熱試技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)出廠在線檢測(cè)的重要手段，其通用性和擴(kuò)展性優(yōu)于冷試手段，但其使用成本高，并對(duì)環(huán)境造成了一定的污染。從發(fā)展和提升水平的觀點(diǎn)出發(fā)，冷試技術(shù)將是今后我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)出廠在線檢測(cè)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(dòng)機(jī)是汽車和各種機(jī)械的重要總成之一，對(duì)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(cè)均指發(fā)動(dòng)機(jī)裝配下線后的出廠熱試和冷試檢測(cè)。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(cè)試手段的不斷改進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)在線檢測(cè)技術(shù)也得到了快速發(fā)展，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，我們從長(zhǎng)期的工作實(shí)踐中總結(jié)了某些經(jīng)驗(yàn)，供大家借鑒。
概念、分類和應(yīng)用
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的在線檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外比較普遍接受的是按測(cè)試手段進(jìn)行分類，可分為熱試檢測(cè)（Hot Test）和冷試檢測(cè)（Cold Test）兩種。
1、熱試檢測(cè)
熱試檢測(cè)可理解為發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配線上裝配完畢，運(yùn)送到測(cè)試臺(tái)上，在連接水、油、電、氣后，點(diǎn)火啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，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(cè)試。
（1）按載荷狀態(tài)，可分為空載和加載兩種。對(duì)于柴油機(jī)而言，目前絕大部分為加載（負(fù)荷）試驗(yàn)（少數(shù)轎車用柴油機(jī)按各用戶的工藝要求采用空載測(cè)試），一般采用測(cè)功機(jī)為負(fù)載設(shè)備。水力和電渦流測(cè)功機(jī)為目前我國(guó)柴油機(jī)廠家較多采用的方式，設(shè)備和手段比較簡(jiǎn)單、常用；而對(duì)于汽油機(jī)而言，國(guó)外目前為空載和加載方式并舉，國(guó)內(nèi)基本上為空載試驗(yàn)，但也逐步開始引進(jìn)加載測(cè)試設(shè)備，數(shù)量很少，僅在1～2個(gè)合資公司開始嘗試，一般經(jīng)驗(yàn)的加載量不超過臺(tái)架試驗(yàn)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(yùn)轉(zhuǎn)有一定的局限性。國(guó)內(nèi)目前尚未完全開發(fā)成功與國(guó)外加載試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)相當(dāng)?shù)脑O(shè)備，德國(guó)SIEMENS公司、JW FROEHLICH公司等在這方面比較領(lǐng)先，已有應(yīng)用實(shí)例。
（2）按啟動(dòng)方式，可分為自身車用啟動(dòng)電機(jī)和外部動(dòng)力啟動(dòng)，外部動(dòng)力一般有（變頻）電機(jī)和液壓馬達(dá)等。
（3）磨合。微型車發(fā)動(dòng)機(jī)大部分均帶變速器進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)過程中有的用戶還增加了變速器換檔、機(jī)器小圓弧過渡性能等試驗(yàn)。
（4）按運(yùn)轉(zhuǎn)方式，有依設(shè)定程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和手動(dòng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)方式，相比而言，后者成本低，目前國(guó)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(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的冷卻液、燃油、壓縮空氣的供應(yīng)。機(jī)油壓力和溫度的測(cè)量以及廢氣的排放等管路的連接方式有手動(dòng)快速連接（使用或不使用快速接頭）和自動(dòng)對(duì)接方式，目前，國(guó)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(dòng)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(dòng)輸送方式，以及手推小車、電動(dòng)（或氣動(dòng)）葫蘆吊的手動(dòng)方式，同時(shí)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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)采集功能，避免數(shù)據(jù)記錄中的人為因素。同時(shí)，單機(jī)顯示的液晶觸摸屏和友好的人機(jī)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(dòng)機(jī)熱試臺(tái)測(cè)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(diǎn)，適合于不同用戶的實(shí)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(shí)間或二期工作開始時(shí)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(zhǎng)時(shí)間的開發(fā)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，最初是對(duì)進(jìn)口設(shè)備和國(guó)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(dòng)對(duì)接、交流變頻、以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線、移動(dòng)數(shù)據(jù)、組態(tài)軟件等集成技術(shù)。目前，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的試驗(yàn)裝備在國(guó)內(nèi)許多著名的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)間-轉(zhuǎn)速曲線示意圖
圖2 典型的HMI人機(jī)界面示意圖（實(shí)時(shí)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(shí)例
2、冷試檢測(cè)
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(cè)設(shè)備安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線某工位上，當(dāng)裝配中的發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)該工位時(shí)，冷試檢測(cè)設(shè)備開始自檢、連接等動(dòng)作，最后由外界交流伺服電機(jī)倒拖帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，在不點(diǎn)火的狀態(tài)下通過各傳感器采集數(shù)據(jù)，并匯集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、綜合、對(duì)比等，自動(dòng)判定冷試結(jié)果合格與否，一般最高轉(zhuǎn)速不超過3000r/min。
