數字化監控防凍液加注系統設計

劉亮 鄧律華

摘要：防凍液加注質量是整車生產過程中的重要工藝，加注結果是判斷汽車質量的重要指標。目前，汽車行業先進的防凍液加注設備仍難以識別管路破損問題，加注過程設備不會報警，工作人員無法第一時間發現管路異常。文章依據防凍液加注原理，闡述提升加注量的流程和方法，通過統計數萬輛車的加注數據，結合當前數字化理念，在設備程序中增設監控程序，實現對發動機管路存在破損風險車輛的甄別。改進參數后的加注設備監控程序能第一時間識別異常管路并報警，有利于工作人員快速應對。實車批量核查驗證了該監控程序的有效性，可提升整車廠處理效率并降低人員工作負荷。

關鍵詞：防凍液加注；液面低；管路泄漏；監控程序

中圖分類號：TB492? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）06-0031-05

0 引言

防凍液是汽車發動機防凍系統中的防凍介質，當發動機高速運轉時， 防凍液在發動機的防凍系統內不斷循環， 將發動機產生的熱量帶走， 保障發動機的性能和正常運行。目前，防凍液加注主要存在如下風險：一是防凍液加注量少，二是未能識別散熱器處管路的破損，破損引起泄漏，導致液量少、液面低［1］。防凍液只有在加注量合格、防凍管路無泄漏的情況下，才能有效保證發動機的散熱效果，實現保護發動機的目的。如果防凍液加注量少或因泄露原因導致液量減少，引起熱量帶走不足，發動機有可能出現嚴重故障。然而，車輛防凍液系統管路很長、散熱器區域結構反復彎曲且直徑很細，容易造成加注量少，并且冷卻水管部分又比較軟，在加注抽真空時容易被壓扁而堵塞管路；當散熱器區域管路有微小破損時，行業先進的防凍液加注設備仍難以識別，加注過程設備不會報警，導致工作人員無法第一時間發現異常。管路破損會導致防凍液泄露，當泄漏造成儲液罐的液面低于標準值時，會導致防凍系統降溫效果不充分，從而影響發動機運行。發動機作為整車質量的重點評估項，直接影響客戶對車輛性能的評價，因此整車廠需額外投入大量人力輔助檢測過程的監控，但效率低、人員工作負荷高。

為保障防凍液加注質量，胡茗等［2］提出減少防凍液內氣體、降低防凍液溫度、減少真空泵腐蝕的對策。本文在已有研究的基礎上，提供新的加注流程和方法。首先優化設備參數和加注槍頭上的槍管長度，盡可能地杜絕系統無泄漏時液面低的情況，減少返修量；其次依據數字化理念，通過對防凍液加注進行大數據分析，設置監控程序，第一時間甄別出管路存在破損風險的車輛，避免風險車輛經過整個檢查流程后到了質保檢測線才送回返修區域，提升車廠工作效率并降低人員工作負荷。

1 系統設計原理

1.1 加注流程和參數標準

防凍液設備生產線加注流程主要分為壓力測試、抽真空、加注回吸3個步驟［3］，如圖1所示。

（1）壓力測試：將加注槍與車身的防凍液儲液罐口連通， 設備真空泵通過加注槍對管路充氣加壓，充氣至圖1的①處進行穩壓，通過穩壓數據判斷系統有無泄漏。

（2）抽真空：抽取防凍系統管路內的空氣，使管路內形成相對負壓的真空環境， 當真空值達到一定數值時（如圖1所示②處）， 進行真空穩壓，穩壓合格則判定系統無泄漏。

（3）加注回吸：在系統管路負壓和設備加注泵正壓的作用下， 用加注設備將防凍液快速加注到系統管路內，當負壓和正壓平衡后進行穩壓，穩壓平衡后（圖1所示③處），穩壓數據合格則默認系統無泄漏。進行壓力釋放，再對加注液進行回吸，設備將高于加注頭的防凍液回吸，調整液面至合格位［4］。加注參數設計標準見表1［5］。

1.2 液面檢查

車輛加注合格后，進行正常檢測及路試。發動機啟動防凍液系統運行后，防凍液會填滿加注時未到達的末端，這時液面會降低。車輛到達質保線時，經過專人檢查，就能發現液面降低是否低于標準。

1.3 設備參數驗證和槍頭長度設置流程

由于車輛防凍液在生產線的加注過程中，加注參數和加注槍頭長度的設置對加注量（即液面高度）有直接影響。因此，采用如下調查分析流程（如圖2所示），此流程在車輛SOP（標準作業程序）前完成，具體操作如下。

（1）選用車型配置中防凍液加注量最大的配置，在生產線加注至防凍液罐的上部位置線，加注完畢后車輛水平放置，檢查并記錄液位。

（2）車輛行駛至少20 km，必須達到節溫器開啟的溫度，再將車輛水平放置冷卻一夜，檢查并記錄車輛冷卻后的防凍液液位。

（3）對比前后兩次記錄的液位，根據變化差值，調整設備參數和加注槍頭長度，使加注適合標準要求的液面高度。

（4）通常測試5輛車，每次加注防凍液后檢查記錄液位；檢查并記錄連續行駛的試驗車輛和質量保障試驗車輛的防凍液液位，最終確定設備參數和槍頭長度，確保液位合格。

2 處理對策及測試驗證

2.1 異常分析

針對加注過程為合格，但到質保檢查工位時發現防凍液液面低于標準的情況，依據“人、料、法、環”方法進行調查分析，即核查作業者變化、防凍液狀態、防凍液加注的操作方法和加注環境，并對加注設備的傳感器進行標定。“料”的方面重點核查問題出現前后的一段時間內零件是否有異常、有無變化點，核查內容示例見表2。

