发动机热试线技术探讨汇总

372发动机热试线技术探讨
众所周知，发动机是汽车和各种机械的重要总成之一，对其加工质量和装配质量的检查成了现代化工厂精益生产和目标管理的重要环节。

发动机的在线检测是指发动机装配下线后的出厂测试，一般而言，国内外比较普遍接受的是按测试手段进行分类，可分为热试检测（Hot Test）和冷试检测（Cold Test）两种。

随着电子技术、网络技术的飞速发展和基础测试手段的不断改进，发动机在线检测技术也得到了快速发展，目前还没有一个统一的标准。

当前国内的发动机热试线主要以进口设备为主，国内能单独制造热试线系统的厂家极少。

而且，目前国内研究相关技术的机构也不多，有关的技术文献未见有批量的报道。

因此，本文仅从奇瑞汽车发动机一厂372发动机热试线的设计安装调试过程中总结了一些经验，抛砖引玉，供大家借鉴。

热试技术是目前国内外发动机出厂在线检测的重要手段，其通用性和扩展性优于冷试手段，但其使用成本高，并由于在热试过程中产生废气等污染物，会对环境造成一定的污染。

因此，从发展和提升水平的观点来看，冷试技术将是今后我国发动机出厂在线检测的重要手段，它可进一步提升生产过程的管理，节约成本。

但就目前而言，发动机的热试仍然是发动机出厂检测的重要手段，所以，研究并完善发动机的热试技术仍具有一定的现实意义。

372发动机热试线系统是集成了国内的输送技术和引进国际先进的热试机组合而成的具有国内先进水平的发动机测试系统。

是将装配好的发动机，以测试台上驱动机构的动力进行运转试验的一套自动化系统。

热试时，发动机工作温度达到正常后,应使发动机在不同的转速下运转。

此外，还应该检查有无漏水，气及油现象，检查调整气门间隙，点火正时，怠速转速等，观察电流表，冷却液温度表，机油压力表指示灯是否正常，听该发动机工作是否有异响，检查发动机汽缸是否符合规定标准，热试的时间为3分钟。

1、热试检测流程
372发动机的热试检测流程为：
装配线装配完成的发动机通过空中自行小车输送到热试线上线端上空，在上线端操作员确认后葫芦下降，将发动机放置于输送线托盘上，经条码扫描器读出发动机号，由读写头写
入安装于托盘上的RF-tag，在发动机输送往热试台过程中，操作人员将托盘上线束接头插入各传感器接口，运送到测试台上，在连接水、油、电、气后，点火启动发动机，在热力状态下按工艺要求完成各转速或负荷工况下的测试。

以下是372热试线和国内部分热试线的使用情况比较
（1）按载荷状态，可分为空载和加载两种。

而对于372汽油发动机而言，应用方式为上为空载试验。

（2）按启动方式，可分为自身车用启动电机和外部动力启动，外部动力一般有（变频）电机和液压马达等，372汽油发动机采用变频电机的方式做为动力。

这样做一方面可以节省燃油，减少废气排放，另一方面，可通过变频器的反馈作用，将测试结束时制动产生的电能回馈回电网，节约了能源的消耗。

（4）按运转方式，有依设定程序自动运转和手动控制运转方式，相比而言，后者成本低，目前国内大部分采用此种方式，而奇瑞公司的372热试线采用自动运转方式，将输送线和测试台有机地结合为一个整体，实现了输送测试维修于一体的集成化系统，确保了发动机的产量和合格率。

