氢能技术 | 车用氢内燃机可靠性试验方法

时间: 2025-09-05 14:56 来源: 氢智会原创作者: 上汽检氢能实验室

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1、引言

在“双碳”目标的推动下，氢内燃机凭借高效燃烧、近零NOx排放、兼容现有内燃机技术体系等优势，成为破解能源困境的关键路径。然而，氢内燃机的可靠性是其大规模应用的关键，而可靠性试验方法则是评估氢内燃机可靠性的重要手段。根据GB/T 44723-2024《氢燃料内燃机通用技术条件》4.6可靠性要求：车用氢内燃机的可靠性应符合GB/T 19055-2024《汽车发动机可靠性试验方法》的规定，参照该标准分析车用氢内燃机可靠性试验方法。

2、样品要求

为了保证试验结果的可靠性和准确性，一般需要选取3台氢内燃机（编号分别为A、B、C）进行可靠性试验。这3台发动机应具有相同的型号、规格和性能参数，并且在试验前应进行充分的磨合和调试。

3、试验的一般条件控制

3.1进气状态

进气温度和压力对氢内燃机的燃烧过程和性能有着重要影响。进气温度过高，会使氢气的燃烧速度加快，可能导致爆震等问题；进气压力过低，会使发动机的进气量不足，影响功率输出。因此，需要对进气温度和压力进行精确控制，确保其在规定的范围内。推荐控制进气温度在25℃±10℃范围。

3.2燃料温度

燃料温度控制按照发动机制造厂商的规定。

3.3燃料压力

氢气燃料压力的稳定性对氢内燃机的燃烧过程和性能有着重要影响。燃料压力过高，会使氢气喷射量过大，导致燃烧不充分和排放增加；燃料压力过低，会使氢气喷射量不足，影响发动机的功率输出。因此，需要对燃料压力进行精确控制，确保其在规定的范围内，一般按照发动机制造厂商的规定。

3.4机油温度

在氢内燃机可靠性试验中，机油温度的控制至关重要。过高的机油温度会导致机油性能下降，影响发动机的润滑和散热效果；过低的机油温度则会使机油粘度增大，增加发动机的摩擦损失。机油温度不能超过发动机制造厂规定的许可温度，一般在80℃-100℃之间，否则需采用强制冷却装置。

3.5冷却液控制

冷却液的温度和流量对氢内燃机的冷却效果和热稳定性起着关键作用。冷却液温度过高，会使发动机过热，影响其性能和寿命；冷却液流量过小，会导致冷却效果不佳。冷却液出口温度应控制在95℃±3℃或按发动机制造厂规定的温度，并确保冷却液流量稳定。

4、试验流程

4.1试验前精密测量

试验前对发动机及其零部件进行精密测量,应包含以下项目：对A 发动机、B发动机进行以下检查:曲轴轴颈、轴瓦,缸筒(孔)、活塞组,凸轮、挺杆、摇臂,气门、导管等摩擦副的尺寸和间隙;曲轴、凸轮轴止推间隙及齿隙;气门、气门座接触带宽和气门下沉量:气缸套凸出或下沉高度(如适用)等。对C发动机进行以下检查:缸垫自由状态厚度及尺寸;缸体上平面及缸盖下平面的平面度;排气歧管密封面的平面度和尺寸等;增压器与排气管结公面的平面度和尺寸;气缸套凸出或下沉高度(如适用)等。

4.2磨合

按发动机制造厂的规范磨合。发动机安装到台架后,第一次起动前,检查并清除整个进气系统内的尘埃及异物。在磨合末期取机油油样并和未使用过的机油油样进行对比分析。

4.3性能初试

测量发动机的净功率(或总功率)、活塞漏气量及机油消耗量，试验工况的选择按照发动机制造厂的规定执行。

4.4可靠性试验(见可靠性试验规范）

4.5性能复试（重复4.3）

4.6拆检

拆检 A发动机、B发动机和C发动机:

4.6.1检测紧固件(如螺栓、螺母等)拧紧力矩衰减量,即重新拧紧紧固件,紧固件开始转动的力矩与试验前的拧紧力矩之差为力矩衰减量;

4.6.2对性能相关的总成件按发动机制造厂控制要求进行拆检分析;

4.6.3对主要摩擦副的表面拍摄局部清晰照片,主要摩擦副包括轴颈、轴瓦,缸筒(孔)(一环上下止点换向处)、活塞(裙部)、活塞环,凸轮、挺杆、摇臂,气门、气门座等;

4.6.4拍摄失效零件全貌、断口的断面及裂纹的放大照片;