冷試技術在發動機裝配線上的應用分析

郭 鵾

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330000）

前言

當前，在線檢測是發動機裝配過程中做好出廠檢測工作的一個關鍵環節。檢測發動機性能主要采用一種基于發動機運行的熱試測試方式，但是這種常規手段存在著耗時長、成本高，以及具有污染等不足。隨著近些年來科技的發展，衍生了冷試技術這種全新的發動機轉配檢測技術。其使得發動機裝配檢測技術獲得了創新，當前已經被投入實際使用中。

1 機油壓力檢測

機油壓力檢測不僅對于發動機裝配生產線而言，是一線重要檢測，其同時也是發動機冷試過程中的一個關鍵環節。在高速1500rpm、低速300rpm情況下，對主油道內的壓力分別進行測試，所采集到的數據再進行時域與頻域分析。進行機油壓檢測主要是為了檢測機油卸壓閥功能和潤滑油問題，機油齒輪問題、機油卸壓閥問題、機油泵泄漏、管路泄漏、漏裝軸承等都包括在可檢查的故障范圍內。在測試高速與低速機油壓力時，機油油溫將會是對機油壓力進行補充的依據[1]。而這是因為機油的粘度與發動機內部油壓相關，油溫會在一定程度上影響到油壓。正因如此，就需要在將所檢測的機油壓力與限定值進行比較過程中，根據機油溫度來調整機油壓力。

2 扭矩檢測

冷試技術檢測發動機的驅動扭矩的主要方式，就是在冷試臺驅動機構電動驅動軸上安裝一個扭矩傳感器。由于電機和發動機存在正拖與反拖作用，從而使得應變片出現變化，而發動機的扭矩數值就能這個變化過程采集到。假如因為受伺服電機帶動而使得發動機旋轉到150rpm，驅動軸上安裝的傳感器就可以檢測到伺服電機帶動發動機時所需的扭矩，這個扭矩目的在于減少發動機氣缸中空氣做功與運動件靜摩擦所需的扭矩[2]。通過分析發動機的扭矩啟動的測試曲線，就能知道發動機啟動情況是否正常。扭矩檢測主要是為檢測發動機是否存在運動部件干涉的軸彎曲及曲軸卡死等問題。一旦沒有通過這項檢測，就應該即刻停止發動機的冷試檢測。

3 進氣真空度及排氣壓力檢測

進氣真空檢測重點在于檢測進氣壓力，是通過對安裝在進氣側的壓力傳感器進行檢測，從而對進氣壓力的變化進行檢測。當發動機被拖動至300 rpm時，檢測進氣歧管入口位置的真空度，對進氣壓力的Max/Min、進氣閥門泄露量以及進氣閥門開啟與關閉位置等進行計算。這項檢測主要是為了檢測進氣系統中的進氣閥、進氣口、導桿、挺趕以及密封圈等壓縮一致性，檢測進氣正時、進氣閥門關閉與開啟位置。進氣閥與閥座泄露、凸輪軸相位錯誤、氣門間隙錯誤、閥門相位有關的缺陷等都是主要的檢測故障。

通過排氣口位置安裝的壓力傳感器來對排氣壓力值進行檢測，就是排氣壓力檢測。排氣壓力檢測的原理和進氣壓力檢測相似。當發動機被拖到150 rpm時，對排氣出口位置的排氣壓力進行檢測，對閥門開啟與關閉位置以及閥門泄露情況等進行計算。排氣壓力檢測重點是為了檢測排氣系中的排氣閥、排氣口、導桿、挺桿等的壓縮一致性，檢測排氣正時與閥門關閉開啟位置[3]。排氣閥與閥座泄露、閥門相位、凸輪軸相位錯誤、氣門間隙錯誤有關的缺陷都是主要檢測的故障。

4 高速NVH檢測與低速NVH檢測

高速 NVH檢測與低速 NVH檢測分別是在高速 1500 rpm、低速150 rpm的情況下進行檢測，采用3個加速度傳感器分別對發動機缸蓋和缸體的振動加速度進行檢測，采取分窗口方式對采樣數據的峰值 RMS值等進行計算，同時采取頻域分析方式對數據進行分析。高速NVH檢測與低速NVH檢測重點是對發動機被拖動過程當中的振動強度進行檢測。運動部件清洗不干凈、旋轉部件不平衡、旋轉部件干涉、旋轉部件瞬時移位或斷裂、燃燒室異物等都是主要的檢測故障。在高速1500 rpm、低速150 rpm情況下，針對配氣機構振動情況采用振動傳感器來進行檢測[4]。采取分窗口計算方式對采樣數據進行峰值與 RMS值等進行計算，并采取頻域分析方式對數據進行分析。這項檢測主要是為了檢測振動過程中的發動機配氣機構振動，重點是為檢測氣門異常響動。

