熱試技術(shù)是目前國內(nèi)外發(fā)動機出廠在線檢測的重要手段，其通用性和擴展性優(yōu)于冷試手段，但其使用成本高，并對環(huán)境造成了一定的污染。從發(fā)展和提升水平的觀點出發(fā)，冷試技術(shù)將是今后我國發(fā)動機出廠在線檢測的重要手段，它可進(jìn)一步提升生產(chǎn)過程的管理，節(jié)約成本。
眾所周知，發(fā)動機是汽車和各種機械的重要總成之一，對其加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢查成了現(xiàn)代化工廠精益生產(chǎn)和目標(biāo)管理的重要環(huán)節(jié)。本文所討論的在線檢測均指發(fā)動機裝配下線后的出廠熱試和冷試檢測。隨著電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和基礎(chǔ)測試手段的不斷改進(jìn)，發(fā)動機在線檢測技術(shù)也得到了快速發(fā)展，目前還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，我們從長期的工作實踐中總結(jié)了某些經(jīng)驗，供大家借鑒。
概念、分類和應(yīng)用
對于發(fā)動機的在線檢測，國內(nèi)外比較普遍接受的是按測試手段進(jìn)行分類，可分為熱試檢測（Hot Test）和冷試檢測（Cold Test）兩種。
1、熱試檢測
熱試檢測可理解為發(fā)動機在裝配線上裝配完畢，運送到測試臺上，在連接水、油、電、氣后，點火啟動發(fā)動機，在熱力狀態(tài)下按工藝要求完成各轉(zhuǎn)速或負(fù)荷工況下的測試。
（1）按載荷狀態(tài)，可分為空載和加載兩種。對于柴油機而言，目前絕大部分為加載（負(fù)荷）試驗（少數(shù)轎車用柴油機按各用戶的工藝要求采用空載測試），一般采用測功機為負(fù)載設(shè)備。水力和電渦流測功機為目前我國柴油機廠家較多采用的方式，設(shè)備和手段比較簡單、常用；而對于汽油機而言，國外目前為空載和加載方式并舉，國內(nèi)基本上為空載試驗，但也逐步開始引進(jìn)加載測試設(shè)備，數(shù)量很少，僅在1～2個合資公司開始嘗試，一般經(jīng)驗的加載量不超過臺架試驗滿載的1/3。某些文獻(xiàn)中把熱試的概念片面地理解為一定負(fù)荷的加載運轉(zhuǎn)有一定的局限性。國內(nèi)目前尚未完全開發(fā)成功與國外加載試驗臺技術(shù)相當(dāng)?shù)脑O(shè)備，德國SIEMENS公司、JW FROEHLICH公司等在這方面比較領(lǐng)先，已有應(yīng)用實例。
（2）按啟動方式，可分為自身車用啟動電機和外部動力啟動，外部動力一般有（變頻）電機和液壓馬達(dá)等。
（3）磨合。微型車發(fā)動機大部分均帶變速器進(jìn)行測試，試驗過程中有的用戶還增加了變速器換檔、機器小圓弧過渡性能等試驗。
（4）按運轉(zhuǎn)方式，有依設(shè)定程序自動運轉(zhuǎn)和手動控制運轉(zhuǎn)方式，相比而言，后者成本低，目前國內(nèi)大部分采用此種方式。
（5）按外部公用系統(tǒng)的連接和供應(yīng)方式，這里一般指的是發(fā)動機進(jìn)行正常運轉(zhuǎn)所必需的冷卻液、燃油、壓縮空氣的供應(yīng)。機油壓力和溫度的測量以及廢氣的排放等管路的連接方式有手動快速連接（使用或不使用快速接頭）和自動對接方式，目前，國內(nèi)外以前者居多。冷卻液、燃油的供應(yīng)方式以閉環(huán)方式居多。從使用效果、節(jié)約成本和維修方便角度而言，采用帶快速接頭的手動快速連接方式較佳。
（6）按物流方式，有空中懸掛鏈、地面輥道（直輥、橫輥）的自動輸送方式，以及手推小車、電動（或氣動）葫蘆吊的手動方式，同時也有這兩者相結(jié)合的方式。
（7）按數(shù)據(jù)采集方式，目前人工采集和自動采集這兩種方式都在普遍使用。但從規(guī)模生產(chǎn)管理出發(fā)，必須具有自動數(shù)據(jù)采集功能，避免數(shù)據(jù)記錄中的人為因素。同時，單機顯示的液晶觸摸屏和友好的人機界面交換方式已被大家普遍接受。
（8）按燃料供給方式，有供應(yīng)汽油、柴油、LPG、CNG等單燃料形式，以及雙燃料形式和燃料電池發(fā)動機熱試臺測試系統(tǒng)等。
（9）按布置方式，有單工位、雙工位方式，集裝箱式系統(tǒng)集成等。