（5）按外部公用系统的连接和供应方式，主要是指的是发动机进行正常运转所必需的冷却液、燃油、压缩空气的供应。

机油压力和温度的测量以及废气的排放等管路的连接方式有手动快速连接（使用或不使用快速接头）和自动对接方式，目前，国内外以前者居多。

冷却液、燃油的供应方式以闭环方式居多。

从使用效果、节约成本和维修方便角度而言，采用带快速接头的手动快速连接方式较佳，而在372热试线上，采用了带快速接头的手动快速连接方式自动对接方式组合，效果更佳。

（7）按数据采集方式，目前国内人工采集和自动采集这两种方式都在普遍使用。

但从规模生产管理出发，必须具有自动数据采集功能，避免数据记录中的人为因素。

同时，单机显示的液晶触摸屏和友好的人机界面交换方式已被大家普遍接受。

因此，372发动机热试线也应用了这一先进的管理模式，输送线和两台测试机都单独使用一套Profi-Bus工业控制系统，各系统间可实时传递控制参数。

（9）按布置方式，有单工位、双工位方式，集装箱式系统集成等，372线采用了双工位测试台技术，提高了测试效率，增加了产量。

在热试方面，我们进行了较长时间的开发和实际生产应用，最初是对进口设备和国外技术进行消化吸收，然后自主开发，发展到目前的具有自动对接、交流变频、以太网和现场总线、移动数据、组态软件等集成技术。

因此，372发动机热试线作为一套具有自主知识产权的试验装备在在奇瑞发动机一厂的使用效果良好，成效显著。

典型图例见图1～图4。

图1 典型的时间-转速曲线示意图
图2 典型的HMI人机界面示意图（实时数据采集显示）
图3 典型的数据管理系统示意图
图4 自行开发的装备的生产应用实例
热试优缺点
可以真实地发映出发动机的一定工作状况，发现发动机在运转过程中的某些问题；
通过热试的过程，降低零件表面粗糙度，侧面地分析发动机的装配状况，从而为提高各部件的装配质量提供这方面的依据；
单机设备投资低，适合多品种、多平台发动机的混线生产要求，通用性、开放性和扩展性较好；
由于测试过程中需消耗大量的燃油、水、电、气等原料，其使用成本远高于冷试检测，且发动机的废气、废物排放对环境造成一定的污染。

结束语
热试技术是国内外目前发动机出厂在线检测的传统和重要手段，其通用性和扩展性优于冷试手段，但其使用成本高，并对环境造成了一定的污染。

冷试技术因其测试精度高，测试时间短和使用成本低等优点，可极大提升发动机行业的加工、装配和管理水平，是目前国外较多发动机厂对发动机在线测试平台的基本要求，备受发动机生产厂家的青睐。

两种检测技术和手段各有优缺点。

由于国情的限制，目前国内仍以热试检测为主，个别合资企业开始使用冷试检测；从发展和提升水平的观点出发，冷试技术是今后我国发动机行业尤其是轿车发动机出厂在线检测的重要手段，把两者合理地结合起来是今后发展和努力的方向。

因此，在总结热试线成功的基础上，我们也力争在冷试基础上有所突破。

附件1：输送线简介
一、设备简介
372发动机热试线系统主要由摩擦滚道、举升回转台、托盘、托盘回转换向机构、球轮返修工作台及返修环形线、照明光带、工具轨、气动部分组成。

