淺析發(fā)動(dòng)機(jī)冷試油壓測(cè)試不合格問題解決方法

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555）

1 冷試機(jī)油壓力測(cè)試原理和測(cè)試項(xiàng)目

1.1 冷試機(jī)油壓力測(cè)試原理

發(fā)動(dòng)機(jī)油壓測(cè)試是將發(fā)動(dòng)機(jī)油路內(nèi)的機(jī)油引入外接油路通道內(nèi)，通過壓力傳感器檢測(cè)機(jī)實(shí)時(shí)壓力，用數(shù)據(jù)采集卡、調(diào)理模塊及濾波器，將計(jì)算信號(hào)在坐標(biāo)系中顯示出來，用來抓取發(fā)動(dòng)機(jī)零件及裝配缺陷。油壓測(cè)試一般分為安全油壓測(cè)試、高速油壓測(cè)試和低速油壓測(cè)試[2]。

如圖1所示為冷試機(jī)油測(cè)試部分機(jī)構(gòu)，包括推動(dòng)氣缸、電磁閥（控制油路開閉）、壓力傳感器、機(jī)油對(duì)接母頭（冷試臺(tái)架端）、機(jī)油對(duì)接公頭（發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)裝）等部分。

圖1冷試機(jī)油對(duì)接部分機(jī)構(gòu)

機(jī)油壓力測(cè)試需要在冷試工位前預(yù)裝1個(gè)快速接頭至發(fā)動(dòng)機(jī)的主油道上（盡量遠(yuǎn)離機(jī)油泵出口，這樣在低速機(jī)油壓力測(cè)試時(shí)，可以準(zhǔn)確地獲取發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件對(duì)機(jī)油壓力所形成的波動(dòng)，從而獲取周期性的機(jī)油壓力曲線，便于缺陷檢測(cè)）。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入冷試工位后，通過氣缸推動(dòng)整個(gè)機(jī)油測(cè)試部分伸出實(shí)現(xiàn)油路對(duì)接，電磁閥控制油路打通，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部油壓引入外部油路進(jìn)行壓力檢測(cè)，整個(gè)冷試測(cè)試全部結(jié)束后，電磁閥后端管路會(huì)切換為高壓空氣管路將測(cè)試管路中機(jī)油吹回發(fā)動(dòng)機(jī)主油道[1]。

冷試機(jī)油壓力測(cè)試為連續(xù)測(cè)試，在機(jī)油測(cè)試部分對(duì)接成功后，從冷試伺服電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)即開始取機(jī)油壓力信號(hào)。其中安全油壓測(cè)試位于整個(gè)測(cè)試步驟的前端，目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)未加機(jī)油或機(jī)油加注量少的發(fā)動(dòng)機(jī)，避免高速測(cè)試階段對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損傷。在高速和低速階段分別取值，通過限定值的設(shè)置抓取發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)缺陷。

1.2 冷試高速油壓測(cè)試

（1）測(cè)試目的

高速油壓測(cè)試是在最高轉(zhuǎn)速下使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件充分潤(rùn)滑、磨合，保證后續(xù)低速測(cè)試的穩(wěn)定性。在這個(gè)過程中建立足夠高的機(jī)油壓力，使機(jī)油調(diào)壓閥工作，通過機(jī)油壓力傳感器檢測(cè)到的油壓判斷發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)是否存在缺陷。

（2）測(cè)試條件

使用伺服電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)（冷試的驅(qū)動(dòng)是靠伺服電機(jī)）在1 500~2 000 r/min穩(wěn)定后，以1缸壓縮上止點(diǎn)（TDC）參考點(diǎn)為基準(zhǔn)，對(duì)機(jī)油壓力和機(jī)油溫度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采樣方式為外部時(shí)鐘數(shù)字觸發(fā)采樣，采樣頻率為1 024 pulse/rev，采集長(zhǎng)度為1個(gè)完整發(fā)動(dòng)機(jī)周期（2轉(zhuǎn)720度）。高速機(jī)油壓力的轉(zhuǎn)速一般設(shè)定在1 500~3 000 r/min之間。在滿足缺陷檢測(cè)的前提下，轉(zhuǎn)速不宜過高[3]。

在安全機(jī)油壓力測(cè)試階段，已經(jīng)排空了從發(fā)動(dòng)機(jī)主油道測(cè)量口到電磁閥之間這段管路里的空氣，進(jìn)行高速機(jī)油壓力測(cè)試時(shí)，電磁閥不必再開啟。另外，通過紅外溫度傳感器照射在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油濾清器表面來獲取相對(duì)機(jī)油溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)在1 500 r/min轉(zhuǎn)速下，壓力調(diào)節(jié)閥始終處于卸壓狀態(tài)，機(jī)油壓力維持在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，這種情況下，溫度對(duì)機(jī)油壓力的影響很小，所以只對(duì)機(jī)油溫度進(jìn)行記錄，不進(jìn)行機(jī)油壓力溫度補(bǔ)償[4]。

