冷試技術在發動機裝配中的應用研究

唐升軍　方四發　魏俊宇　王飛

摘 要：隨著汽車行業競爭的日趨激烈，消費者對汽車品質的要求越來越高，發動機作為汽車的心臟，其品質表現變得尤為突出。冷試作為發動機裝配過程中檢測整機品質的重要方法，能識別多種裝配缺陷。本文對冷試技術進行了簡單介紹，結合實際應用如何判斷各類裝配缺陷，為冷試技術的應用提供參考。

關鍵詞：發動機;冷試技術;測試;缺陷

1 冷試技術簡介

發動機冷試是一種應用廣泛的發動機裝配質量檢測方法。目前國內各大發動機工廠都有應用。在檢測過程中發動機不需要燃料來運行，也不需要冷卻液進行冷卻。被測試的發動機進入測試臺并夾緊，測試臺的伺服電動機驅動發動機以不同的速度旋轉。

與此同時，測試系統通過線束和數據采集卡采集測試數據，數據通過測試臺專用軟件進行分析，再將分析結果與測試臺已設定好的限值進行比較，從而確定發動機是否正確裝配。

另外，設備通過測試程序對發動機上相關傳感器發送執行操作的指令，同時發動機將反饋信號反饋給測試臺，測試臺軟件對發動機反饋的各種信息進行分析比較，最終確定發動機各傳感器及執行器是否正常工作。

2 冷試測試項目

對于汽油機來說，冷試主要測試項目有：

a、靜態測試;b、高壓點火測試;c、相位測試;d、VVT測試;e、機油壓力測試;f、進氣真空度測試;g、排氣壓力測試;h、扭矩測試;i、NVH測試;j、軌壓傳感器測試;k、高壓油泵測試;l、VOP測試;m、電子節溫器測試等。

下面我們就以渦輪增壓發動機為例，介紹一些常見的測試項目和缺陷識別。

3 常用測試項目及缺陷識別

3.1 靜態測試

靜態測試主要是通過冷試設備發送信號，用來檢測發動機線束的導通性，線束裝配的可靠性。同時對發動機上裝配的各類傳感器、控制閥、執行器進行電檢測試，如點火線圈、高壓油泵、電子調溫器等。

3.2 扭矩測試

扭矩測試分為啟動扭矩測試和運行扭矩測試兩個階段。

啟動扭矩測試一般是設備伺服電機拖動發動機從0rpm～60rpm轉速進行改變時，對扭矩進行數據采集。通過對運行扭矩的測試，可以判定發動機是否存在活塞、氣缸、曲軸、軸瓦等零部件的裝配和加工缺陷，如閥門泄漏、閥門彈簧斷裂/缺失、缸蓋襯墊缺失/泄漏等等。

3.3 機油壓力測試

通過讀取機油壓力的數值，測量油壓斜率的最大值和最小值，衡量整個機油壓力曲線中相鄰2個壓力點變化的最大值和最小值，可以評估機油壓力變化的平穩度。根據不同的工況，油壓測試可以分為安全油壓測試、高速油壓檢測和低速油壓檢測。

3.4 排氣壓力測試

排氣壓力測試主要通過壓力傳感器測量發動機工作時排氣側的壓力。通過它可以識別許多的裝配質量缺陷，如火花塞松動、氣門間隙小、排氣氣門泄漏、漏裝活塞環等等。右圖就是典型的火花塞松動缺陷波形圖。

3.5 NVH振動測試

振動測試通過安裝在臺架上的傳感器來檢測發動機運行時的振動頻次，對振動信號階次進行分析，通過與標準振動圖形比較可以判定出發動機的裝配缺陷。

如右圖所示為缸內掉入異物的典型波形。

3.6 VVT測試

通過開環控制OCV閥，VVT系統驅動凸輪軸從原始位置轉動到最大角度位置，根據檢測凸輪相位信號的變化來判斷VVT系統是否存在裝配缺陷和零部件缺陷。

3.7曲軸、凸輪軸正時測試

通過檢測曲軸和凸輪軸信號，計算上下降沿的位置，可以判定曲軸相位輪和凸輪相位輪裝配是否錯齒、齒形是否存在加工缺陷等。而計算曲軸信號和凸輪信號的最大值、最小值、平均值和跨度值，可以判定傳感器是否存在故障、安裝位置是否正確等等。

3.8 進氣真空度測試

通過檢測進氣真空度，可以檢測單向閥缺陷、相位角、氣門彈簧裝錯、搖臂裝歪等發動機缺陷。

4.以上僅描述了幾種常見的冷試測試項目，而在實際生產中的缺陷種類也是千差萬別。筆者統計了某款發動機2018年1月-2019年6月的測試數據（總數約41萬臺），發現各個測試項目檢測出的缺陷數如下所示：

油壓測試：25個;進氣測試：12個;排氣測試：22個;

VVT測試：11個;振動測試：20個;正時測試：6個;

扭矩測試：8個;VOP測試：4個;點火測試：2個。

從以上數據中可以看出，油壓測試、排氣測試和NVH振動測試識別出的缺陷數量比較多，在實際應用中對這些測試項目應該給予特別關注。

5 結論

本文對冷試常用的一些測試項目進行了簡單介紹，并通過實際測試中的數據分析，發現了一些常見的裝配和加工缺陷。通過這些數據可以說明冷試有良好的缺陷攔截率，而不同的測試項目能發現的缺陷類別和數量是不同的。所以說冷試工藝在發動機裝配工藝中有較好的質量管控作用，通過有效限值的設定，可以在一定程度上防止不合格發動機流出，降低產品售后出現問題的風險。

參考文獻

[1]劉善平，《內燃機構造與原理》，人民交通出版社，2014年12月（第三版）