發動機罩子系統耐久試驗臺架設計

蘇定芳，陳勇強，何程遠

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

發動機罩是汽車重要的車身構件，用于隔離和保護汽車發動機以及其他處于發動機艙的零部件，防止水、油污等污染物污染發動機及周邊精密元件，還能起到隔音隔熱作用。發動機罩耐久使用性能的好壞，直接影響到汽車整體的質量和使用壽命。為驗證發動機罩的使用壽命，需研發設計一種汽車發動機罩子系統耐久試驗臺架。

本文介紹一種能模擬人手操作發動機罩耐久檢測試驗的臺架技術，能在常溫、高溫80℃、高濕38℃R95%、低溫-30℃[2]的試驗環境下代替人工操作，自動化進行發動罩子系統的耐久試驗檢測。

1 發動機罩試驗檢測要求

1.1 試驗要求

（1）將發動機罩邊緣抬起到最小關閉高度H或最大開啟高度，自由放下，保證發動機罩鎖能進入二級，如果高度H不能使發罩鎖進入二級，可適當調整抬起的高度。

（2）汽車發動機罩檢測試驗共進行5 900次循環試驗，試驗時先進行最小關閉高度H的4 000次循環開關試驗，再進行最大開啟位置的1 900次循環試驗，頻次：6 次/分鐘。

（3）發動機罩拉鎖手柄在每次操作后回復到初始狀態，在回位過程中，手柄與試驗臺架不應該出現干涉、卡滯或承擔額外的載荷[1]。

（4）臺架運行操作發動機罩總成開啟關閉過程中，需平穩無卡滯[1]。

（5）試驗臺架運行中，不能對發動機罩產生額外載荷[1]。

（6）按指定頻率完成指定次數的循環（見表1）。

表1 汽車發動機罩子系統循環試驗次數分配表

1.2 試驗步驟

發動機罩試驗檢測循環操作步驟：

（1）發動機罩處于全關閉位置鎖止狀態[1]；

（2）在駕駛室內操作發動機罩一級鎖手柄，通過驅動繩索開啟一級鎖后，撤銷一級鎖手柄操作力，一級鎖手柄復位；

（3）在發動機罩前方操作發動機罩二級鎖鉤，開啟發動機罩二級鎖并抬起發動機罩，發動機罩鎖扣離開二級鎖后，撤消發動機罩二級鎖操作力，發動機罩二級鎖復位；

（4）開啟發動機罩到指定開啟高度H保持3 S；

（5）釋放發動機罩支撐力，讓發動機罩自由落下關閉到一級鎖鎖止狀態。

2 臺架設計

2.1 設計原理

人們在實際運用汽車中，對汽車發動機罩的操作行為順序是：在汽車駕駛室內操作發動機罩一級鎖手柄，開啟發動機罩一級鎖；移步到發動機罩前方，伸手進發動機罩鎖體區域開啟二級鎖，順力抬起發動機罩到支撐桿支撐位置。完成相關作業后，撤消發動機罩支撐桿，通過人手支撐發動機罩關閉到一定位置或直接松手讓發動機罩靠自重自由落下，關閉發動機罩進入一級鎖鎖止。

2.2 方案設計

發動機罩試驗臺架設計如圖1所示：

（1）可調裝置基架16用型材撘建，可根據不同試驗車1型調整安裝。

（2）在駕駛室設計一個開引擎室11二級鎖的4號作動器18，及3號可調機架17；4號作動器18安裝在3號可調機架7上；4號作動器18通過驅動引擎室11二級鎖拉索使其打開；在4號作動器18和二級鎖拉索間連接一個3號力傳感器19，實時檢測二級鎖開啟力；

（3）在引擎室11前安裝一個開引擎室11一級鎖1號作動器6，及1號可調機架5；1號作動器6安裝在1號可調機架5上；通過拉繩驅動打開引擎室11一級鎖，拉繩和1號作動器6間連接一個1號力傳感器7，實時檢測一級鎖開啟力。