1.3 冷試低速油壓測(cè)試

（1）測(cè)試目的

在低轉(zhuǎn)速下，通過機(jī)油壓力信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)缺陷，尤其是在高轉(zhuǎn)速下無法檢測(cè)到的缺陷，例如主油道油孔堵塞、主油道相關(guān)零部件漏裝、泄漏等等。

（2）測(cè)試條件

伺服電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以150~300 r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)行穩(wěn)定后，以1缸壓縮TDC參考點(diǎn)為基準(zhǔn)，對(duì)機(jī)油壓力和機(jī)油溫度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采樣方式為外部時(shí)鐘數(shù)字觸發(fā)采樣，采樣頻率為4 096 pulse/rev，采集長(zhǎng)度為2個(gè)完整發(fā)動(dòng)機(jī)周期（4轉(zhuǎn)1440度）。

低速機(jī)油壓力測(cè)試轉(zhuǎn)速不宜過高，否則會(huì)使得機(jī)油壓力過高而造成壓力調(diào)節(jié)閥開啟，所以在整個(gè)測(cè)試過程中，應(yīng)保持壓力調(diào)節(jié)閥始終處于關(guān)閉狀態(tài)。一般使得機(jī)油壓力處于100~300 kPa之間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此時(shí)的轉(zhuǎn)速一般設(shè)定在150~300 r/min之間[4]。

2 高速油壓測(cè)試不合格問題解決方法

2.1 問題描述

2014年2月5日開班以來，裝配線冷試B15N300油壓測(cè)試不合格問題較突出。2月4日至2月17日生產(chǎn)B15發(fā)動(dòng)機(jī)4881臺(tái)次，冷試油壓不合格207臺(tái)，不合格率4.24%，其中155臺(tái)為高速油壓低不合格，不合格率為3.17%，相關(guān)統(tǒng)計(jì)見圖2.

2.2 要因確認(rèn)

針對(duì)問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)進(jìn)行了問題魚骨圖分析，如圖3所示。

圖3高速油壓測(cè)試不合格魚骨圖分析

通過分析，充油接頭增加轉(zhuǎn)接頭后導(dǎo)致油路變細(xì)，油壓建立過程慢是導(dǎo)致高速油壓測(cè)試不合格的根本原因。

充油接頭相當(dāng)于油壓測(cè)試的開關(guān)。當(dāng)進(jìn)行油壓測(cè)試時(shí)，充油接頭內(nèi)置銅芯被頂出，使發(fā)動(dòng)機(jī)油腔與冷試測(cè)試油路連通，進(jìn)行油壓測(cè)試。為解決充油接頭螺紋頻繁損壞的問題，2014年2月份增加了轉(zhuǎn)接頭，充油接頭及轉(zhuǎn)接頭機(jī)加工件，見圖4。

圖4充油接頭及轉(zhuǎn)接頭實(shí)物及機(jī)加工圖紙

2.3 制定解決措施

通過對(duì)根本原因的分析，團(tuán)隊(duì)制定了解決措施，即在充油接頭與轉(zhuǎn)接頭間增加橡膠墊片。增加墊片后，銅芯伸出時(shí)油路相應(yīng)變大，避免油路細(xì)導(dǎo)致的油壓建立慢，增加墊片后充油接頭開閉見示意圖5。

圖5充油接頭開閉示意圖

2.4 對(duì)策實(shí)施及所得效益

以上措施實(shí)施后，B15機(jī)型冷試測(cè)試不合格率明顯降低。具體統(tǒng)計(jì)見圖6。

圖6冷試油壓不合格率統(tǒng)計(jì)

通過改進(jìn)，避免返修節(jié)約金額：126臺(tái)/月*0.5小時(shí)/次*12月/年*2人*25.85元 =39 085.2元，提高生產(chǎn)效率，每班次提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出7.5臺(tái)次，經(jīng)濟(jì)效益如下：

7.5臺(tái)*2班次*21天*12月*50（單臺(tái)制造時(shí)間TT）*100人*0.0072元/人*秒 =136 080元，共計(jì)產(chǎn)生效益：39 085.2+136 080=175 165.2元。

3 結(jié)束語

冷試是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造機(jī)零件缺陷的一個(gè)關(guān)鍵工位。冷試油壓測(cè)試受影響因素很多，比如環(huán)境原因，設(shè)備機(jī)構(gòu)影響，傳感器零點(diǎn)偏移，油路變化。針對(duì)不同的原因，有針對(duì)性的進(jìn)行原理分析，查找根本要因點(diǎn)，不斷提高冷試油壓測(cè)試一次合格率并提高缺陷探測(cè)能力。

本文通過對(duì)冷試油壓測(cè)試結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)分析的簡(jiǎn)單說明，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程中油壓測(cè)試不合格問題，介紹了冷試油壓測(cè)試的基本原理及解決方法。并且通過提升油壓測(cè)試合格率，有效提高了冷試缺陷探測(cè)能力，間接帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]朱正德.檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[J].機(jī)械開發(fā)，1999，(3)：60-63.

[2]任 彪.發(fā)動(dòng)機(jī)冷試驗(yàn)系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，2008.

[3]張朝輝.發(fā)動(dòng)機(jī)冷試技術(shù)[J].柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造，2012，(04)：77-79.