输送线输送方向为顺时针形输送。

在3A工位和14工位设置90°举升回转台，16A工位设置180°举升回转台。

在11工位、13工位、23工位、25工位、26工位、27工位设置举升转移装置。

在热试机处设置球轮返修工作台及返修环形线，完成发动机热试的输送、停止、举升、托盘回转工作。

（一）、输送线概述：
1．372发动机热试输送线共由13段电机段，13段标准段和15段非标段(共计41段)、采用铝型材，滚道采用端面摩擦。

6套举升换向装置、3套举升回转台、28个中
继站（即气动停止器）、16个电机驱动组成。

在输送线上有100套托盘供热试专
用。

2．输送线整个输送过程满足加工图纸和工艺要求，配备28个中继站，5套端头限位装置及缓冲装置。

实现托盘的运行、停止、举升转移。

3．具有完善的气动系统，保证输送线运行可靠。

气动元件采用：FESTO直线气缸，摆动气缸；SMC的定程杆气缸，阀组，先导型五通电磁阀，消音器，接头等气动
元件。

4．输送线配备4组过线梯，以方便操作者进入线体内侧操作和检修。

（二）、输送滚道
1．输送线总长约73米，每5米左右配备1台减速驱动机构。

每段电机均可单独启停。

2．除球轮返修工作台（即手工操作台）外，其它输送段均采用工业铝合金铝型材，能充分满足承载重量。

3．滚轮组件中滚轮表面精车后镀硬铬，保证滚轮耐磨、防锈。

4．铝型材配对加工，以底面为基准，采用坐标镗加工，镗削轴承孔，保证轴承孔位的精度。

5．滚道内侧导向板采用内侧镀锌，其它表面采用静电喷涂。

具有美观、耐磨、耐腐蚀的功效。

6．滚道采用端面摩擦方式驱动滚轮转动，摩擦力方便可调。

7．大约每三段滚道设置一个驱动电机，每个电机均可单独启停，方便维修维护、减少对其余输送段的影响；电机布置在滚道内部铝型材的凹槽上，减少对人员运动的影响。

8．横向滚道高度700mm，符合人机工程学的有关要求。

支腿采用调整固定螺栓调节高度，范围为0~30mm，现场调整好后直接采用膨胀螺栓固定在地基上。

9．输送线为全封闭结构：上部（滚轮处）采用1.5mm厚不锈钢板相接，加工工艺采用激光切割，表面美观。

10．手工操作台采用上海通捷生产的TJK-3万向球平铺整个台面，实现了托盘在其上部各个方向的灵活转动和移动。

11．纵向滚道高度与横向滚道高度差为5mm，可以使举升转向机构实现转向功能。

（三）、举升转向机构
1．举升转向机构共9套。

其中6套为从动机构。

其动力源来自线体动力，通过链轮传递动力，简单可靠。

另3套为主动举升转向机构。

此套机构长504mm，宽430mm，高500mm。

通过架体与铝型材的T形槽固定，可方便调节其水平位置。

下面设有调整固定螺栓机构做为支承，以减轻铝型材的负载。

使铝型材在长期作用力下不发生变形，保证滚道的平直性。

2．举升转向机构采用哈轴生产的直线轴承、FESTO的ADVU- -A-P-A系列的直线气缸，及SMC的气动元件。

举升速度可调。

能够完成托盘的导入、抬起、横向（90度方向）排出等功能。

（四）、举升回转换向机构
1．举升回转换向机构采用哈轴的直线轴承、FESTO的ADVU- -A-P-A系列的直线气缸、DRQ-80- -PPV-A摆动气缸，及SMC的气动元件。

