發動機總成冷試技術
發動機冷測試可以盡早地發現產品生產制造中出現的一系列問題，并且試驗成本低廉，無需采用點火的方式，同時也減少了對環靜的污染。 發動機測試技術是汽車測試技術的一個重要組成部分，也是最復雜的一個部分。以前，汽車發動機制造企業在發動機總成裝配完成后都要進行數十分鐘的發動機熱試，用來檢查發動機的裝配質量。但是現在很多著名汽車公司（如美國通用、日本豐田等）生產的轎車汽油發動機的生產試驗都采用冷試驗取代熱試驗。 冷試是一種檢測發動機裝配過程中出現的錯誤的方法。一般在發動機裝配線末端進行，查找生產中可能出現的裝配錯誤或零件缺陷。發動機采用冷試驗的目的是在發動機裝配線最后對發動機制造和裝配質量進行驗證測試，能較早地發現零件缺陷或錯誤的裝配，避免有缺陷的產品流轉出發動機工廠，以降低返修成本，改進裝配質量。發動機在冷試過程中，其本身并不供油燃燒，而是使用電動馬達拖動待測試發動機。電動馬達根據不同的測試要求自動控制轉速，發動機運轉過程中由傳感器收集各種測試數據。發動機冷試的時間根據測試規范而定，一般只有幾分鐘。發動機冷試試驗臺見圖1。
圖1 冷試臺架樣例
冷試驗的優缺點及范圍 相比傳統的熱試系統，冷試有如下優點： 1．冷試能較早地發現缺陷或錯誤裝配的零件而使廢品率減少，從而更好地保證發動機質量。 2．同傳統熱試數據相比，測試節拍更短，成本、投資更低廉。測試不需要冷卻液和燃油，且沒有廢氣產生。 但是冷試也存在不足： 1．冷試的試驗時間較短，使發動機穩定工作時間太短，易發生錯誤警告。 2．沒有燃燒過程、無熱量和壓力產生。冷試不能檢測同熱循環有關的缺陷。 對于不同的發動機測試要求，冷試的測試項目也會有所不同。一般的發動機測試項目包括轉動扭矩（可以檢測出活塞有缺陷、進排氣門泄漏、火花塞缺失、活塞環缺失等問題）、起動扭矩（可以檢測出發動機是否存在卡住而無法轉動等現象）、進氣壓力（可以檢測出氣門正時、氣門/氣門彈簧/挺柱缺失、進氣門泄漏、氣門是否彎曲等問題）、排氣壓力（可以檢測出氣門正時、氣門/氣門彈簧/挺柱缺失、排氣門泄漏、氣門是否彎曲等問題）、機油壓力（可以檢測出機油泵缺陷、發動機內油路堵塞、軸瓦缺失等問題）、點火測試（可以檢測出線圈和連接點是否連接完好、火花塞電極間隙是否存在問題、點火模塊問題）、NVH（噪聲/震動/舒適性）測試（可以檢測出連桿軸瓦缺失或型號錯誤、推桿型號或尺寸錯誤、火花塞松動、缸孔粗糙等問題）等。需要特別注意的是，在冷試開始時，如果機油壓力不正常或者起動扭矩太高，應該中止發動機測試，否則發動機會損壞；而且必須把所出現的問題解決后才能再次進行冷試。 發動機冷試驗有自動測試系統和半自動測試系統兩種。自動測試系統是在發動機冷試開始前，設備自動將各種管路連接到發動機上；而半自動測試系統是在發動機冷試開始前，由人工將各種管路連接到發動機上，然后進行測試。根據不同的測試要求，發動機在進入冷試工位時的狀態是不相同的，如是否需要在冷試時安裝連接線束、是否需要安裝進氣管、是否需要安裝排氣管等。對于冷試臺，必須定期對各種傳感器進行標定，以保證冷試臺測試出來的結果是準確的。 冷試系統的工作過程 普通冷試系統是這樣工作的：發動機在進入測試工位前，添加足量的機油；發動機連同托盤到達冷試工位，讀取托盤上的信息，安裝好各種連接管路；冷試工位的PLC將發動機的編號輸入到測試臺架電腦，創建一份針對該發動機的測試文件；冷試臺驅動各封堵頭和夾緊單元把發動機封堵和夾緊后，通過一個連接著發動機飛輪的裝置連接到一個交流伺服電動馬達上；測試工位啟動所有的測試傳感器，電動馬達拖動待測試發動機運轉；在發動機不燃燒的狀態下按照測試要求進行各種測量。發動機的測試循環是自動控制的。測試計算機在整個測試過程中收集數據，通過專用的算法來處理并和固定的極限比較。測試結束后，測試工位把一個通過/失敗的結果傳輸給托盤，各封堵頭和夾緊單元回位并且釋放發動機。 在測試過程中，測試工位上的電腦根據測試規范自動控制發動機在不同的速度和條件下進行測試。在測試期間，各個傳感器收集發動機運轉過程中的實時模擬信號，數據以波形的形式記錄、分析、存儲和使用。冷試計算機將收集的數據同預設的極限值進行比較，來判定測試發動機是否通過/未通過該冷試工位。測試的波形和結果在每次測試之后進行存儲。技術人員可以通過網絡把測試數據從單一工位上傳至到服務器。所有工位的數據都上傳至同一服務器存檔，以備未來調用。發動機所有的測試參數都合格后才能認定為發動機通過測試工位。如果測試發動機沒有缺陷，任何信號的波形和預設的極限值都很類似并都處于合格范圍；如果存在缺陷，觀察到的數據將顯示異常，數據和波形將發生改變。有問題的發動機在離開發動機廠之前必須返修好。發動機測試結果波形見圖2。
圖2 測試結果波形樣例
在發動機制造企業一般都設有專門的測試工程師。測試工程師應該根據測試要求和設備供應商一起設計冷試臺架、安裝和調試設備。通常情況下，測試工程師需要把可能出現的問題做一個列表，根據列表故意制造有缺陷的發動機，并把它們拿來做冷試。在冷試過程中記錄和分析波形，對波形所對應的缺陷類型、數值、特征進行歸類。各個測試參數的極限值應該圍繞這些數值建立，這樣有利于發現問題并能更好地設置各參數的極限值。需要注意的是，這是一個持續的過程，各個參數的極限值需要不斷地修正直到穩定。裝配零件的變化或設備的老化都可能要求重新去考慮和定義測試參數的極限值；而且如果不合格發動機的數量突然增加，測試工程師就需要去查找問題的根源，及時調整設備，保持設備的穩定性和準確性。測試工程師需要對產品和零件的變更及時作出反應，需要了解變更對波形的影響，并提前采取措施，減少生產中批量發動機不合格情況的出現。 另外，環境變化可能會在各個方面影響測試參數，如發動機的機油溫度變化會影響到測試結果。雖然現在很多測試軟件內置了自我補償程序，但是都有一定的補償范圍，測試工程師需要關注測試環境的變化，及時采取措施。 結語 現在越來越多的發動機制造企業都在向以采用冷試技術來代替發動機熱測試的方向發展，強調在發動機工廠生產過程中的在線檢測，改進裝配技術，控制裝配質量，避免不合格產品流出工廠。這也是當今世界各國汽車發動機生產試驗的一種新潮流和發展趨勢。
