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许永松

[摘 要]发动机冷试作为一种新型的发动机在线检测技术，由于其测试时间短，使用成本低，排放污染物少，环保等特点，被广泛运用到汽车发动机装配生产过程中。

[关键词]汽车发动机；冷试技术；应用

中图分类号：TM122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0364-01

1 冷试概述

1.1 概念

冷试是一种检测总装流程错误及发动机零件缺陷的方法，使用交流伺服电机通过连接设备与发动机的飞轮相连接，在计算机控制下以不同的转速拖动被测试发动机，在发动机不喷油，不燃烧的情况下使用传感器收集各种数据，测试台软件通过专门的测试算法对采集数据进行处理，并将处理结果与指定的限定值比较，从而对发动机的装配质量进行判定。冷试能提前发现装配过程中的质量问题和零部件缺陷，把缺陷控制在生产线内，从而达到提升发动机产品质量的目的。

1.2 试验原理

发动机在冷试过程中不喷油，不对外做功，但是发动机同样具有进气、压缩、做功和排气四个冲程，并且循环往复。在此过程中，通过收集传感器信号产生的波形图对发动机的点火、相位、扭矩、振动、油压、进气和排气等性能进行综合性测试。之所以能诊断出发动机故障，主要是运用了故障映像（Mapping）技术，其原理可简单概括为以下几点：①针对同一型号发动机，假设设计和制造均没有误差，它们之间就有共同的“信号特征”，即发动机在测试过程所采集的各项参数均为合格范围内。②对大量已知合格发动机进行测试，所采集的特性参数处于一定范围内，依据此范围通过计算6σ确定测试的基准。③假设某台发动机进行冷试测试，其所采集的特性参数与测试确定的基准出现明显偏差，则可判定该发动机存在故障或缺陷。

1.3 发动机冷试的发展背景

在上个世纪九十年代，随着人们对劳动效率、生产成本和生产环境的日益关注，传统的发动机热试技术已经无法满足现代化的生产需求；于是，一种高效、节能、环保的测试手段-发动机冷试技术，应运而生。早在1993年，以英国为基地的卢卡斯组装的试验系统（LucasAssemblyTestSystem）公司在德国科隆市的KHD发送机工厂安装一套设备，其中包括两个完全自动化的ACT/VIP（先进的冷试验/过程中的检验）系统。其中一套系统立即就进行了生产，用于DeutzMotor公司额定产量为70000台的1012和1013系列4缸和6缸发动机（工作容积为3--7L/缸）的冷试验。而后美国的GM公司和克來斯勒（Chrysler）公司己经进行了大量的汽油机冷态试验方面的工作，并均己在他们的各自工厂安装了冷试试验设备，用来检验发动机的部件，以取代热试试验。

当时，卢卡斯组装的试验系统公司欧洲地区负责人PeterSmallwood就曾经指出，先进的冷试检验开始于发动机研制阶段，以取代耗费大量工时的热试检验。但是，它的真正前景可能是在生产当中，它将被编入生产线，或用在将信息反馈到生产线中的相关点的最后试验。

近几年来，冷试技术发展迅速，国外许多著名的汽车发动机公司都在大力研究、开发和使用，并且己经被应用到发动机装配生产线中。如德国的Siemens公司、JohannA.Krause公司、JWFroehlich公司，美国的GM公司、ABB公司、ATW和Chrysler公司，英国的LucasAssemblyTestSystem公司，日本Daifuku公司以及奥地利的AVL公司等，都在大力研究冷试技术、开发冷试检验设备，并且己经在生产实践中得到了应用。

2 汽车发动机冷试技术的具体应用

2.1 机械性能测试

汽车发动机测试中应用冷试技术对发动机的机械性能进行测试时，首先需要进行脱离钮矩测试，主要目的在于保证发动机内部的各个零件之间能够形成有效的整合，避免在组合方面出现问题。其次，必须要进行燃油轨测试，测试过程中需要对燃油喷嘴进行控制，并且根据具体的情况进行开关，在此基础上对燃油喷嘴检测的开启实践以及压缩空气状况进行分析（图1）。

第三，汽车发动机机械性能测试中需要进行进气真空度测试。检测过程中密封面需要与发动机进气歧管连接，另一侧为电磁阀控制气路的走向，用过压力传感器的作用将整个气路畅通，并且采用电磁阀控制阀门在其开启状态时向发动机正常进气。检测时若电磁阀控制阀门关闭，则气体一般会经过消声器积攒到一定流量后方进入到发动机，而后再继续进行检测（图2）。

此外，扭矩测试测试亦是机械性能测试的内容之一，其通过布置在发动机与伺服电机之间能够利用传感器对驱动轴的力矩进行测试，有利于控制运转扭矩出现的严重超载危险问题。

2.2 传感器测试

汽车发动机在启动并且运行滞后，其中的ECU模块便会在整车的ECU系统上运行，此时为了保证整车运行的安全性必须要保证汽车发动机的内部结构与传感器之间具有良好的协调运行关系。就传感器而言，需要在其上添加反馈信号线，通过冷试技术在测试的过程中对传感器的有效运行性进行检测与验证，以便保证其能够对数据形成反馈信号，并且能够进行顺畅的信号传输。

2.3 机油温度补偿测试

机油温度补偿中冷试技术人员需要积极的应用红外非接触式温度传感器或者热电偶式温度传感器对机油温度的检测进行完善。一般情况下，机油压力的修正算法需要采用经验补偿公式，即Pcorr（t）=Pbase-f（t）+Pmeas进行计算，该公式中t代表机油温度，Pcorr代表校准机油压力，Pbase代表标准温度时的基准油压，Pmeas则代表实际测量的机油压力，f（t）表示整个补偿公式。应用冷试技术对汽车发动机机油温度补偿进行测试时，大量合格的发动机试验将能够获得比较准确的多组机油压力与机油温度数据，在拟合计算的情况下能够得出发动机油温补偿的具体情况，便于对发动机组装与生产质量进行明确和控制。

3 结语

现阶段，国内冷试技术仍旧处于起步阶段，各汽车生产厂商多进口国外设备，较为常用的有美国的ABB、GM，德国的Siemens、JohannA.Kraus，英国的LucasAssembly&TestSystem等，下一步，我们应该加大该领域的研发投入，并加快对冷试技术应用的研究与分析，促进整个汽车发动机制造领域的进步。

参考文献

[1] 段明皞.发动机冷试试验台测试诊断系统研究[D].机械科学研究总院，2009.

[2] 李鹤翔.长缸冷试技术在发动机生产上的应用[D].吉林大学，2008.

[3] 林巨广，许华，任永强，朱振东.发动机冷试关键技术的研究[J].机械设计与制造，2012，01：131-133.