5 曲軸與凸輪軸正時檢測

5.1 1缸壓縮上止點檢測

1缸壓縮上止點檢測一則是為了檢測曲軸相位信號和凸輪相位信號的齒數正常情況，當存在異常情況時，就無法計算出1缸壓縮上止點的具體位置，必須立即停止接下來的檢測工作；二則是明確1缸壓縮上止點的具體位置，為接下來的檢測項目提供基準。

當伺服電機拖動發動機300 rpm轉速穩定后，一方面，可以采取計算機發動機曲軸相位傳感器信號與1凸輪相位傳感器信號的方式。這種方式適合用在1凸輪相位傳感器的發動機，從理論上來說，是沒有轉速限制的。但是在具體檢測中，這項檢測需要在進入最高轉速之前完成，因此轉速不可以高于最高轉速；另一方面，可以采取通過計算發動機曲軸相位傳感器信號與檢測臺架1缸排氣壓力信號的方式。這種方式適合用在沒有安裝凸輪相位傳感器的發動機上[5]。在進行檢測時，必須將排氣封堵球閥調至成封閉狀態，以此獲取準確的排氣壓力信號，同時發動機轉速不能超出 500 rpm，避免出現較高的排氣壓力。

1缸壓縮上止點檢測算法原理體現在以下三方面：首先，將凸輪相位信號最窄齒上升沿位置作為起點；其次，沿X軸向右檢測曲軸相位信號第一個寬齒下降沿位置下降，如果超出720°沒有檢測，就需要從0°開始進行檢測，同時將這個寬齒下降沿位置定義成1缸壓縮TDC計算基本準則；最后，以曲軸和凸輪軸正時關系圖為依據，以固定角度將1缸壓縮TDC計算基本準則加以偏移，從而獲得1缸壓縮TDC參考點，并將1缸壓縮TDC參考點角度值寫入發動機控制模塊[6]。

5.2 曲軸與凸輪軸正時關系

伺服電機拖動發動機達到 800rpm轉速穩定之后，將 1缸壓縮TDC參考點作為基準，采集發動機曲軸相位信號與凸輪軸相位信號中的數據。檢測曲軸與凸輪軸正時關系正確與否、曲軸相位與凸輪軸相位的裝配和加工缺陷、曲軸相位與凸輪相位傳感器有沒有存在問題等[7]。檢測曲軸與凸輪軸正時關系過程中，具有兩種傳感器形式：曲軸相位傳感器與凸輪相位傳感器，二者分別采用了磁感應式與霍爾效應式的測試原理。

對曲軸信號與凸輪信號上下降沿加以計算，可以判定出定去相位輪和凸輪相位輪裝配有沒有存在錯齒、齒形有沒有存在加工缺陷等問題。通過計算曲軸信號和凸輪軸信號最大值、最小值、平均值以及跨度值時，來確定傳感器與安裝位置是否存在失誤等。

6 傳感器線速檢測

傳感器線速檢測主要是檢測執行元件與感應元件，目的是檢測發動機傳感器部分的功能性是不是正常的。當發動機拖動轉速在 300rpm時，通過對發動機傳感器的阻值或電容值進行檢測，來對發動機線速進行檢測，并同期完成V領對發動機傳感器的靜態測試，以此來判定傳感器與線速是否存在問題。測試的傳感器與執行器[7]。

7 結語

總而言之，冷試技術在發動機轉配線上的運用，主要是利用了多個傳感器和數據處理軟件，從而讓檢測結果更加準確，操作更加方便，在具體應用中有效體現出了冷試技術的檢測周期短、無污染、成本低等優勢。現階段，我國所采用的冷試技術還位于起步階段，所以，相關人員應該加強對冷試技術的專研，尤其是加強冷試臺架的研究力度，通過這種方式來保證冷試技術可以對發動機檢測工作起到更多的作用。