2.2 液面低但零件無破損

針對液面低但零件無破損的異常情況，通常采取升級槍頭和優化參數的方法解決。

2.2.1 升級槍頭

液面低一般是由于槍頭上的槍管較長，深入儲液罐內過多，因而造成回吸過多、液量減少。如圖3所示，液面的高低隨槍管的長度變化而變化。優化方案為將伸進防凍液罐內的槍頭更換為更短的槍管，減少防凍液的回吸量，實現液面提升［6］。

2.2.2 優化參數

通過降低抽真空目標值、延長抽真空時間、提高加注壓力、縮減抽吸壓力時間等措施，可增加防凍液的加注量，提高液面高度。表3為車輛防凍液加注優化設計，其中字體加粗部分為進行了優化的參數。

2.3 液面低且管路有破損

鑒于以上優化對策，只解決管路無破損泄漏的情況，對于識別有破損泄漏風險的車輛，將從車輛加注過程中的大數據中尋找解決方案。

2.3.1 收集分析大數據

第一階段：調查一個月內生產的車輛的加注大數據發現，充氣穩壓變化值、抽真空穩壓變化值和加注穩壓變化值集中分布在一個較小的區間范圍內。有1輛車的數據發生異常，具體異常為加注穩壓變化值在區間范圍內，充氣穩壓變化值和抽真空穩壓變化值雖然在合格范圍內，但是不在常態分布區域內。根據過程控制的思路，判斷該臺車防凍系統或加注過程可能有異常。調查發現，此車在生產線設備加注時合格無報警，實際液面卻低于標準，管路有漏液。該車輛的調查數據如圖4至圖6所示。

第二階段：增加車輛數據量，對29 549輛加注合格的車輛數據繪制充氣穩壓變化值和抽真空穩壓變化值的分布直方圖。充氣穩壓變化值因防凍系統的動力配置不同而有所區別，不同配置車輛的充氣穩壓變化值分布直方圖如圖7所示，從圖7中可以看出充氣穩壓變化值集中分布在一個相對小的區域，近似正態分布。抽真空穩壓變化值的分布由于幾乎不受車輛配置的影響（抽真空穩壓變化值的分布直方圖如圖8所示），所以都處在0～2 mbar。 29 549輛車詳細的加注數據見表3。

2.3.2 識別閾值

根據調查結論，確定表1中不同配置下充氣穩壓變化值和抽真空穩壓變化值的描述特征值和閾值。充氣穩壓變化值以產量高的車輛的配置為參照，選取25 mbar作為統一的識別閾值。抽真空穩壓變化值的分布幾乎不受配置影響，經計算得出3 mbar作為識別閾值。

2.3.3 設置監控程序和核查驗證

依據以上章節確認的結論，把充氣穩壓變化值≥25 mbar或抽真空穩壓變化值≥3 mbar的車輛（即只要其中一個參數超出統計臨界閾值的車輛）設定為高風險車輛。設置監控程序和核查驗證過程如下。

（1）設置監控程序，并設置設備報警功能。當加注過程出現充氣穩壓變化值≥25 mbar或抽真空穩壓變化值≥3 mbar的車輛，設備反饋系統數據亮紅，車間無法打印合格證，將車輛控制在車間內。

（2）實車批量核查驗證。設置監控參數后，跟蹤驗證2個月。表4為14輛設備亮紅車輛的加注參數及泄露確認，其中有5輛出現了防凍液泄露。經調查發現，泄露位置雖然有差別，但是都通過監控程序都進行了報警提醒，指引員工確認，有效提高了核查系統的效率。對標質保工位的檢查數據，以往防凍液泄漏的案例為2～3例/月，與跟蹤2個月發現5臺車的概率基本相同，由此驗證監控程序有效。

（3）報警處置對策。設備亮紅報警的車輛從生產線下線初檢，如有異常直接到返修區域處理；如未發現異常，跟蹤車輛完成路試后直接分流到返修區域，先進行發動機前倉檢查，再將車輛舉升，拆卸發動機護板進行底部檢查。檢查由具備經驗的人員進行確認，如果查出車輛存在泄漏點，則返修更換零件，并重新進行路試和全面排查，合格后手動消除系統數據不合格項。

3 結語

本文通過實踐摸索出解決防凍液加注量和發動機散熱器管路破損泄漏問題的數字化分析模式，保證了防凍液加注質量，并降低人員負荷。首先，通過優化設備參數和加注槍管的長度，基本消除了管路無泄漏時儲液罐液面低的情況。其次，在分析數萬輛車輛數據的基礎上，設置了監控程序管路泄漏判定參數的閾值，經過比對檢測人員實際檢測的情況，設備報警與人員檢測結果基本一致。監控程序實施后，對高風險車輛進行針對性檢查。由于能第一時間確認高風險車輛，不需要車輛進入質保檢測線，實現了風險處置路徑最短，減少了重復性工作。在原有質保人員檢查的基礎上，增加設備監控，實現了雙重保障。經檢驗，此數字化經驗模式具有推廣應用價值。

4 參考文獻

［1］耿文藝，鞠麗艷.防凍液加注方式改進設計 ［J］.汽車工藝與材料，2006（2）：29.

［2］胡茗，田敏.提高防凍液加注機加注質量的解決方案［J］.企業科技與發展，2011（21）：25-28.

［3］陳恒強.汽車發動機防凍液加注機性能提升的改造［J］.裝備制造技術，2010（2）：169-170，183.

［4］張明遠.加注工藝在整車總裝工廠的發展應用探析［J］.中國設備工程，2022（17）：219-221.

［5］杜建政，路佳斌.汽車裝配線油液加注系統［J］.汽車工藝與材料，2010（4）：57-60.

［6］李必冬，鄧一.真空加注設備在商用車油液加注中應用［J］.汽車科技，2021（1）：71-74.