發動機總成冷試技術
發動機冷測試可以盡早地發現(xiàn)産品生(shēng)産制造中出現(xiàn)的一(yī)系列問題，并且試驗成本低(dī)廉，無需采用點火(huǒ)的方式，同時(shí)也(yě)減少了(le)對環靜的污染。 發動機測試技術是汽車測試技術的一(yī)個(gè)重要組成部分(fēn)，也(yě)是最複雜的一(yī)個(gè)部分(fēn)。以前，汽車發動機制造企業在發動機總成裝配完成後都要進行數十分(fēn)鍾的發動機熱試，用來(lái)檢查發動機的裝配質量。但(dàn)是現(xiàn)在很多著名汽車公司（如(rú)美國通用、日本豐田等）生(shēng)産的轎車汽油發動機的生(shēng)産試驗都采用冷試驗取代熱試驗。 冷試是一(yī)種檢測發動機裝配過程中出現(xiàn)的錯誤的方法。一(yī)般在發動機裝配線末端進行，查找生(shēng)産中可能(néng)出現(xiàn)的裝配錯誤或零件缺陷。發動機采用冷試驗的目的是在發動機裝配線最後對發動機制造和裝配質量進行驗證測試，能(néng)較早地發現(xiàn)零件缺陷或錯誤的裝配，避免有缺陷的産品流轉出發動機工廠，以降低(dī)返修成本，改進裝配質量。發動機在冷試過程中，其本身(shēn)并不供油燃燒，而是使用電動馬達拖動待測試發動機。電動馬達根據不同的測試要求自動控制轉速，發動機運轉過程中由傳感器(qì)收集各種測試數據。發動機冷試的時(shí)間(jiān)根據測試規範而定，一(yī)般隻有幾分(fēn)鍾。發動機冷試試驗台見圖1。
圖1 冷試台架樣例
冷試驗的優缺點及範圍 相比傳統的熱試系統，冷試有如(rú)下(xià)優點： 1．冷試能(néng)較早地發現(xiàn)缺陷或錯誤裝配的零件而使廢品率減少，從而更好(hǎo)(hǎo)地保證發動機質量。 2．同傳統熱試數據相比，測試節拍更短，成本、投資更低(dī)廉。測試不需要冷卻液和燃油，且沒有廢氣産生(shēng)。 但(dàn)是冷試也(yě)存在不足： 1．冷試的試驗時(shí)間(jiān)較短，使發動機穩定工作(zuò)時(shí)間(jiān)太短，易發生(shēng)錯誤警告。 2．沒有燃燒過程、無熱量和壓力産生(shēng)。冷試不能(néng)檢測同熱循環有關(guān)的缺陷。 對于不同的發動機測試要求，冷試的測試項目也(yě)會有所不同。一(yī)般的發動機測試項目包括轉動扭矩（可以檢測出活塞有缺陷、進排氣門洩漏、火(huǒ)花塞缺失、活塞環缺失等問題）、起動扭矩（可以檢測出發動機是否存在卡住而無法轉動等現(xiàn)象）、進氣壓力（可以檢測出氣門正時(shí)、氣門/氣門彈簧/挺柱缺失、進氣門洩漏、氣門是否彎曲等問題）、排氣壓力（可以檢測出氣門正時(shí)、氣門/氣門彈簧/挺柱缺失、排氣門洩漏、氣門是否彎曲等問題）、機油壓力（可以檢測出機油泵缺陷、發動機内油路(lù)堵塞、軸瓦缺失等問題）、點火(huǒ)測試（可以檢測出線圈和連接點是否連接完好(hǎo)(hǎo)、火(huǒ)花塞電極間(jiān)隙是否存在問題、點火(huǒ)模塊問題）、NVH（噪聲/震動/舒适性）測試（可以檢測出連杆軸瓦缺失或型号錯誤、推杆型号或尺寸錯誤、火(huǒ)花塞松動、缸孔粗糙等問題）等。需要特别注意的是，在冷試開始時(shí)，如(rú)果機油壓力不正常或者起動扭矩太高，應該中止發動機測試，否則發動機會損壞；而且必須把所出現(xiàn)的問題解決後才能(néng)再次進行冷試。 發動機冷試驗有自動測試系統和半自動測試系統兩種。自動測試系統是在發動機冷試開始前，設備自動将各種管路(lù)連接到發動機上(shàng)；而半自動測試系統是在發動機冷試開始前，由人(rén)工将各種管路(lù)連接到發動機上(shàng)，然後進行測試。根據不同的測試要求，發動機在進入冷試工位時(shí)的狀态是不相同的，如(rú)是否需要在冷試時(shí)安裝連接線束、是否需要安裝進氣管、是否需要安裝排氣管等。對于冷試台，必須定期對各種傳感器(qì)進行标定，以保證冷試台測試出來(lái)的結果是準确的。 