[科普中國(guó)]-冷流測(cè)試

發(fā)動(dòng)機(jī)冷測(cè)試試驗(yàn)原理

發(fā)動(dòng)機(jī)冷測(cè)試試驗(yàn)是用來(lái)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)裝配質(zhì)量的一種方法。當(dāng)采用冷測(cè)試技術(shù)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要燃料來(lái)運(yùn)行，也不需要冷卻液進(jìn)行冷卻。被測(cè)試的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入測(cè)試臺(tái)，通過(guò)氣缸或液壓缸夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、排氣口，同時(shí)通過(guò)專用機(jī)油壓力適配器連接到設(shè)備上，用抱爪或其他夾緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪或適配器，測(cè)試臺(tái)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以不同的速度旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口、出氣口、夾緊機(jī)構(gòu)的扭矩傳感器以及主油道出口的壓力傳感器上采集數(shù)據(jù)，采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)試臺(tái)專用軟件進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果與測(cè)試臺(tái)已設(shè)定好的極限值進(jìn)行比較，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否被正確裝配。

另外，設(shè)備通過(guò)測(cè)試程序?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)上相關(guān)傳感器發(fā)送執(zhí)行操作的指令，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)各種傳感器及執(zhí)行器也通過(guò)CAN-Line或K-Line將反饋信號(hào)反饋給測(cè)試臺(tái)，測(cè)試臺(tái)軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)反饋的各種信息進(jìn)行一系列的分析比較，最終確定發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器及執(zhí)行器是否正常工作。1

發(fā)動(dòng)機(jī)冷測(cè)試試驗(yàn)中的機(jī)械性能測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)冷測(cè)試試驗(yàn)中的機(jī)械性能測(cè)試，主要有扭矩測(cè)試（包括脫離扭矩、運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩、監(jiān)控扭矩等）、進(jìn)氣真空度測(cè)試、排氣壓力測(cè)試、機(jī)油壓力測(cè)試、正時(shí)機(jī)構(gòu)測(cè)試等。

脫離扭矩測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)到開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間所產(chǎn)生的扭矩，稱為脫離扭矩。脫離扭矩的檢測(cè)主要是為了確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各運(yùn)動(dòng)部件之間的配合是否有缺陷，例如軸瓦漏裝、活塞錯(cuò)裝等。如果脫離扭矩過(guò)高，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行并報(bào)警，要求操作人員檢測(cè)故障所在并解決，以避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)造成發(fā)動(dòng)機(jī)不可逆轉(zhuǎn)的損壞，降低生產(chǎn)報(bào)廢成本。1

燃油軌檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)在出廠前都會(huì)進(jìn)行一系列嚴(yán)格的測(cè)試以確保其質(zhì)量，但在運(yùn)輸及裝配過(guò)程中，不可避免的會(huì)有一定比率的磕碰及其他損傷情況，故有必要在冷測(cè)試中對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

一般對(duì)燃油軌的檢測(cè)方式是，向燃油軌內(nèi)通入相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)時(shí)汽油壓力的壓縮空氣，然后由測(cè)試程序控制燃油噴嘴逐個(gè)開(kāi)啟、關(guān)閉，通過(guò)檢測(cè)燃油噴嘴的開(kāi)啟時(shí)間及壓縮空氣的壓降情況，來(lái)確定燃油軌的零件及裝配質(zhì)量。見(jiàn)圖1。1

進(jìn)氣真空度測(cè)試通過(guò)安裝在進(jìn)氣側(cè)的壓力傳感器測(cè)量進(jìn)氣真空度的變化情況，可以檢測(cè)出氣門泄漏，進(jìn)氣歧管墊片的折損或漏、錯(cuò)裝，真空管路的連接情況等。

圖2所示為進(jìn)氣真空度檢測(cè)裝置的示意圖。密封面一側(cè)連接的是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，另一側(cè)的電磁閥控制氣路走向，有壓力傳感器與氣路相通。當(dāng)不進(jìn)行進(jìn)氣真空度的檢測(cè)時(shí)，電磁閥控制閥門打開(kāi)，氣道走向通往大氣，發(fā)動(dòng)機(jī)正常進(jìn)氣（圖2a）；當(dāng)進(jìn)行進(jìn)氣真空度的檢測(cè)時(shí)，電磁閥控制閥門關(guān)閉，氣體通過(guò)消聲器以一定的流量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)連通在消聲器一側(cè)的壓力傳感器檢測(cè)到產(chǎn)生的進(jìn)氣真空度（圖2b）。

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)測(cè)試的規(guī)劃，可以將進(jìn)氣真空度測(cè)試分為單缸測(cè)試與整機(jī)測(cè)試。所謂整機(jī)測(cè)試，即將進(jìn)氣歧管裝配好，在節(jié)氣門處連接管路到傳感器，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體進(jìn)氣真空度進(jìn)行測(cè)量，見(jiàn)圖3。

