蘇定芳，陳勇強(qiáng)，何程遠(yuǎn)

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州545007）

發(fā)動(dòng)機(jī)罩是汽車(chē)重要的車(chē)身構(gòu)件，用于隔離和保護(hù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他處于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的零部件，防止水、油污等污染物污染發(fā)動(dòng)機(jī)及周邊精密元件，還能起到隔音隔熱作用。發(fā)動(dòng)機(jī)罩耐久使用性能的好壞，直接影響到汽車(chē)整體的質(zhì)量和使用壽命。為驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)罩的使用壽命，需研發(fā)設(shè)計(jì)一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩子系統(tǒng)耐久試驗(yàn)臺(tái)架。

本文介紹一種能模擬人手操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩耐久檢測(cè)試驗(yàn)的臺(tái)架技術(shù)，能在常溫、高溫80℃、高濕38℃R95%、低溫-30℃[2]的試驗(yàn)環(huán)境下代替人工操作，自動(dòng)化進(jìn)行發(fā)動(dòng)罩子系統(tǒng)的耐久試驗(yàn)檢測(cè)。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)檢測(cè)要求

1.1 試驗(yàn)要求

（1）將發(fā)動(dòng)機(jī)罩邊緣抬起到最小關(guān)閉高度H或最大開(kāi)啟高度，自由放下，保證發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖能進(jìn)入二級(jí)，如果高度H不能使發(fā)罩鎖進(jìn)入二級(jí)，可適當(dāng)調(diào)整抬起的高度。

（2）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩檢測(cè)試驗(yàn)共進(jìn)行5 900次循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行最小關(guān)閉高度H的4 000次循環(huán)開(kāi)關(guān)試驗(yàn)，再進(jìn)行最大開(kāi)啟位置的1 900次循環(huán)試驗(yàn)，頻次：6 次/分鐘。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)罩拉鎖手柄在每次操作后回復(fù)到初始狀態(tài)，在回位過(guò)程中，手柄與試驗(yàn)臺(tái)架不應(yīng)該出現(xiàn)干涉、卡滯或承擔(dān)額外的載荷[1]。

（4）臺(tái)架運(yùn)行操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成開(kāi)啟關(guān)閉過(guò)程中，需平穩(wěn)無(wú)卡滯[1]。

（5）試驗(yàn)臺(tái)架運(yùn)行中，不能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩產(chǎn)生額外載荷[1]。

（6）按指定頻率完成指定次數(shù)的循環(huán)（見(jiàn)表1）。

表1 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩子系統(tǒng)循環(huán)試驗(yàn)次數(shù)分配表

1.2 試驗(yàn)步驟

發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)檢測(cè)循環(huán)操作步驟：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)罩處于全關(guān)閉位置鎖止?fàn)顟B(tài)[1]；

（2）在駕駛室內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩一級(jí)鎖手柄，通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩索開(kāi)啟一級(jí)鎖后，撤銷(xiāo)一級(jí)鎖手柄操作力，一級(jí)鎖手柄復(fù)位；

（3）在發(fā)動(dòng)機(jī)罩前方操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩二級(jí)鎖鉤，開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)罩二級(jí)鎖并抬起發(fā)動(dòng)機(jī)罩，發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖扣離開(kāi)二級(jí)鎖后，撤消發(fā)動(dòng)機(jī)罩二級(jí)鎖操作力，發(fā)動(dòng)機(jī)罩二級(jí)鎖復(fù)位；

（4）開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)罩到指定開(kāi)啟高度H保持3 S；

（5）釋放發(fā)動(dòng)機(jī)罩支撐力，讓發(fā)動(dòng)機(jī)罩自由落下關(guān)閉到一級(jí)鎖鎖止?fàn)顟B(tài)。

