冷试技术在发动机装配中的应用研究

唐升军　方四发　魏俊宇　王飞

摘 要：随着汽车行业竞争的日趋激烈，消费者对汽车品质的要求越来越高，发动机作为汽车的心脏，其品质表现变得尤为突出。冷试作为发动机装配过程中检测整机品质的重要方法，能识别多种装配缺陷。本文对冷试技术进行了简单介绍，结合实际应用如何判断各类装配缺陷，为冷试技术的应用提供参考。

关键词：发动机;冷试技术;测试;缺陷

1 冷试技术简介

发动机冷试是一种应用广泛的发动机装配质量检测方法。目前国内各大发动机工厂都有应用。在检测过程中发动机不需要燃料来运行，也不需要冷却液进行冷却。被测试的发动机进入测试台并夹紧，测试台的伺服电动机驱动发动机以不同的速度旋转。

与此同时，测试系统通过线束和数据采集卡采集测试数据，数据通过测试台专用软件进行分析，再将分析结果与测试台已设定好的限值进行比较，从而确定发动机是否正确装配。

另外，设备通过测试程序对发动机上相关传感器发送执行操作的指令，同时发动机将反馈信号反馈给测试台，测试台软件对发动机反馈的各种信息进行分析比较，最终确定发动机各传感器及执行器是否正常工作。

2 冷试测试项目

对于汽油机来说，冷试主要测试项目有：

a、静态测试;b、高压点火测试;c、相位测试;d、VVT测试;e、机油压力测试;f、进气真空度测试;g、排气压力测试;h、扭矩测试;i、NVH测试;j、轨压传感器测试;k、高压油泵测试;l、VOP测试;m、电子节温器测试等。

下面我们就以涡轮增压发动机为例，介绍一些常见的测试项目和缺陷识别。

3 常用测试项目及缺陷识别

3.1 静态测试

静态测试主要是通过冷试设备发送信号，用来检测发动机线束的导通性，线束装配的可靠性。同时对发动机上装配的各类传感器、控制阀、执行器进行电检测试，如点火线圈、高压油泵、电子调温器等。

3.2 扭矩测试

扭矩测试分为启动扭矩测试和运行扭矩测试两个阶段。

启动扭矩测试一般是设备伺服电机拖动发动机从0rpm～60rpm转速进行改变时，对扭矩进行数据采集。通过对运行扭矩的测试，可以判定发动机是否存在活塞、气缸、曲轴、轴瓦等零部件的装配和加工缺陷，如閥门泄漏、阀门弹簧断裂/缺失、缸盖衬垫缺失/泄漏等等。

3.3 机油压力测试

通过读取机油压力的数值，测量油压斜率的最大值和最小值，衡量整个机油压力曲线中相邻2个压力点变化的最大值和最小值，可以评估机油压力变化的平稳度。根据不同的工况，油压测试可以分为安全油压测试、高速油压检测和低速油压检测。

3.4 排气压力测试

排气压力测试主要通过压力传感器测量发动机工作时排气侧的压力。通过它可以识别许多的装配质量缺陷，如火花塞松动、气门间隙小、排气气门泄漏、漏装活塞环等等。右图就是典型的火花塞松动缺陷波形图。

3.5 NVH振动测试

振动测试通过安装在台架上的传感器来检测发动机运行时的振动频次，对振动信号阶次进行分析，通过与标准振动图形比较可以判定出发动机的装配缺陷。

如右图所示为缸内掉入异物的典型波形。

3.6 VVT测试

通过开环控制OCV阀，VVT系统驱动凸轮轴从原始位置转动到最大角度位置，根据检测凸轮相位信号的变化来判断VVT系统是否存在装配缺陷和零部件缺陷。

3.7曲轴、凸轮轴正时测试

通过检测曲轴和凸轮轴信号，计算上下降沿的位置，可以判定曲轴相位轮和凸轮相位轮装配是否错齿、齿形是否存在加工缺陷等。而计算曲轴信号和凸轮信号的最大值、最小值、平均值和跨度值，可以判定传感器是否存在故障、安装位置是否正确等等。

3.8 进气真空度测试

通过检测进气真空度，可以检测单向阀缺陷、相位角、气门弹簧装错、摇臂装歪等发动机缺陷。

4.以上仅描述了几种常见的冷试测试项目，而在实际生产中的缺陷种类也是千差万别。笔者统计了某款发动机2018年1月-2019年6月的测试数据（总数约41万台），发现各个测试项目检测出的缺陷数如下所示：

油压测试：25个;进气测试：12个;排气测试：22个;

VVT测试：11个;振动测试：20个;正时测试：6个;

扭矩测试：8个;VOP测试：4个;点火测试：2个。

从以上数据中可以看出，油压测试、排气测试和NVH振动测试识别出的缺陷数量比较多，在实际应用中对这些测试项目应该给予特别关注。

5 结论

本文对冷试常用的一些测试项目进行了简单介绍，并通过实际测试中的数据分析，发现了一些常见的装配和加工缺陷。通过这些数据可以说明冷试有良好的缺陷拦截率，而不同的测试项目能发现的缺陷类别和数量是不同的。所以说冷试工艺在发动机装配工艺中有较好的质量管控作用，通过有效限值的设定，可以在一定程度上防止不合格发动机流出，降低产品售后出现问题的风险。

参考文献

[1]刘善平，《内燃机构造与原理》，人民交通出版社，2014年12月（第三版）