以上幾種方式各有特點，適合于不同用戶的實際需要。我們認(rèn)為具體采用何種方式或手段，還是應(yīng)從用戶的自身需求出發(fā)，沒有必要盲目地追求高配置，一般可預(yù)留接口空間，待使用一段時間或二期工作開始時再增加某些功能和配置，這樣有利于快速收回投資，真正符合企業(yè)的發(fā)展規(guī)律。
在熱試方面，我們進(jìn)行了較長時間的開發(fā)和實際生產(chǎn)應(yīng)用，最初是對進(jìn)口設(shè)備和國外技術(shù)進(jìn)行消化吸收，然后自主開發(fā)，發(fā)展到目前的具有自動對接、交流變頻、以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線、移動數(shù)據(jù)、組態(tài)軟件等集成技術(shù)。目前，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的試驗裝備在國內(nèi)許多著名的汽車發(fā)動機生產(chǎn)廠的使用效果良好，成效顯著。這方面的典型圖例見圖1～圖4。
圖1 典型的時間-轉(zhuǎn)速曲線示意圖
圖2 典型的HMI人機界面示意圖（實時數(shù)據(jù)采集顯示）
圖3 典型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)示意圖
圖4 自行開發(fā)的裝備的生產(chǎn)應(yīng)用實例
2、冷試檢測
冷試技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展起來的新技術(shù)。冷試檢測設(shè)備安裝在發(fā)動機裝配線某工位上，當(dāng)裝配中的發(fā)動機到達(dá)該工位時，冷試檢測設(shè)備開始自檢、連接等動作，最后由外界交流伺服電機倒拖帶動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)，在不點火的狀態(tài)下通過各傳感器采集數(shù)據(jù)，并匯集到計算機中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、綜合、對比等，自動判定冷試結(jié)果合格與否，一般最高轉(zhuǎn)速不超過3000r/min。
國外許多著名的汽車發(fā)動機公司已普遍使用冷試檢測，目前國內(nèi)個別汽車發(fā)動機廠家也開始引進(jìn)和使用該技術(shù)和裝備，冷試技術(shù)和裝備有望在國內(nèi)流行。由于冷試技術(shù)需要事先做大量的數(shù)據(jù)收集和分析，開發(fā)成專門的數(shù)據(jù)庫，而且數(shù)據(jù)庫一般對同一平臺的機器適用，工作量很大。目前，國內(nèi)還沒有真正公開報道有關(guān)冷試檢測臺架研發(fā)成功的消息，德國SIEMENS公司、JW FROEHLICH公司、美國ABB公司等研制的設(shè)備在生產(chǎn)實際中已有應(yīng)用。下面就根據(jù)平時的工作經(jīng)驗，探討一下有關(guān)冷試技術(shù)的一些情況，希望對大家的工作有所幫助。
（1）冷試臺架的組成
機械部分，包括機床床身、托板上料系統(tǒng)、發(fā)動機夾緊裝置、驅(qū)動裝置、驅(qū)動適配器的同步裝置、各種自動封堵裝置、防護罩等；
測試和控制系統(tǒng)，包括自動零-校正、常規(guī)電氣配置、傳感器系統(tǒng)、可編程序控制器系統(tǒng)、面板操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)（硬件和軟件）、安全系統(tǒng)等；
公用輔助系統(tǒng)，包括液壓裝置和氣動裝置等。
（2）參數(shù)測量
一般需要測量轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)角變送器、扭矩、油壓、油溫、進(jìn)氣壓力、排氣壓力、氣缸1的OT-識別、控制時間、曲軸變送器等，每個參數(shù)都有范圍和精度要求。具體設(shè)備中的參數(shù)測量根據(jù)實際情況還有很多增加。
（3）基本過程和節(jié)拍基本過程：
*帶著發(fā)動機的托板進(jìn)入工位，此時檢查冷試臺架的傳感器 (零-校正)；
*從移動數(shù)據(jù)塊讀數(shù)據(jù)并按發(fā)動機型號調(diào)用相應(yīng)的測試程序；
*在變速箱法蘭一側(cè)對發(fā)動機夾緊并耦合驅(qū)動裝置；