冷試系統的工作(zuò)過程 普通冷試系統是這(zhè)樣工作(zuò)的：發動機在進入測試工位前，添加足量的機油；發動機連同托盤到達冷試工位，讀取托盤上(shàng)的信息，安裝好(hǎo)(hǎo)各種連接管路(lù)；冷試工位的PLC将發動機的編号輸入到測試台架電腦，創建一(yī)份針對該發動機的測試文件；冷試台驅動各封堵頭和夾緊單元把發動機封堵和夾緊後，通過一(yī)個(gè)連接着發動機飛輪的裝置連接到一(yī)個(gè)交流伺服電動馬達上(shàng)；測試工位啓動所有的測試傳感器(qì)，電動馬達拖動待測試發動機運轉；在發動機不燃燒的狀态下(xià)按照測試要求進行各種測量。發動機的測試循環是自動控制的。測試計算(suàn)機在整個(gè)測試過程中收集數據，通過專用的算(suàn)法來(lái)處理(lǐ)并和固定的極限比較。測試結束後，測試工位把一(yī)個(gè)通過/失敗的結果傳輸給托盤，各封堵頭和夾緊單元回位并且釋放(fàng)發動機。 在測試過程中，測試工位上(shàng)的電腦根據測試規範自動控制發動機在不同的速度和條件下(xià)進行測試。在測試期間(jiān)，各個(gè)傳感器(qì)收集發動機運轉過程中的實時(shí)模拟信号，數據以波形的形式記錄、分(fēn)析、存儲和使用。冷試計算(suàn)機将收集的數據同預設的極限值進行比較，來(lái)判定測試發動機是否通過/未通過該冷試工位。測試的波形和結果在每次測試之後進行存儲。技術人(rén)員(yuán)可以通過網絡把測試數據從單一(yī)工位上(shàng)傳至到服務(wù)器(qì)。所有工位的數據都上(shàng)傳至同一(yī)服務(wù)器(qì)存檔，以備未來(lái)調用。發動機所有的測試參數都合格後才能(néng)認定為(wèi)發動機通過測試工位。如(rú)果測試發動機沒有缺陷，任何信号的波形和預設的極限值都很類似并都處于合格範圍；如(rú)果存在缺陷，觀察到的數據将顯示異常，數據和波形将發生(shēng)改變。有問題的發動機在離開發動機廠之前必須返修好(hǎo)(hǎo)。發動機測試結果波形見圖2。
圖2 測試結果波形樣例
在發動機制造企業一(yī)般都設有專門的測試工程師。測試工程師應該根據測試要求和設備供應商(shāng)一(yī)起設計冷試台架、安裝和調試設備。通常情況下(xià)，測試工程師需要把可能(néng)出現(xiàn)的問題做一(yī)個(gè)列表，根據列表故意制造有缺陷的發動機，并把它們拿來(lái)做冷試。在冷試過程中記錄和分(fēn)析波形，對波形所對應的缺陷類型、數值、特征進行歸類。各個(gè)測試參數的極限值應該圍繞這(zhè)些(xiē)數值建立，這(zhè)樣有利于發現(xiàn)問題并能(néng)更好(hǎo)(hǎo)地設置各參數的極限值。需要注意的是，這(zhè)是一(yī)個(gè)持續的過程，各個(gè)參數的極限值需要不斷地修正直到穩定。裝配零件的變化(huà)或設備的老化(huà)都可能(néng)要求重新(xīn)去考慮和定義測試參數的極限值；而且如(rú)果不合格發動機的數量突然增加，測試工程師就(jiù)需要去查找問題的根源，及時(shí)調整設備，保持設備的穩定性和準确性。測試工程師需要對産品和零件的變更及時(shí)作(zuò)出反應，需要了(le)解變更對波形的影響，并提前采取措施，減少生(shēng)産中批量發動機不合格情況的出現(xiàn)。 另外，環境變化(huà)可能(néng)會在各個(gè)方面影響測試參數，如(rú)發動機的機油溫度變化(huà)會影響到測試結果。雖然現(xiàn)在很多測試軟件内置了(le)自我補償程序，但(dàn)是都有一(yī)定的補償範圍，測試工程師需要關(guān)注測試環境的變化(huà)，及時(shí)采取措施。 結語 現(xiàn)在越來(lái)越多的發動機制造企業都在向以采用冷試技術來(lái)代替發動機熱測試的方向發展，強調在發動機工廠生(shēng)産過程中的在線檢測，改進裝配技術，控制裝配質量，避免不合格産品流出工廠。這(zhè)也(yě)是當今世界各國汽車發動機生(shēng)産試驗的一(yī)種新(xīn)潮流和發展趨勢。
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