郭 鵾

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330000）

前言

當(dāng)前，在線檢測是發(fā)動機(jī)裝配過程中做好出廠檢測工作的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。檢測發(fā)動機(jī)性能主要采用一種基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行的熱試測試方式，但是這種常規(guī)手段存在著耗時長、成本高，以及具有污染等不足。隨著近些年來科技的發(fā)展，衍生了冷試技術(shù)這種全新的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)配檢測技術(shù)。其使得發(fā)動機(jī)裝配檢測技術(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

機(jī)油壓力檢測不僅對于發(fā)動機(jī)裝配生產(chǎn)線而言，是一線重要檢測，其同時也是發(fā)動機(jī)冷試過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在高速1500rpm、低速300rpm情況下，對主油道內(nèi)的壓力分別進(jìn)行測試，所采集到的數(shù)據(jù)再進(jìn)行時域與頻域分析。進(jìn)行機(jī)油壓檢測主要是為了檢測機(jī)油卸壓閥功能和潤滑油問題，機(jī)油齒輪問題、機(jī)油卸壓閥問題、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)。在測試高速與低速機(jī)油壓力時，機(jī)油油溫將會是對機(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)動機(jī)內(nèi)部油壓相關(guān)，油溫會在一定程度上影響到油壓。正因如此，就需要在將所檢測的機(jī)油壓力與限定值進(jìn)行比較過程中，根據(jù)機(jī)油溫度來調(diào)整機(jī)油壓力。

2 扭矩檢測

冷試技術(shù)檢測發(fā)動機(jī)的驅(qū)動扭矩的主要方式，就是在冷試臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)電動驅(qū)動軸上安裝一個扭矩傳感器。由于電機(jī)和發(fā)動機(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)動機(jī)的扭矩數(shù)值就能這個變化過程采集到。假如因?yàn)槭芩欧姍C(jī)帶動而使得發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)到150rpm，驅(qū)動軸上安裝的傳感器就可以檢測到伺服電機(jī)帶動發(fā)動機(jī)時所需的扭矩，這個扭矩目的在于減少發(fā)動機(jī)氣缸中空氣做功與運(yùn)動件靜摩擦所需的扭矩[2]。通過分析發(fā)動機(jī)的扭矩啟動的測試曲線，就能知道發(fā)動機(jī)啟動情況是否正常。扭矩檢測主要是為檢測發(fā)動機(jī)是否存在運(yùn)動部件干涉的軸彎曲及曲軸卡死等問題。一旦沒有通過這項(xiàng)檢測，就應(yīng)該即刻停止發(fā)動機(jī)的冷試檢測。

3 進(jìn)氣真空度及排氣壓力檢測

進(jìn)氣真空檢測重點(diǎn)在于檢測進(jìn)氣壓力，是通過對安裝在進(jìn)氣側(cè)的壓力傳感器進(jìn)行檢測，從而對進(jìn)氣壓力的變化進(jìn)行檢測。當(dāng)發(fā)動機(jī)被拖動至300 rpm時，檢測進(jìn)氣歧管入口位置的真空度，對進(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)行計算。這項(xiàng)檢測主要是為了檢測進(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，檢測進(jìn)氣正時、進(jìn)氣閥門關(guān)閉與開啟位置。進(jìn)氣閥與閥座泄露、凸輪軸相位錯誤、氣門間隙錯誤、閥門相位有關(guān)的缺陷等都是主要的檢測故障。

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

4 高速NVH檢測與低速NVH檢測

高速 NVH檢測與低速 NVH檢測分別是在高速 1500 rpm、低速150 rpm的情況下進(jìn)行檢測，采用3個加速度傳感器分別對發(fā)動機(jī)缸蓋和缸體的振動加速度進(jìn)行檢測，采取分窗口方式對采樣數(shù)據(jù)的峰值 RMS值等進(jìn)行計算，同時采取頻域分析方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。高速NVH檢測與低速NVH檢測重點(diǎn)是對發(fā)動機(jī)被拖動過程當(dāng)中的振動強(qiáng)度進(jìn)行檢測。運(yùn)動部件清洗不干凈、旋轉(zhuǎn)部件不平衡、旋轉(zhuǎn)部件干涉、旋轉(zhuǎn)部件瞬時移位或斷裂、燃燒室異物等都是主要的檢測故障。在高速1500 rpm、低速150 rpm情況下，針對配氣機(jī)構(gòu)振動情況采用振動傳感器來進(jìn)行檢測[4]。采取分窗口計算方式對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值與 RMS值等進(jìn)行計算，并采取頻域分析方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這項(xiàng)檢測主要是為了檢測振動過程中的發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)振動，重點(diǎn)是為檢測氣門異常響動。