*自動連接裝置進(jìn)給；
*驅(qū)動發(fā)動機測試過程開始；
*自動連接裝置退回；
*發(fā)動機松開及斷開驅(qū)動裝置；
*將帶有發(fā)動機號碼的測試結(jié)果送入檢測計算機；
*發(fā)動機離開冷試臺架。
一個冷試臺架的測試時間一般在100s左右，最短的甚至在65s左右。需要特別說明的是，各發(fā)動機廠若需采用冷試設(shè)備，因其發(fā)動機機型和平臺的不同而在數(shù)據(jù)處理和分析方面有很大的不同，上面所講述的冷試臺架組成、過程和節(jié)拍等僅是個例，但具有了基本的內(nèi)容。
圖5 生產(chǎn)應(yīng)用示例
熱試、冷試的優(yōu)缺點比較
1、熱試優(yōu)缺點
可以真實地發(fā)映出發(fā)動機的一定工作狀況，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中的某些問題；
通過熱試的過程，降低零件表面粗糙度，側(cè)面地分析發(fā)動機的裝配狀況，從而為提高各部件的裝配質(zhì)量提供這方面的依據(jù)；
單機設(shè)備投資低，適合多品種、多平臺發(fā)動機的混線生產(chǎn)要求，通用性、開放性和擴展性較好；
測試時間長，國內(nèi)最短的熱試時間為5～8min，一般控制在10～20min，極端的情況要求超過30min，若需保證同樣的生產(chǎn)節(jié)拍，必須增加臺架數(shù)量，大大提高了設(shè)備投資成本；
由于測試過程中需消耗大量的燃油、水、電、氣等原料，其使用成本遠(yuǎn)高于冷試檢測，且發(fā)動機的廢氣、廢物排放對環(huán)境造成一定的污染。
2、冷試優(yōu)缺點
由于測試過程中無需消耗燃油等因素，其使用成本低于熱試檢測，不存在發(fā)動機的廢氣排放對環(huán)境造成的污染；
通過發(fā)動機低速（相對熱試而言）時高精度傳感器所采集的數(shù)據(jù)，來相對地分析加工、裝配和高速時可能存在的問題；
通過高精度的儀器和大量傳感器來捕捉發(fā)動機的工況，具有高度的獨立性、精確度和完善性；
雖然單機成本比熱試單機要高，但由于其測試時間極短、原料消耗少，故使用成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱試；
冷試中發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低，一般最高在2000～3000r/min，同時溫度也低，故其安全性高于熱試設(shè)備；
不足之處是它要求發(fā)動機零部件的加工質(zhì)量、裝配質(zhì)量必須達(dá)到一定的精度要求，對整機廠和零部件企業(yè)的相關(guān)加工、裝配和生產(chǎn)管理提出了更高的要求，這有利于發(fā)動機行業(yè)整體水平的提升；
要求事先對該平臺的發(fā)動機的相關(guān)參數(shù)通過大量的試驗建立數(shù)據(jù)庫，某些資料介紹至少要10000臺次發(fā)動機的測試參數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這就需要進(jìn)行大量和細(xì)致的工作；
同時，由于冷試過程中無燃燒、加熱等，不能檢測熱力循環(huán)中相關(guān)的缺陷，一般在全部裝配完成后，采取裝車點火或抽取一定比例進(jìn)行空載熱試的方法（質(zhì)量保證部門專門的抽取檢測措施不在本文討論的范圍內(nèi)），予以保證出廠發(fā)動機的合格要求，抽取的比例在國外的數(shù)量一般不超過10%。
結(jié)束語
熱試技術(shù)是國內(nèi)外目前發(fā)動機出廠在線檢測的傳統(tǒng)和重要手段，其通用性和擴展性優(yōu)于冷試手段，但其使用成本高，并對環(huán)境造成了一定的污染。
冷試技術(shù)因其測試精度高，測試時間短和使用成本低等優(yōu)點，可極大提升發(fā)動機行業(yè)的加工、裝配和管理水平，是目前國外較多發(fā)動機廠對發(fā)動機在線測試平臺的基本要求，備受發(fā)動機生產(chǎn)廠家的青睞。
兩種檢測技術(shù)和手段各有優(yōu)缺點。由于國情的限制，目前國內(nèi)仍以熱試檢測為主，個別合資企業(yè)開始使用冷試檢測；從發(fā)展和提升水平的觀點出發(fā)，冷試技術(shù)是今后我國發(fā)動機行業(yè)尤其是轎車發(fā)動機出廠在線檢測的重要手段，把兩者合理地結(jié)合起來是今后發(fā)展和努力的方向。
（轉(zhuǎn)載）
