冷試技術(shù)在發(fā)動機(jī)裝配中的應(yīng)用研究

唐升軍　方四發(fā)　魏俊宇　王飛

摘 要：隨著汽車行業(yè)競爭的日趨激烈，消費(fèi)者對汽車品質(zhì)的要求越來越高，發(fā)動機(jī)作為汽車的心臟，其品質(zhì)表現(xiàn)變得尤為突出。冷試作為發(fā)動機(jī)裝配過程中檢測整機(jī)品質(zhì)的重要方法，能識別多種裝配缺陷。本文對冷試技術(shù)進(jìn)行了簡單介紹，結(jié)合實際應(yīng)用如何判斷各類裝配缺陷，為冷試技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī);冷試技術(shù);測試;缺陷

1 冷試技術(shù)簡介

發(fā)動機(jī)冷試是一種應(yīng)用廣泛的發(fā)動機(jī)裝配質(zhì)量檢測方法。目前國內(nèi)各大發(fā)動機(jī)工廠都有應(yīng)用。在檢測過程中發(fā)動機(jī)不需要燃料來運(yùn)行，也不需要冷卻液進(jìn)行冷卻。被測試的發(fā)動機(jī)進(jìn)入測試臺并夾緊，測試臺的伺服電動機(jī)驅(qū)動發(fā)動機(jī)以不同的速度旋轉(zhuǎn)。

與此同時，測試系統(tǒng)通過線束和數(shù)據(jù)采集卡采集測試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過測試臺專用軟件進(jìn)行分析，再將分析結(jié)果與測試臺已設(shè)定好的限值進(jìn)行比較，從而確定發(fā)動機(jī)是否正確裝配。

另外，設(shè)備通過測試程序?qū)Πl(fā)動機(jī)上相關(guān)傳感器發(fā)送執(zhí)行操作的指令，同時發(fā)動機(jī)將反饋信號反饋給測試臺，測試臺軟件對發(fā)動機(jī)反饋的各種信息進(jìn)行分析比較，最終確定發(fā)動機(jī)各傳感器及執(zhí)行器是否正常工作。

2 冷試測試項目

對于汽油機(jī)來說，冷試主要測試項目有：

a、靜態(tài)測試;b、高壓點(diǎn)火測試;c、相位測試;d、VVT測試;e、機(jī)油壓力測試;f、進(jìn)氣真空度測試;g、排氣壓力測試;h、扭矩測試;i、NVH測試;j、軌壓傳感器測試;k、高壓油泵測試;l、VOP測試;m、電子節(jié)溫器測試等。

下面我們就以渦輪增壓發(fā)動機(jī)為例，介紹一些常見的測試項目和缺陷識別。

3 常用測試項目及缺陷識別

3.1 靜態(tài)測試

靜態(tài)測試主要是通過冷試設(shè)備發(fā)送信號，用來檢測發(fā)動機(jī)線束的導(dǎo)通性，線束裝配的可靠性。同時對發(fā)動機(jī)上裝配的各類傳感器、控制閥、執(zhí)行器進(jìn)行電檢測試，如點(diǎn)火線圈、高壓油泵、電子調(diào)溫器等。

3.2 扭矩測試

扭矩測試分為啟動扭矩測試和運(yùn)行扭矩測試兩個階段。

啟動扭矩測試一般是設(shè)備伺服電機(jī)拖動發(fā)動機(jī)從0rpm～60rpm轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變時，對扭矩進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。通過對運(yùn)行扭矩的測試，可以判定發(fā)動機(jī)是否存在活塞、氣缸、曲軸、軸瓦等零部件的裝配和加工缺陷，如閥門泄漏、閥門彈簧斷裂/缺失、缸蓋襯墊缺失/泄漏等等。

3.3 機(jī)油壓力測試

通過讀取機(jī)油壓力的數(shù)值，測量油壓斜率的最大值和最小值，衡量整個機(jī)油壓力曲線中相鄰2個壓力點(diǎn)變化的最大值和最小值，可以評估機(jī)油壓力變化的平穩(wěn)度。根據(jù)不同的工況，油壓測試可以分為安全油壓測試、高速油壓檢測和低速油壓檢測。

3.4 排氣壓力測試

排氣壓力測試主要通過壓力傳感器測量發(fā)動機(jī)工作時排氣側(cè)的壓力。通過它可以識別許多的裝配質(zhì)量缺陷，如火花塞松動、氣門間隙小、排氣氣門泄漏、漏裝活塞環(huán)等等。右圖就是典型的火花塞松動缺陷波形圖。

3.5 NVH振動測試

振動測試通過安裝在臺架上的傳感器來檢測發(fā)動機(jī)運(yùn)行時的振動頻次，對振動信號階次進(jìn)行分析，通過與標(biāo)準(zhǔn)振動圖形比較可以判定出發(fā)動機(jī)的裝配缺陷。

如右圖所示為缸內(nèi)掉入異物的典型波形。

3.6 VVT測試

通過開環(huán)控制OCV閥，VVT系統(tǒng)驅(qū)動凸輪軸從原始位置轉(zhuǎn)動到最大角度位置，根據(jù)檢測凸輪相位信號的變化來判斷VVT系統(tǒng)是否存在裝配缺陷和零部件缺陷。

3.7曲軸、凸輪軸正時測試

通過檢測曲軸和凸輪軸信號，計算上下降沿的位置，可以判定曲軸相位輪和凸輪相位輪裝配是否錯齒、齒形是否存在加工缺陷等。而計算曲軸信號和凸輪信號的最大值、最小值、平均值和跨度值，可以判定傳感器是否存在故障、安裝位置是否正確等等。

3.8 進(jìn)氣真空度測試

通過檢測進(jìn)氣真空度，可以檢測單向閥缺陷、相位角、氣門彈簧裝錯、搖臂裝歪等發(fā)動機(jī)缺陷。

4.以上僅描述了幾種常見的冷試測試項目，而在實際生產(chǎn)中的缺陷種類也是千差萬別。筆者統(tǒng)計了某款發(fā)動機(jī)2018年1月-2019年6月的測試數(shù)據(jù)（總數(shù)約41萬臺），發(fā)現(xiàn)各個測試項目檢測出的缺陷數(shù)如下所示：

油壓測試：25個;進(jìn)氣測試：12個;排氣測試：22個;

VVT測試：11個;振動測試：20個;正時測試：6個;

扭矩測試：8個;VOP測試：4個;點(diǎn)火測試：2個。

從以上數(shù)據(jù)中可以看出，油壓測試、排氣測試和NVH振動測試識別出的缺陷數(shù)量比較多，在實際應(yīng)用中對這些測試項目應(yīng)該給予特別關(guān)注。

5 結(jié)論

本文對冷試常用的一些測試項目進(jìn)行了簡單介紹，并通過實際測試中的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了一些常見的裝配和加工缺陷。通過這些數(shù)據(jù)可以說明冷試有良好的缺陷攔截率，而不同的測試項目能發(fā)現(xiàn)的缺陷類別和數(shù)量是不同的。所以說冷試工藝在發(fā)動機(jī)裝配工藝中有較好的質(zhì)量管控作用，通過有效限值的設(shè)定，可以在一定程度上防止不合格發(fā)動機(jī)流出，降低產(chǎn)品售后出現(xiàn)問題的風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)

[1]劉善平，《內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造與原理》，人民交通出版社，2014年12月（第三版）