郭 鵾

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330000）

前言

當(dāng)前，在線檢測(cè)是發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中做好出廠檢測(cè)工作的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能主要采用一種基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的熱試測(cè)試方式，但是這種常規(guī)手段存在著耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，以及具有污染等不足。隨著近些年來(lái)科技的發(fā)展，衍生了冷試技術(shù)這種全新的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)配檢測(cè)技術(shù)。其使得發(fā)動(dòng)機(jī)裝配檢測(cè)技術(shù)獲得了創(chuàng)新，當(dāng)前已經(jīng)被投入實(shí)際使用中。

1 機(jī)油壓力檢測(cè)

機(jī)油壓力檢測(cè)不僅對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線而言，是一線重要檢測(cè)，其同時(shí)也是發(fā)動(dòng)機(jī)冷試過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在高速1500rpm、低速300rpm情況下，對(duì)主油道內(nèi)的壓力分別進(jìn)行測(cè)試，所采集到的數(shù)據(jù)再進(jìn)行時(shí)域與頻域分析。進(jìn)行機(jī)油壓檢測(cè)主要是為了檢測(cè)機(jī)油卸壓閥功能和潤(rùn)滑油問(wèn)題，機(jī)油齒輪問(wèn)題、機(jī)油卸壓閥問(wèn)題、機(jī)油泵泄漏、管路泄漏、漏裝軸承等都包括在可檢查的故障范圍內(nèi)。在測(cè)試高速與低速機(jī)油壓力時(shí)，機(jī)油油溫將會(huì)是對(duì)機(jī)油壓力進(jìn)行補(bǔ)充的依據(jù)[1]。而這是因?yàn)闄C(jī)油的粘度與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部油壓相關(guān)，油溫會(huì)在一定程度上影響到油壓。正因如此，就需要在將所檢測(cè)的機(jī)油壓力與限定值進(jìn)行比較過(guò)程中，根據(jù)機(jī)油溫度來(lái)調(diào)整機(jī)油壓力。

2 扭矩檢測(cè)

冷試技術(shù)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩的主要方式，就是在冷試臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸上安裝一個(gè)扭矩傳感器。由于電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)存在正拖與反拖作用，從而使得應(yīng)變片出現(xiàn)變化，而發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩?cái)?shù)值就能這個(gè)變化過(guò)程采集到。假如因?yàn)槭芩欧姍C(jī)帶動(dòng)而使得發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到150rpm，驅(qū)動(dòng)軸上安裝的傳感器就可以檢測(cè)到伺服電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)所需的扭矩，這個(gè)扭矩目的在于減少發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中空氣做功與運(yùn)動(dòng)件靜摩擦所需的扭矩[2]。通過(guò)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩啟動(dòng)的測(cè)試曲線，就能知道發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)情況是否正常。扭矩檢測(cè)主要是為檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否存在運(yùn)動(dòng)部件干涉的軸彎曲及曲軸卡死等問(wèn)題。一旦沒(méi)有通過(guò)這項(xiàng)檢測(cè)，就應(yīng)該即刻停止發(fā)動(dòng)機(jī)的冷試檢測(cè)。

3 進(jìn)氣真空度及排氣壓力檢測(cè)

進(jìn)氣真空檢測(cè)重點(diǎn)在于檢測(cè)進(jìn)氣壓力，是通過(guò)對(duì)安裝在進(jìn)氣側(cè)的壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)進(jìn)氣壓力的變化進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被拖動(dòng)至300 rpm時(shí)，檢測(cè)進(jìn)氣歧管入口位置的真空度，對(duì)進(jìn)氣壓力的Max/Min、進(jìn)氣閥門泄露量以及進(jìn)氣閥門開啟與關(guān)閉位置等進(jìn)行計(jì)算。這項(xiàng)檢測(cè)主要是為了檢測(cè)進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣閥、進(jìn)氣口、導(dǎo)桿、挺趕以及密封圈等壓縮一致性，檢測(cè)進(jìn)氣正時(shí)、進(jìn)氣閥門關(guān)閉與開啟位置。進(jìn)氣閥與閥座泄露、凸輪軸相位錯(cuò)誤、氣門間隙錯(cuò)誤、閥門相位有關(guān)的缺陷等都是主要的檢測(cè)故障。

通過(guò)排氣口位置安裝的壓力傳感器來(lái)對(duì)排氣壓力值進(jìn)行檢測(cè)，就是排氣壓力檢測(cè)。排氣壓力檢測(cè)的原理和進(jìn)氣壓力檢測(cè)相似。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被拖到150 rpm時(shí)，對(duì)排氣出口位置的排氣壓力進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)閥門開啟與關(guān)閉位置以及閥門泄露情況等進(jìn)行計(jì)算。排氣壓力檢測(cè)重點(diǎn)是為了檢測(cè)排氣系中的排氣閥、排氣口、導(dǎo)桿、挺桿等的壓縮一致性，檢測(cè)排氣正時(shí)與閥門關(guān)閉開啟位置[3]。排氣閥與閥座泄露、閥門相位、凸輪軸相位錯(cuò)誤、氣門間隙錯(cuò)誤有關(guān)的缺陷都是主要檢測(cè)的故障。

4 高速NVH檢測(cè)與低速NVH檢測(cè)