举升、转向速度可调。

完成托盘的导入、抬起、横向（90度方向）排出等功能。

2．转台上安装定位销，托盘运行到转台上通过定位销与托盘定位，使托盘与转台一起实现举升、旋转。

3．举升回转换向机构下部设有调整固定螺栓机构做为支承，以减轻铝型材的负载。

使铝型材在长期作用力下不发生变形，保证滚道的平直性。

（五）、托盘
1．托盘采用钢板加工制作，由托盘底板、工件限位块、发动机定位销、发动机缓冲块、工件缓冲装置等组成。

2．托盘底板采用45号钢板加工制作，经热处理、表面磨削加工后发黑处理。

防锈、能够承受运行过程中较大的冲击力。

3．发动机定位销
4．托盘缓冲装置采用橡胶垫制作，安装在托盘底板四周，缓冲托盘运行中相互碰撞时的冲击力：缓冲效果好、耐用。

5．托盘在各工位的停止、定位由中继站的气动停止器来实现。

（六）、中继站（气动停止器）：
1．中继站共有28个，采用定程杆气缸来实现。

2．定程杆气缸伸出时可把运输带上托盘挡住，而无须把运输带停止，气缸缩回时便会继续运送托盘。

其杠杆式滚轮可作四面转动。

3．在每个工位上，均设置1个中继站（气动停止器）停止托盘，定程杆气缸还具有准确、平稳定位停止托盘的功能。

4．定程杆气缸采用SMC产品。

（七）、气动系统：
1．气动系统所用阀板、五通先导电磁阀、三联件、丝堵、接头、消音器等均采用SMC 产品。

2．总气管采用硬管连接，分气管采用软管连接。

3．气缸采用单向节流阀连接，控制速度。

二、主要技术指标
1．输送方向：顺时针环形输送。

3A工位和14工位设置90°举升回转台，16工位设置180°举升回转台。

在热试机处设置球轮返修工作台及返修环形线。

2．发动机热试线托辊上平面与地面高度：700mm。

3．主辊道线体标准段（数量：13段）、线体电机段（数量：13段）、电机驱动，辊轴锥齿轮传动。

辊道宽度840mm。

4．辊道长度：主辊道全长46.8m，环形辊道全长66.64m 。

返修辊道全长16.53m。

5．托盘输送方式：试验台架（热试机部分）自动输送，其它工位手动控制。

6．托盘外形尺寸：550x550x480（长x宽x高）
7．停止器布置28套。

8．试验前输送段：辊道有反转功能。

三、工作条件：
1．电源电压：AC380V+10%，AC380V-15%，50Hz±2%，三相四线制。

2．气源：压缩空气压力：≥0.45Mpa。

含油量Ippm。

灰尘粒度＜10μm
附件二：发动机热试台架简介
发动机热试台架的组成
试验台主要由台架本体、液压控制装置、排气装置、发动机装夹装置、冷却水供给循环装置、测量装置(含显示、存储、打印装置)、燃油供给装置、试验小车、电气控制系统（含直流电供给装置、起动点火装置、电控柜）等组成。

发动机出厂热磨合试验台部件功能简介：
1 台架本体：
（1）床身能很好抑制震动，防止噪音，具有足够的刚度和强度。

床身须作表面处理。

安装有必要的防震减震块。

（2）所有供水、燃油通过硬管固定在台架本体上后，再通过软管加快换接头与发动机连接。

（3）床身上设试验小车到位检测和夹紧装置，小车夹紧方便、可靠。

（4）台架设有专门的照明灯。

2 冷却水供给装置：
（1）冷却水用户采用集中供水方式（待定），负责向所有台架恒压输送工艺要求的冷却液（60℃±10℃），并具有回水处理功能（回水口表压力为零）；台架上不考虑单独的小水箱。

（2）冷却水系统在试验台内的配管用软管连接，软管耐压0.5Mpa以上，耐温120℃。

（3）冷却水系统与发动机进出水管的连接采用快换接头连接。

（4）发动机热试验完成后，用压缩空气将发动机内腔的循环水吹净。

（5）供水阀开、闭以及吹水时，对应的操作面板上的指示灯亮。

（6）考虑到发动机水温会出现异常情况，要对发动机的进出口温度进行检测。

进水温度为60℃±10℃，不在该范围显示异常，但发动机仍然可点火。

出水温度为82℃±5℃，不在该范围应报警。

出水温度≧100℃时，应自动停机。

（7）发动机进水压力和出水压力在操作者易观察部位用水压表显示。

3 汽油供给装置：
（1）磨合台架燃油供给用户采用集中供油方式，向各台架供应符合要求的燃油，台架上另考虑单独的供油箱（放置适当位置）。

（2）供油系统在试验台内的配管用软管连接，软管耐压0.5Mpa以上；硬管为紫铜管。

（3）供油系统与发动机进出油管的连接采用快换接头连接
（4）发动机热试验完成后，供油电磁阀关闭，压缩空气阀自动打开，对发动机进行吹油，吹油采用间歇式吹油，用时间进行控制（考虑回油处理方式）。