所謂單缸測(cè)試即不裝進(jìn)氣歧管，每個(gè)密封裝置對(duì)應(yīng)于密封各個(gè)氣缸的進(jìn)氣口分別進(jìn)行檢測(cè)。這種測(cè)試方式的優(yōu)點(diǎn)是精確度高，能夠迅速確定進(jìn)氣故障的根源所在；缺點(diǎn)是由于沒(méi)有裝進(jìn)氣歧管，無(wú)法檢測(cè)進(jìn)氣歧管的整體性能及其裝配情況。見(jiàn)圖4。1

排氣壓力測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)冷測(cè)試中的排氣壓力測(cè)試，即移去排氣管，在每個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)的排氣口安裝獨(dú)立的壓力傳感器進(jìn)行排氣端口的壓力測(cè)量。其檢測(cè)裝置和進(jìn)氣真空度的檢測(cè)裝置原理是相同的，可參考圖2。

根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，排氣壓力測(cè)試的曲線又有多種形式。圖5所示是一種比較常見(jiàn)的單缸排氣壓力測(cè)試曲線。圖6所示是在氣缸蓋上設(shè)計(jì)有二次空氣噴射管路的排氣壓力測(cè)試曲線。

排氣壓力測(cè)試與進(jìn)氣真空度測(cè)試相結(jié)合，可以用來(lái)檢測(cè)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的缺陷，如檢測(cè)氣門安裝是否到位、氣缸是否存在漏點(diǎn)、活塞環(huán)是否完全張開(kāi)、正時(shí)系統(tǒng)及可變正時(shí)系統(tǒng)是否正確裝配，以及凸輪軸和液壓挺柱的裝配缺陷等。1

扭矩測(cè)試在伺服電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊裝置之間，有一扭矩傳感器，在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，通過(guò)該傳感器便可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到作用在驅(qū)動(dòng)軸上的力矩。在扭矩傳感器之后，有一個(gè)超速離合器，在運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩嚴(yán)重超載時(shí)可起到保護(hù)扭矩傳感器的作用，見(jiàn)圖7。扭矩測(cè)試波形見(jiàn)圖8。1

機(jī)油壓力測(cè)試機(jī)油潤(rùn)滑是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不可缺少的潤(rùn)滑劑，如果缺少足夠的潤(rùn)滑，那么發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生劃傷、抱軸、軸瓦磨損等情況。因此，在測(cè)試過(guò)程中，必須要保證發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的機(jī)油壓力。另外，在特定轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)油壓力的波動(dòng)值也能體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的某些零件的裝配情況，如主軸軸瓦、主油道等。

對(duì)機(jī)油壓力的測(cè)試，主要設(shè)置有監(jiān)控油壓、低速油壓、高速油壓測(cè)試。

監(jiān)控油壓主要是為了確保在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)測(cè)試循環(huán)過(guò)程中，各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件有足夠的潤(rùn)滑。低速油壓是為了檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件的裝配情況，如曲軸、主軸軸瓦等。高速油壓主要檢測(cè)機(jī)油泵的卸荷閥（限壓閥）是否能正確開(kāi)啟，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因機(jī)油壓力過(guò)高而產(chǎn)生損壞。1

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)的檢測(cè)是一項(xiàng)綜合的工作，對(duì)于有精確角度控制的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，在冷測(cè)試中可以精確地檢測(cè)到脈沖輪的安裝角度，因此也就非常容易地確定正時(shí)系統(tǒng)安裝是否正確。對(duì)于這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們?cè)谠O(shè)置參數(shù)時(shí)，一般會(huì)將參數(shù)范圍設(shè)置為一個(gè)飛輪齒的寬度。

目前，大部分2.0 L排量以下的發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)曲軸位置及凸輪軸位置的檢測(cè)，并沒(méi)有精確到檢測(cè)出每一時(shí)刻凸輪軸所處的角度，因此需要通過(guò)排氣壓力、運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩等機(jī)械性能測(cè)試項(xiàng)來(lái)間接地檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)裝配是否正確。例如，可以通過(guò)檢測(cè)所有氣缸扭矩的零點(diǎn)位置所處的角度值來(lái)判斷正時(shí)系統(tǒng)安裝是否正確；另外，也可以通過(guò)排氣壓力發(fā)生轉(zhuǎn)折時(shí)的角度來(lái)確定正時(shí)系統(tǒng)的安裝情況。1

其他機(jī)械性能參數(shù)的測(cè)試對(duì)某些應(yīng)用了可變正時(shí)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，在冷測(cè)試試驗(yàn)時(shí)還需要進(jìn)一步檢測(cè)可變正時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀況。1