高速 NVH檢測(cè)與低速 NVH檢測(cè)分別是在高速 1500 rpm、低速150 rpm的情況下進(jìn)行檢測(cè)，采用3個(gè)加速度傳感器分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和缸體的振動(dòng)加速度進(jìn)行檢測(cè)，采取分窗口方式對(duì)采樣數(shù)據(jù)的峰值 RMS值等進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)采取頻域分析方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。高速NVH檢測(cè)與低速NVH檢測(cè)重點(diǎn)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)被拖動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。運(yùn)動(dòng)部件清洗不干凈、旋轉(zhuǎn)部件不平衡、旋轉(zhuǎn)部件干涉、旋轉(zhuǎn)部件瞬時(shí)移位或斷裂、燃燒室異物等都是主要的檢測(cè)故障。在高速1500 rpm、低速150 rpm情況下，針對(duì)配氣機(jī)構(gòu)振動(dòng)情況采用振動(dòng)傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)[4]。采取分窗口計(jì)算方式對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值與 RMS值等進(jìn)行計(jì)算，并采取頻域分析方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這項(xiàng)檢測(cè)主要是為了檢測(cè)振動(dòng)過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)振動(dòng)，重點(diǎn)是為檢測(cè)氣門異常響動(dòng)。

5 曲軸與凸輪軸正時(shí)檢測(cè)

5.1 1缸壓縮上止點(diǎn)檢測(cè)

1缸壓縮上止點(diǎn)檢測(cè)一則是為了檢測(cè)曲軸相位信號(hào)和凸輪相位信號(hào)的齒數(shù)正常情況，當(dāng)存在異常情況時(shí)，就無(wú)法計(jì)算出1缸壓縮上止點(diǎn)的具體位置，必須立即停止接下來(lái)的檢測(cè)工作；二則是明確1缸壓縮上止點(diǎn)的具體位置，為接下來(lái)的檢測(cè)項(xiàng)目提供基準(zhǔn)。

當(dāng)伺服電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)300 rpm轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，一方面，可以采取計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相位傳感器信號(hào)與1凸輪相位傳感器信號(hào)的方式。這種方式適合用在1凸輪相位傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)，從理論上來(lái)說(shuō)，是沒(méi)有轉(zhuǎn)速限制的。但是在具體檢測(cè)中，這項(xiàng)檢測(cè)需要在進(jìn)入最高轉(zhuǎn)速之前完成，因此轉(zhuǎn)速不可以高于最高轉(zhuǎn)速；另一方面，可以采取通過(guò)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相位傳感器信號(hào)與檢測(cè)臺(tái)架1缸排氣壓力信號(hào)的方式。這種方式適合用在沒(méi)有安裝凸輪相位傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)上[5]。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，必須將排氣封堵球閥調(diào)至成封閉狀態(tài)，以此獲取準(zhǔn)確的排氣壓力信號(hào)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能超出 500 rpm，避免出現(xiàn)較高的排氣壓力。

1缸壓縮上止點(diǎn)檢測(cè)算法原理體現(xiàn)在以下三方面：首先，將凸輪相位信號(hào)最窄齒上升沿位置作為起點(diǎn)；其次，沿X軸向右檢測(cè)曲軸相位信號(hào)第一個(gè)寬齒下降沿位置下降，如果超出720°沒(méi)有檢測(cè)，就需要從0°開始進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)將這個(gè)寬齒下降沿位置定義成1缸壓縮TDC計(jì)算基本準(zhǔn)則；最后，以曲軸和凸輪軸正時(shí)關(guān)系圖為依據(jù)，以固定角度將1缸壓縮TDC計(jì)算基本準(zhǔn)則加以偏移，從而獲得1缸壓縮TDC參考點(diǎn)，并將1缸壓縮TDC參考點(diǎn)角度值寫入發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊[6]。

5.2 曲軸與凸輪軸正時(shí)關(guān)系

伺服電機(jī)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到 800rpm轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，將 1缸壓縮TDC參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)，采集發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相位信號(hào)與凸輪軸相位信號(hào)中的數(shù)據(jù)。檢測(cè)曲軸與凸輪軸正時(shí)關(guān)系正確與否、曲軸相位與凸輪軸相位的裝配和加工缺陷、曲軸相位與凸輪相位傳感器有沒(méi)有存在問(wèn)題等[7]。檢測(cè)曲軸與凸輪軸正時(shí)關(guān)系過(guò)程中，具有兩種傳感器形式：曲軸相位傳感器與凸輪相位傳感器，二者分別采用了磁感應(yīng)式與霍爾效應(yīng)式的測(cè)試原理。

對(duì)曲軸信號(hào)與凸輪信號(hào)上下降沿加以計(jì)算，可以判定出定去相位輪和凸輪相位輪裝配有沒(méi)有存在錯(cuò)齒、齒形有沒(méi)有存在加工缺陷等問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算曲軸信號(hào)和凸輪軸信號(hào)最大值、最小值、平均值以及跨度值時(shí)，來(lái)確定傳感器與安裝位置是否存在失誤等。

6 傳感器線速檢測(cè)

傳感器線速檢測(cè)主要是檢測(cè)執(zhí)行元件與感應(yīng)元件，目的是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器部分的功能性是不是正常的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速在 300rpm時(shí)，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的阻值或電容值進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)線速進(jìn)行檢測(cè)，并同期完成V領(lǐng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的靜態(tài)測(cè)試，以此來(lái)判定傳感器與線速是否存在問(wèn)題。測(cè)試的傳感器與執(zhí)行器[7]。

7 結(jié)語(yǔ)

總而言之，冷試技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)配線上的運(yùn)用，主要是利用了多個(gè)傳感器和數(shù)據(jù)處理軟件，從而讓檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，操作更加方便，在具體應(yīng)用中有效體現(xiàn)出了冷試技術(shù)的檢測(cè)周期短、無(wú)污染、成本低等優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，我國(guó)所采用的冷試技術(shù)還位于起步階段，所以，相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)冷試技術(shù)的專研，尤其是加強(qiáng)冷試臺(tái)架的研究力度，通過(guò)這種方式來(lái)保證冷試技術(shù)可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)工作起到更多的作用。