（5）吹油时，对应的操作面板上的指示灯亮。

4 排气装置：
（1）排气装置在试验台内的部分包含消音器和三元催化器（用户提供）、挠性软管、连接阀兰、活动抽风罩。

（2）连接阀兰与排气歧管的连接采用快换锁紧连接结构。

（3）发动机燃烧废气通过管道从空中排除。

周围散发出的废气通过活动抽风罩抽到管道中从空中排除。

抽风罩的设置既考虑最大限度地收集发动机周围的废气，又便于发动机的装卸。

（4）台架排气系统到消声器出口为止，尾气排出工房、处理、工房通风、照明、噪声控制、消防和安全系统、地沟、排污沟等用户负责。

5 测量及显示装置：
（1）测量及显示系统构成：PLC+ 变送器+传感器+彩色液晶操作显示屏。

（2）测量、监控显示的参数
（a）转速——测量并显示各个工况下的转速。

（b）怠速——对多种机型（机型可任意设置）的怠速进行测量并显示当前值。

（c）机油压力（高压）——对发动机各个工况下的润滑油压力进行测量，并显示当前值。

对下列两种工况下的油压进行监控并报警（报警点参数待定）：怠速：150~350kpa。

（d）出水温度——对发动机的出水温度进行测量并显示当前值℃。

（e）磨合时间——对磨合时间进行自动计时。

（f）点火正时角由ECU采集。

检测数据可有显示系统显示。

（g）测量过程的监控画面显示的内容有：机型、发动机机号、转速、机油压力、汽油供给压力、出水温度、点火提前角、磨合时间。

（h）按用户提供的记录格式对测试项目、数据进行记录、存储、打印。

（3）发动机机号的输入采取两种方式：
手动：采用键盘人工键入。

自动：采用条码扫描器直接读取条形码
（4）液晶操作显示屏为10英寸。

6 电气控制系统：
（1）采用试验台起动电源、起动装置对磨合试验的发动机安全起动，ECU的工作电源由发动机本身提供。

（2）直流电供给装置、起动点火装置负责安全地将起动电源送到各台架。

即负责将380V的交流电转变为每个台架的用电电压12V±1V，用电电流为8A±0.5A的直流电作为发动机的起动电源和发动机上各电器元件的用电。

整个系统采用PLC控制。

可编程序控制器(PLC)程序应具有安全保护、连锁功能，其外围电路对可编程序控制器(PLC)的输出具有可靠保护。

（3）所有线路配线按电气规范进行。

电气原理图，接线图，位置图，PLC程序与设备的实际线路相符合，程序可修改。

（4）每个磨合台架上的控制柜设置有显示屏，控制柜上设置操作按钮。

（5）试验台的重要部件如PLC、开关电源、传感器、按钮等采用指定的品牌，未指定的关键元件采用进口、合资或国内优质产品。

（6）采用PLC进行系统控制，同时对公用系统进行监察或报警，如水温、转速、燃油压力、机油压力等，并具有报警后停车功能。

电控系统对气门开度进行数字控制，对转速、温度、燃油压力、机油压力、发电机电压电流、尾气排放分析值、点火提前角、进气负压进行数据采集、处理、显示输出。

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（7）液晶屏幕除具有试验数据显示外，还可以制作系统运行状态以及故障诊断的画面，以便于系统的维护。

台架应设置紧急停车、启动、停止、机型选择等常用按钮，声光报警器等。

（8）各系统具备多项密码保护功能，可禁止他人随意切换画面以及更改数据，以免PLC遭到误用。

电气原理图，接线图，位置图，PLC程序与设备的实际线路相符合，程序可修改。

（9）控制电路电源为AC220V，操作用DC24V，限位开关、接近开关、光电开关等使用带指示灯的产品。

所有开关选用国际著名公司产品。

（10）操作电源开关采用插钥匙式,使其只有通过向左侧设定的状态（电源切断）才能拔除。

操作面板上的指示灯有红(故障)/绿(正常)显示。

异常停止开关用红色旋压式。