冷试技术在发动机装配线上的应用分析

郭 鵾

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330000）

前言

当前，在线检测是发动机装配过程中做好出厂检测工作的一个关键环节。检测发动机性能主要采用一种基于发动机运行的热试测试方式，但是这种常规手段存在着耗时长、成本高，以及具有污染等不足。随着近些年来科技的发展，衍生了冷试技术这种全新的发动机转配检测技术。其使得发动机装配检测技术获得了创新，当前已经被投入实际使用中。

1 机油压力检测

机油压力检测不仅对于发动机装配生产线而言，是一线重要检测，其同时也是发动机冷试过程中的一个关键环节。在高速1500rpm、低速300rpm情况下，对主油道内的压力分别进行测试，所采集到的数据再进行时域与频域分析。进行机油压检测主要是为了检测机油卸压阀功能和润滑油问题，机油齿轮问题、机油卸压阀问题、机油泵泄漏、管路泄漏、漏装轴承等都包括在可检查的故障范围内。在测试高速与低速机油压力时，机油油温将会是对机油压力进行补充的依据[1]。而这是因为机油的粘度与发动机内部油压相关，油温会在一定程度上影响到油压。正因如此，就需要在将所检测的机油压力与限定值进行比较过程中，根据机油温度来调整机油压力。

2 扭矩检测

冷试技术检测发动机的驱动扭矩的主要方式，就是在冷试台驱动机构电动驱动轴上安装一个扭矩传感器。由于电机和发动机存在正拖与反拖作用，从而使得应变片出现变化，而发动机的扭矩数值就能这个变化过程采集到。假如因为受伺服电机带动而使得发动机旋转到150rpm，驱动轴上安装的传感器就可以检测到伺服电机带动发动机时所需的扭矩，这个扭矩目的在于减少发动机气缸中空气做功与运动件静摩擦所需的扭矩[2]。通过分析发动机的扭矩启动的测试曲线，就能知道发动机启动情况是否正常。扭矩检测主要是为检测发动机是否存在运动部件干涉的轴弯曲及曲轴卡死等问题。一旦没有通过这项检测，就应该即刻停止发动机的冷试检测。

3 进气真空度及排气压力检测

进气真空检测重点在于检测进气压力，是通过对安装在进气侧的压力传感器进行检测，从而对进气压力的变化进行检测。当发动机被拖动至300 rpm时，检测进气歧管入口位置的真空度，对进气压力的Max/Min、进气阀门泄露量以及进气阀门开启与关闭位置等进行计算。这项检测主要是为了检测进气系统中的进气阀、进气口、导杆、挺赶以及密封圈等压缩一致性，检测进气正时、进气阀门关闭与开启位置。进气阀与阀座泄露、凸轮轴相位错误、气门间隙错误、阀门相位有关的缺陷等都是主要的检测故障。

通过排气口位置安装的压力传感器来对排气压力值进行检测，就是排气压力检测。排气压力检测的原理和进气压力检测相似。当发动机被拖到150 rpm时，对排气出口位置的排气压力进行检测，对阀门开启与关闭位置以及阀门泄露情况等进行计算。排气压力检测重点是为了检测排气系中的排气阀、排气口、导杆、挺杆等的压缩一致性，检测排气正时与阀门关闭开启位置[3]。排气阀与阀座泄露、阀门相位、凸轮轴相位错误、气门间隙错误有关的缺陷都是主要检测的故障。

4 高速NVH检测与低速NVH检测

高速 NVH检测与低速 NVH检测分别是在高速 1500 rpm、低速150 rpm的情况下进行检测，采用3个加速度传感器分别对发动机缸盖和缸体的振动加速度进行检测，采取分窗口方式对采样数据的峰值 RMS值等进行计算，同时采取频域分析方式对数据进行分析。高速NVH检测与低速NVH检测重点是对发动机被拖动过程当中的振动强度进行检测。运动部件清洗不干净、旋转部件不平衡、旋转部件干涉、旋转部件瞬时移位或断裂、燃烧室异物等都是主要的检测故障。在高速1500 rpm、低速150 rpm情况下，针对配气机构振动情况采用振动传感器来进行检测[4]。采取分窗口计算方式对采样数据进行峰值与 RMS值等进行计算，并采取频域分析方式对数据进行分析。这项检测主要是为了检测振动过程中的发动机配气机构振动，重点是为检测气门异常响动。