國(guó)外許多著名的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)公司已普遍使用冷試檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)個(gè)別汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)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(duì)同一平臺(tái)的機(jī)器適用，工作量很大。目前，國(guó)內(nèi)還沒有真正公開報(bào)道有關(guān)冷試檢測(cè)臺(tái)架研發(fā)成功的消息，德國(guó)SIEMENS公司、JW FROEHLICH公司、美國(guó)ABB公司等研制的設(shè)備在生產(chǎn)實(shí)際中已有應(yīng)用。下面就根據(jù)平時(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)，探討一下有關(guān)冷試技術(shù)的一些情況，希望對(duì)大家的工作有所幫助。
（1）冷試臺(tái)架的組成
機(jī)械部分，包括機(jī)床床身、托板上料系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)適配器的同步裝置、各種自動(dòng)封堵裝置、防護(hù)罩等；
測(cè)試和控制系統(tǒng)，包括自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(dòng)裝置等。
（2）參數(shù)測(cè)量
一般需要測(cè)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(shí)別、控制時(shí)間、曲軸變送器等，每個(gè)參數(shù)都有范圍和精度要求。具體設(shè)備中的參數(shù)測(cè)量根據(jù)實(shí)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(dòng)機(jī)的托板進(jìn)入工位，此時(shí)檢查冷試臺(tái)架的傳感器 (零-校正)；
*從移動(dòng)數(shù)據(jù)塊讀數(shù)據(jù)并按發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)調(diào)用相應(yīng)的測(cè)試程序；
*在變速箱法蘭一側(cè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊并耦合驅(qū)動(dòng)裝置；
*自動(dòng)連接裝置進(jìn)給；
*驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試過程開始；
*自動(dòng)連接裝置退回；
*發(fā)動(dòng)機(jī)松開及斷開驅(qū)動(dòng)裝置；
*將帶有發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)碼的測(cè)試結(jié)果送入檢測(cè)計(jì)算機(jī)；
*發(fā)動(dòng)機(jī)離開冷試臺(tái)架。
一個(gè)冷試臺(tái)架的測(cè)試時(shí)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(dòng)機(jī)廠若需采用冷試設(shè)備，因其發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型和平臺(tái)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(tái)架組成、過程和節(jié)拍等僅是個(gè)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(diǎn)比較
1、熱試優(yōu)缺點(diǎn)
可以真實(shí)地發(fā)映出發(fā)動(dòng)機(jī)的一定工作狀況，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)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(dòng)機(jī)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(jī)設(shè)備投資低，適合多品種、多平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的混線生產(chǎn)要求，通用性、開放性和擴(kuò)展性較好；
測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)最短的熱試時(shí)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(tái)架數(shù)量，大大提高了設(shè)備投資成本；
由于測(cè)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(cè)，且發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣、廢物排放對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
2、冷試優(yōu)缺點(diǎn)
由于測(cè)試過程中無需消耗燃油等因素，其使用成本低于熱試檢測(cè)，不存在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放對(duì)環(huán)境造成的污染；
通過發(fā)動(dòng)機(jī)低速（相對(duì)熱試而言）時(shí)高精度傳感器所采集的數(shù)據(jù)，來相對(duì)地分析加工、裝配和高速時(shí)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(dòng)機(jī)的工況，具有高度的獨(dú)立性、精確度和完善性；
雖然單機(jī)成本比熱試單機(jī)要高，但由于其測(cè)試時(shí)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，一般最高在2000～3000r/min，同時(shí)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(dòng)機(jī)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(duì)整機(jī)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(dòng)機(jī)行業(yè)整體水平的提升；
要求事先對(duì)該平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)通過大量的試驗(yàn)建立數(shù)據(jù)庫，某些資料介紹至少要10000臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)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(shí)，由于冷試過程中無燃燒、加熱等，不能檢測(cè)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(diǎn)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(cè)措施不在本文討論的范圍內(nèi)），予以保證出廠發(fā)動(dòng)機(jī)的合格要求，抽取的比例在國(guó)外的數(shù)量一般不超過10%。
結(jié)束語
熱試技術(shù)是國(guó)內(nèi)外目前發(fā)動(dòng)機(jī)出廠在線檢測(cè)的傳統(tǒng)和重要手段，其通用性和擴(kuò)展性優(yōu)于冷試手段，但其使用成本高，并對(duì)環(huán)境造成了一定的污染。
冷試技術(shù)因其測(cè)試精度高，測(cè)試時(shí)間短和使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，可極大提升發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的加工、裝配和管理水平，是目前國(guó)外較多發(fā)動(dòng)機(jī)廠對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在線測(cè)試平臺(tái)的基本要求，備受發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家的青睞。
兩種檢測(cè)技術(shù)和手段各有優(yōu)缺點(diǎn)。由于國(guó)情的限制，目前國(guó)內(nèi)仍以熱試檢測(cè)為主，個(gè)別合資企業(yè)開始使用冷試檢測(cè)；從發(fā)展和提升水平的觀點(diǎn)出發(fā)，冷試技術(shù)是今后我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)尤其是轎車發(fā)動(dòng)機(jī)出廠在線檢測(cè)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）