5 曲軸與凸輪軸正時檢測

5.1 1缸壓縮上止點(diǎn)檢測

1缸壓縮上止點(diǎn)檢測一則是為了檢測曲軸相位信號和凸輪相位信號的齒數(shù)正常情況，當(dāng)存在異常情況時，就無法計算出1缸壓縮上止點(diǎn)的具體位置，必須立即停止接下來的檢測工作；二則是明確1缸壓縮上止點(diǎn)的具體位置，為接下來的檢測項(xiàng)目提供基準(zhǔn)。

當(dāng)伺服電機(jī)拖動發(fā)動機(jī)300 rpm轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，一方面，可以采取計算機(jī)發(fā)動機(jī)曲軸相位傳感器信號與1凸輪相位傳感器信號的方式。這種方式適合用在1凸輪相位傳感器的發(fā)動機(jī)，從理論上來說，是沒有轉(zhuǎn)速限制的。但是在具體檢測中，這項(xiàng)檢測需要在進(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，可以采取通過計算發(fā)動機(jī)曲軸相位傳感器信號與檢測臺架1缸排氣壓力信號的方式。這種方式適合用在沒有安裝凸輪相位傳感器的發(fā)動機(jī)上[5]。在進(jìn)行檢測時，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，同時發(fā)動機(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)檢測算法原理體現(xiàn)在以下三方面：首先，將凸輪相位信號最窄齒上升沿位置作為起點(diǎn)；其次，沿X軸向右檢測曲軸相位信號第一個寬齒下降沿位置下降，如果超出720°沒有檢測，就需要從0°開始進(jìn)行檢測，同時將這個寬齒下降沿位置定義成1缸壓縮TDC計算基本準(zhǔn)則；最后，以曲軸和凸輪軸正時關(guān)系圖為依據(jù)，以固定角度將1缸壓縮TDC計算基本準(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)動機(jī)控制模塊[6]。

5.2 曲軸與凸輪軸正時關(guān)系

伺服電機(jī)拖動發(fā)動機(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)動機(jī)曲軸相位信號與凸輪軸相位信號中的數(shù)據(jù)。檢測曲軸與凸輪軸正時關(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有存在問題等[7]。檢測曲軸與凸輪軸正時關(guān)系過程中，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)式的測試原理。

對曲軸信號與凸輪信號上下降沿加以計算，可以判定出定去相位輪和凸輪相位輪裝配有沒有存在錯齒、齒形有沒有存在加工缺陷等問題。通過計算曲軸信號和凸輪軸信號最大值、最小值、平均值以及跨度值時，來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

傳感器線速檢測主要是檢測執(zhí)行元件與感應(yīng)元件，目的是檢測發(fā)動機(jī)傳感器部分的功能性是不是正常的。當(dāng)發(fā)動機(jī)拖動轉(zhuǎn)速在 300rpm時，通過對發(fā)動機(jī)傳感器的阻值或電容值進(jìn)行檢測，來對發(fā)動機(jī)線速進(jìn)行檢測，并同期完成V領(lǐng)對發(fā)動機(jī)傳感器的靜態(tài)測試，以此來判定傳感器與線速是否存在問題。測試的傳感器與執(zhí)行器[7]。

7 結(jié)語

總而言之，冷試技術(shù)在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)配線上的運(yùn)用，主要是利用了多個傳感器和數(shù)據(jù)處理軟件，從而讓檢測結(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)的檢測周期短、無污染、成本低等優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，我國所采用的冷試技術(shù)還位于起步階段，所以，相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對冷試技術(shù)的專研，尤其是加強(qiáng)冷試臺架的研究力度，通過這種方式來保證冷試技術(shù)可以對發(fā)動機(jī)檢測工作起到更多的作用。