5 曲轴与凸轮轴正时检测

5.1 1缸压缩上止点检测

1缸压缩上止点检测一则是为了检测曲轴相位信号和凸轮相位信号的齿数正常情况，当存在异常情况时，就无法计算出1缸压缩上止点的具体位置，必须立即停止接下来的检测工作；二则是明确1缸压缩上止点的具体位置，为接下来的检测项目提供基准。

当伺服电机拖动发动机300 rpm转速稳定后，一方面，可以采取计算机发动机曲轴相位传感器信号与1凸轮相位传感器信号的方式。这种方式适合用在1凸轮相位传感器的发动机，从理论上来说，是没有转速限制的。但是在具体检测中，这项检测需要在进入最高转速之前完成，因此转速不可以高于最高转速；另一方面，可以采取通过计算发动机曲轴相位传感器信号与检测台架1缸排气压力信号的方式。这种方式适合用在没有安装凸轮相位传感器的发动机上[5]。在进行检测时，必须将排气封堵球阀调至成封闭状态，以此获取准确的排气压力信号，同时发动机转速不能超出 500 rpm，避免出现较高的排气压力。

1缸压缩上止点检测算法原理体现在以下三方面：首先，将凸轮相位信号最窄齿上升沿位置作为起点；其次，沿X轴向右检测曲轴相位信号第一个宽齿下降沿位置下降，如果超出720°没有检测，就需要从0°开始进行检测，同时将这个宽齿下降沿位置定义成1缸压缩TDC计算基本准则；最后，以曲轴和凸轮轴正时关系图为依据，以固定角度将1缸压缩TDC计算基本准则加以偏移，从而获得1缸压缩TDC参考点，并将1缸压缩TDC参考点角度值写入发动机控制模块[6]。

5.2 曲轴与凸轮轴正时关系

伺服电机拖动发动机达到 800rpm转速稳定之后，将 1缸压缩TDC参考点作为基准，采集发动机曲轴相位信号与凸轮轴相位信号中的数据。检测曲轴与凸轮轴正时关系正确与否、曲轴相位与凸轮轴相位的装配和加工缺陷、曲轴相位与凸轮相位传感器有没有存在问题等[7]。检测曲轴与凸轮轴正时关系过程中，具有两种传感器形式：曲轴相位传感器与凸轮相位传感器，二者分别采用了磁感应式与霍尔效应式的测试原理。

对曲轴信号与凸轮信号上下降沿加以计算，可以判定出定去相位轮和凸轮相位轮装配有没有存在错齿、齿形有没有存在加工缺陷等问题。通过计算曲轴信号和凸轮轴信号最大值、最小值、平均值以及跨度值时，来确定传感器与安装位置是否存在失误等。

6 传感器线速检测

传感器线速检测主要是检测执行元件与感应元件，目的是检测发动机传感器部分的功能性是不是正常的。当发动机拖动转速在 300rpm时，通过对发动机传感器的阻值或电容值进行检测，来对发动机线速进行检测，并同期完成V领对发动机传感器的静态测试，以此来判定传感器与线速是否存在问题。测试的传感器与执行器[7]。

7 结语

总而言之，冷试技术在发动机转配线上的运用，主要是利用了多个传感器和数据处理软件，从而让检测结果更加准确，操作更加方便，在具体应用中有效体现出了冷试技术的检测周期短、无污染、成本低等优势。现阶段，我国所采用的冷试技术还位于起步阶段，所以，相关人员应该加强对冷试技术的专研，尤其是加强冷试台架的研究力度，通过这种方式来保证冷试技术可以对发动机检测工作起到更多的作用。