（4）在引擎室11兩側安裝擺桿3、3號作動器14、2號可調機架 15、2號鉸鏈 20，2號鉸鏈20安裝在2號可調機架15上，并與引擎蓋4鉸鏈同軸；擺桿3通過2號鉸鏈20安裝在2號可調機架15上，2號作動器12安裝在擺桿3一端，兩擺桿3上2號作動器12通過橫桿8連接；可調提塊10安裝在橫桿8上，可調提塊10和橫桿8間安裝一個2號力傳感器9，實時檢測引擎蓋開啟力；作動器通過1號鉸鏈13安裝在2號可調機架15和擺桿3上。

在兩擺桿3外側，可調裝置機架16上安裝電動缸可調限位裝置2，自動調節以限制橫桿8舉升高度H（試驗要求高度H值），進而滿足引擎蓋4試驗開啟高度H要求和實現自動化控制，見圖2.

圖1 發動機罩試驗臺架設計圖

圖2 發動機罩試驗臺架實物圖

2.3 工作原理

臺架通過PLC可編程控制系統控制；如圖1所示。首先安裝于駕駛室內4號作動器18工作，4號作動器18桿縮回，通過引擎室11二級鎖拉索和3號力傳感器19驅動打開二級鎖，同時3號力傳感器19檢測開鎖力值，并在力傳感器顯示器上顯示所檢測到開二級鎖力值；引擎蓋4彈出，4號作動器18桿伸出，引擎室二級鎖回位。1號作動器6和兩擺桿上2號作動器12工作，桿縮回，1號作動器6通過1號力傳感器7和拉繩驅動打開引擎室11一級鎖，兩擺桿上2號作動器12帶動橫桿8將可調提塊10插進引擎蓋4；3號作動器14工作，驅動擺桿3、橫桿8及引擎蓋4升起到電動缸可調限位裝置2（試驗要求引擎蓋開啟高度H值），同時2號力傳感器9實時檢測引擎蓋開啟力，并在力傳感顯示器上顯示；兩擺桿上2號作動器12、1號作動器6工作，桿伸出，引擎室11一級鎖回位，可調提塊10脫離引擎蓋4，引擎蓋4自由落下關閉。依次循環，實現進行人機工程引擎室子系統耐久試驗。

3 控制系統

3.1 可編程控系統

本臺架選用歐姆龍CP1E型PLC控制，配裝模擬量輸入模塊和RS485通訊模塊。其中模擬量模塊用于采集壓力傳感器的參數。RS485通訊模塊用于和高低溫濕熱環境艙通訊，采集環境艙的運行參數。通過PC電腦編寫PLC程序，輸入到PLC；PLC控制各電磁換向閥實現氣缸的作動，發動機罩總成的關閉和開啟位置設置有位置傳感器，檢測信號反饋給PLC實現閉環控制；同時PLC將次數信號輸出到觸摸屏，將報警信號輸出到報警器。氣路中設置有調壓閥、節流閥、排氣閥等元件，對作動器的輸出力值進行控制，實現臺架的自動化運行。見圖3.

圖3 OMRON PLC程序控制設計圖

3.2 觸摸屏

控制系統采用歐姆龍觸摸屏NB5Q-TWOOB，具有以下功能:1）能動態顯示發動機罩動作運行情況；2）可以在屏幕上直接觸摸設置試驗運行參數；3）試驗出現故障時，屏幕上可提示相關故障碼，可精確查找故障位置。見圖4.

圖4 控制系統原理圖

4 結束語

汽車發動機罩子系統耐久試驗臺架的設計，達到了本公司自主研發車型試驗規范的要求。試驗臺架用氣壓源為動力源，對環境空氣的影響為“0”污染。選用鋁型材為試驗臺架材料，可根據不同的試驗車型調整安裝進行試驗，應用泛圍廣及低成本。根據人手操作發動機罩子系統各零部件動作和順序，設計編寫PLC控制程序，通過OMRON PLC控制系統控制，可在在常溫、高溫80℃、高濕38℃R95%、低溫-30℃[1]的試驗環境下代替人工操作試驗，自動化進行發動罩子系統的耐久試驗檢測，降低了勞動強度，提高試驗效率。