2 臺(tái)架設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原理

人們?cè)趯?shí)際運(yùn)用汽車(chē)中，對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的操作行為順序是：在汽車(chē)駕駛室內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩一級(jí)鎖手柄，開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)罩一級(jí)鎖；移步到發(fā)動(dòng)機(jī)罩前方，伸手進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖體區(qū)域開(kāi)啟二級(jí)鎖，順力抬起發(fā)動(dòng)機(jī)罩到支撐桿支撐位置。完成相關(guān)作業(yè)后，撤消發(fā)動(dòng)機(jī)罩支撐桿，通過(guò)人手支撐發(fā)動(dòng)機(jī)罩關(guān)閉到一定位置或直接松手讓發(fā)動(dòng)機(jī)罩靠自重自由落下，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)入一級(jí)鎖鎖止。

2.2 方案設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)如圖1所示：

（1）可調(diào)裝置基架16用型材撘建，可根據(jù)不同試驗(yàn)車(chē)1型調(diào)整安裝。

（2）在駕駛室設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)引擎室11二級(jí)鎖的4號(hào)作動(dòng)器18，及3號(hào)可調(diào)機(jī)架17；4號(hào)作動(dòng)器18安裝在3號(hào)可調(diào)機(jī)架7上；4號(hào)作動(dòng)器18通過(guò)驅(qū)動(dòng)引擎室11二級(jí)鎖拉索使其打開(kāi)；在4號(hào)作動(dòng)器18和二級(jí)鎖拉索間連接一個(gè)3號(hào)力傳感器19，實(shí)時(shí)檢測(cè)二級(jí)鎖開(kāi)啟力；

（3）在引擎室11前安裝一個(gè)開(kāi)引擎室11一級(jí)鎖1號(hào)作動(dòng)器6，及1號(hào)可調(diào)機(jī)架5；1號(hào)作動(dòng)器6安裝在1號(hào)可調(diào)機(jī)架5上；通過(guò)拉繩驅(qū)動(dòng)打開(kāi)引擎室11一級(jí)鎖，拉繩和1號(hào)作動(dòng)器6間連接一個(gè)1號(hào)力傳感器7，實(shí)時(shí)檢測(cè)一級(jí)鎖開(kāi)啟力。

（4）在引擎室11兩側(cè)安裝擺桿3、3號(hào)作動(dòng)器14、2號(hào)可調(diào)機(jī)架 15、2號(hào)鉸鏈 20，2號(hào)鉸鏈20安裝在2號(hào)可調(diào)機(jī)架15上，并與引擎蓋4鉸鏈同軸；擺桿3通過(guò)2號(hào)鉸鏈20安裝在2號(hào)可調(diào)機(jī)架15上，2號(hào)作動(dòng)器12安裝在擺桿3一端，兩擺桿3上2號(hào)作動(dòng)器12通過(guò)橫桿8連接；可調(diào)提塊10安裝在橫桿8上，可調(diào)提塊10和橫桿8間安裝一個(gè)2號(hào)力傳感器9，實(shí)時(shí)檢測(cè)引擎蓋開(kāi)啟力；作動(dòng)器通過(guò)1號(hào)鉸鏈13安裝在2號(hào)可調(diào)機(jī)架15和擺桿3上。

在兩擺桿3外側(cè)，可調(diào)裝置機(jī)架16上安裝電動(dòng)缸可調(diào)限位裝置2，自動(dòng)調(diào)節(jié)以限制橫桿8舉升高度H（試驗(yàn)要求高度H值），進(jìn)而滿足引擎蓋4試驗(yàn)開(kāi)啟高度H要求和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，見(jiàn)圖2.

