｅｓｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＬａｎＣｈｕｎｌｌａｎｇＺｈａｉｊｉａｕｌｏｎｇ
〔Ａ加ｔａｒｃｔ
〕ｒｈｒｉｓｐａｐｅ：ｍａｉｌｕｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｇｅｎｅｌａｒｓｉｏｔｔａｉｏｎＯｆｄｏｍ
ｅｓｔｉｃｉｎｔｅｍａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｎｏｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏ盯ａｎｄ
ｐｕ
ｔｓｆｏｏａｄｒｓｏｍｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｍａｌｃ
ｏｍｂｕｓｔｉｏｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｙｒ・
〔ｅＫｙｗ
ｏｒｄｓ〕ＩｎｔｅｍａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅＴｅｓｔｓｕ既ｅｓｔｉｏｎ
・３５・<
/p>