发动机冷态测试工艺及其参数

摘要： 发动机冷态测试作为一种新兴的先进的发动机测试工艺率先在上海通用汽车各条发动机装配线投入使用。本文介绍了发动机冷态测试（以下简称“冷试”）技术以及各测试参数的意义，并在冷试的实际应用中实现对测试参数的设置和优化。

关键词：发动机；冷态测试；参数优化

发动机冷态测试（简称冷试），是运用先进的模拟技术，在不加汽油的情况下，对发动机运转时的启动扭矩、油压、振动、点火、进气、排气等一系列发动机关键的性能指标进行综合检测。冷试系统一般是由工作台、操作控制面板（HMI）、数据采集处理计算机等组成，具有高效率，低能耗，噪声小，无排放、柔性化程度较高等优点。

1 发动机冷试参数

测试参数主要包括以下几大类：

环境参数：包括温度，湿度，气压等环境参数，外界环境的变化会对发动机冷试结果有一定影响。

机油压力：包括在150RPM下的机油压力，机油泵各齿油压，卸荷压力等。在开始测试时即检测150RPM油压指标，若超差则冷试测试程序立即自动停止，以防止发动机部件在无机油润滑情况下运转造成损伤。发动机机油泵质量，油路相关部件装配问题，发动机油道阻塞等均可从这类指标中判断出来。

驱动扭矩：驱动扭矩是指冷试台的交流伺服电机驱动发动机转动时所需的扭矩，主要由发动机泵气功产生的扭矩和发动机部件磨擦扭矩两部分组成，主要用以判断发动机运动副中是否有异物或磨损。

进气真空度：当发动机转动时，压力传感器感到的是吸气负压，因此称为进气“真空度”，主要检查进气管路是否通畅，有无泄漏，凸轮轴相位是否正确。

排气压力：通过排气压力的变化以及特定指标如排气压力峰值，峰值角度，开启角度，泄露值等检测排气路的通畅，发动机正时以及气门密封性、活塞组件在气缸中工作的情况。

点火参数：包括点火峰值最大值、最小值、平均值，点火宽度最大值、最小值、平均值，点火峰值与宽度的比值，点火线圈峰值平均值、差值等一系列测试参数，用来检测发动机点火系统各部件性能及装配质量，如火花塞，点火线圈，火花塞线束等。

振动参数：检查发动机运转时的振动，可以检查发动机活塞敲缸、气缸内部存有异物、气缸体裂缝等一些严重缺陷。

2 发动机冷试参数设置及优化

2.1 用数据统计法设置初始冷试测试参数

通常使用同系列的发动机冷试测试参数作为新发动机的参考数据，在预试生产阶段积累了一定数据后，使用数据统计法设置初始冷试参数。所谓数据统计法，是基于正态分布的原理，对每个参数都以X±σ的统计公式确定范围，认为在此范围外的就是属于应予注意的异常情况。

右图中，实际X及正态分布图用红色标出，现参数设定范围用绿色标出，将参数范围分为18等分，加上超上限及下限部分，所有数据共分为20组，每组的数据量用柱状图显示。针对不同发动机使用不同的测试计划和数据状态，通过这个统计图，可以清晰的判断出在此时间的相应测试数据分布情况，由此可以确定初始冷試测试参数。

测试结果数据统计柱状图

2.2 发动机参考试验

用数据统计法设置的冷试测试参数只是一个初始数据，为了确保通过冷试的发动机质量，对参数还需要进一步修正。依据发动机工艺经验，设想可能产生的发动机失效原因，然后在原测试无缺陷的发动机上模拟这些失效模式，记录这些模式下的发动机冷试测试数据，最后将这些数据与初始设置的数据进行比较，修改参数设置以保证发动机冷试能够检查出这些失效问题。

2.3 根据质量反馈或样件生产数据修改测试参数

在经过了参考试验修改后，冷试参数得到了进一步的改进，但参考试验中所做的发动机人为设置的缺陷种类毕竟有限，在实际生产中仍有可能遇到新缺陷或新问题，在这种情况下，要根据实际情况及时作出相应的参数调整和优化。

冷试检测是对发动机的综合检测，如果发动机的相关零件有了改变，可能会导致冷试数据的变化，应在零件样件试生产阶段对相应冷试数据进行跟踪。如将发动机润滑油的型号，由10W30改为使用5W30后，发现低速油压偏低超差的现象增多，对数据分析后发现，使用5W30润滑油的发动机油压与使用10W30润滑油的原发动机油压相比，σ值基本一致，均值小了20Kpa，据此进一步调整油压参数范围，以取得正确的测试数值。

3 总结

发动机冷试作为主流的发动机测试技术，通过全自动电脑控制，为发动机制造质量的检测提供了一种精确、可靠的手段。正确应用冷试系统、及时优化测试参数，会能实时监控日常的生产制造过程，对突发的质量问题，能够有快速的响应和控制。

作者简介：张天华（1972），男，江苏海门人，本科，讲师，汽车发动机、汽车底盘方向。