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)圖

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)臺(tái)架實(shí)物圖

2.3 工作原理

臺(tái)架通過(guò)PLC可編程控制系統(tǒng)控制；如圖1所示。首先安裝于駕駛室內(nèi)4號(hào)作動(dòng)器18工作，4號(hào)作動(dòng)器18桿縮回，通過(guò)引擎室11二級(jí)鎖拉索和3號(hào)力傳感器19驅(qū)動(dòng)打開(kāi)二級(jí)鎖，同時(shí)3號(hào)力傳感器19檢測(cè)開(kāi)鎖力值，并在力傳感器顯示器上顯示所檢測(cè)到開(kāi)二級(jí)鎖力值；引擎蓋4彈出，4號(hào)作動(dòng)器18桿伸出，引擎室二級(jí)鎖回位。1號(hào)作動(dòng)器6和兩擺桿上2號(hào)作動(dòng)器12工作，桿縮回，1號(hào)作動(dòng)器6通過(guò)1號(hào)力傳感器7和拉繩驅(qū)動(dòng)打開(kāi)引擎室11一級(jí)鎖，兩擺桿上2號(hào)作動(dòng)器12帶動(dòng)橫桿8將可調(diào)提塊10插進(jìn)引擎蓋4；3號(hào)作動(dòng)器14工作，驅(qū)動(dòng)擺桿3、橫桿8及引擎蓋4升起到電動(dòng)缸可調(diào)限位裝置2（試驗(yàn)要求引擎蓋開(kāi)啟高度H值），同時(shí)2號(hào)力傳感器9實(shí)時(shí)檢測(cè)引擎蓋開(kāi)啟力，并在力傳感顯示器上顯示；兩擺桿上2號(hào)作動(dòng)器12、1號(hào)作動(dòng)器6工作，桿伸出，引擎室11一級(jí)鎖回位，可調(diào)提塊10脫離引擎蓋4，引擎蓋4自由落下關(guān)閉。依次循環(huán)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)行人機(jī)工程引擎室子系統(tǒng)耐久試驗(yàn)。

3 控制系統(tǒng)

3.1 可編程控系統(tǒng)

本臺(tái)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(shù)。RS485通訊模塊用于和高低溫濕熱環(huán)境艙通訊，采集環(huán)境艙的運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)PC電腦編寫(xiě)PLC程序，輸入到PLC；PLC控制各電磁換向閥實(shí)現(xiàn)氣缸的作動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩總成的關(guān)閉和開(kāi)啟位置設(shè)置有位置傳感器，檢測(cè)信號(hào)反饋給PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；同時(shí)PLC將次數(shù)信號(hào)輸出到觸摸屏，將報(bào)警信號(hào)輸出到報(bào)警器。氣路中設(shè)置有調(diào)壓閥、節(jié)流閥、排氣閥等元件，對(duì)作動(dòng)器的輸出力值進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)臺(tái)架的自動(dòng)化運(yùn)行。見(jiàn)圖3.

圖3 OMRON PLC程序控制設(shè)計(jì)圖

3.2 觸摸屏

控制系統(tǒng)采用歐姆龍觸摸屏NB5Q-TWOOB，具有以下功能:1）能動(dòng)態(tài)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)罩動(dòng)作運(yùn)行情況；2）可以在屏幕上直接觸摸設(shè)置試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)；3）試驗(yàn)出現(xiàn)故障時(shí)，屏幕上可提示相關(guān)故障碼，可精確查找故障位置。見(jiàn)圖4.

圖4 控制系統(tǒng)原理圖

4 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩子系統(tǒng)耐久試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)，達(dá)到了本公司自主研發(fā)車(chē)型試驗(yàn)規(guī)范的要求。試驗(yàn)臺(tái)架用氣壓源為動(dòng)力源，對(duì)環(huán)境空氣的影響為“0”污染。選用鋁型材為試驗(yàn)臺(tái)架材料，可根據(jù)不同的試驗(yàn)車(chē)型調(diào)整安裝進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)用泛圍廣及低成本。根據(jù)人手操作發(fā)動(dòng)機(jī)罩子系統(tǒng)各零部件動(dòng)作和順序，設(shè)計(jì)編寫(xiě)PLC控制程序，通過(guò)OMRON PLC控制系統(tǒng)控制，可在在常溫、高溫80℃、高濕38℃R95%、低溫-30℃[1]的試驗(yàn)環(huán)境下代替人工操作試驗(yàn)，自動(dòng)化進(jìn)行發(fā)動(dòng)罩子系統(tǒng)的耐久試驗(yàn)檢測(cè)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高試驗(yàn)效率。