发动机冷试设备原理及测试方法

• 机器人辅助冷试现场图
• 机器人夹具现场图
问题
谢谢！
• 正时检测
设备测试方法
进气测试
进气真空度的测量也叫进气压力测量，通过安装在进气侧的压力传感器来测量进气压力的变化，以检 查进气门泄漏和确认进气执行机构的故障/缺陷和安装在进气口附件的其他部件（如喷油嘴）。根据发 动机安装状态不同，采用不同的测试形式。
• 进气整体测试
• 进气分缸测试
设备测试方法
冷试发展方向
2. 总成的涡轮增压器测试
为了更准确的检测涡轮增压器的油道、水道的泄漏值，如发动机的品种单一，则涡轮增压器的测试便集成 在冷试设备上。如在一条装配线上生产的发动机品种过多，则采用泄漏测试设备测试涡轮增压器的水道和 油道。
• 总成泄漏测试现场图
冷试发展方向
机器人辅助冷试
随着发动机结构的不断发展，发动机生产的质量控制水平在不断的提高，混线生产中冷试设备的柔性 尤为关键。目前采用自动夹具进行装夹，机器人辅助冷试主要体现在夹具的装夹上，自动切换不同的 夹具，机器人装夹的柔性更高便于后期拓展。
扭矩测试、进气真空度、排气压力、机油压力和温度、发动机正时、 点火测试、电气测试、NVH、VVT和增压器测试等。
冷试的技术条件
在进行冷试试验前，发动机必须具备的条件：
• 完成了大部分零件的装配 • 通过长缸体测试 • 加注完机油 • 预装发动机冷试用工装或工艺线束
设备测试方法
一个典型的冷试测试周期
• VVT测试
冷试常见的问题（青岛）
机型 问题描述
工艺线束与冷试台架对接不 良，导致无某一测试信号
原因分析
措施
对重庆项目建议
1、公头部分建议在设计 的时候就加上保护套 2、母头要设计为快速更 换的结构
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1、制作线束针脚保护套， 线束公头与母头经过一定次 防止在转运过程中针脚 数对接后，公针母针会出现 撞歪，效果较好 一定程度的磨损、歪斜 2、研究母头整体快速切 换机构
• 阶段D：150 RPM
– – – – 排气压力测试 低速扭矩测试 低速机油压力测试 NVH测试2
设备源自文库试方法
扭矩测试
扭矩测试一般需要测试起动扭矩和运转扭矩。通过对驱动扭矩最大值、最小值、平均值、变化范围和 最大、最小位置的测量，来发现发动机的摩擦副是否存在故障缺陷，并判断发动机是否运转正常（测 试曲线如下图所示）
• 高压点火曲线
• 低压点火曲线
设备测试方法
正时系统测试
发动机正时系统的检测是一项综合的工作，对于有精确角度控制的发动机来讲，在冷测试中可以精确 的检测到正时脉冲盘的安装角度，因此也就非常容易的确定正时安装是否正确。对曲轴位置及凸轮轴 位置的检测，并没有精确到检测出每一时刻凸轮轴所处的角度，这样我们就需要通过排气压力、运转 扭矩等机械性能测试项，来间接的检测发动机正时装配是否正确。
安全性也相对较高； 2、缺点：要求零件、装配质量达到相当精度要求，需要建立庞大 的数据库作为基础数据、不能检测热力循环中的相关缺陷；
设备原理及构造
冷试系统的工作原理
通常,冷试设在发动机装配线的尾部，在发动机不点火的情况下，主要是通过交流伺服电机带动发 动机进行测试。冷试机上加装的各传感器信号监控和测量发动机运转的各项参数，并同标准模板 进行数据对比和分析，从而进行故障诊断。
设备原理及构造
压力传感器 节流阀开启器 气缸 密封头和密封
• 进气压力测试机构
当发动机测试时，通过气缸推 动节流阀开启器同时密封头和 密封也会顶住节气门，确保不 漏气。这时由压力传感器收集 数据并传输到服务器。
密封头 密封圈 压力传感器
• 排气压力机构
当发动机测试时，发动机排出 的气体通过密封头上中间小孔 排出，由传感器收集数据并传 输到服务器。
• 启动扭矩曲线
• 运行扭矩曲线
设备测试方法
– 机油压力测试，主要设置有监控油压和低速油压、高速油压测试 监控油压主要是为了确保在发动机整个测试循环过程中，各个相对运动件有足够的润滑 低速油压是为了检测发动机主要零部件的装配情况如曲轴、主轴轴瓦等 而高速油压主要检测机油泵的卸荷阀(限压阀)是否能正确开启，防止发动机在高速运转时因机油压力 过高而产生损坏
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曲轴位置传感器损坏，备件 经常陷入紧张状态，并且因 为无备件停线1次
1、线路不稳定，经常不明 原因烧坏 2、夹紧不到位，被飞轮撞 坏
设计时未考虑
通过改造，将发动机凸 轮轴位置传感器零件用 在冷试上，解决备件问 题。 一旦出现问题，只能重 新配置。
增加机油抽油设备（还 未实施）
设计的时候，要求发动 机凸轮轴位置传感器零 件可以用在冷试上
油压测试
– – –
• 安全油压曲线
设备测试方法
油压测试
• 高速油压曲线
• 低速油压曲线
设备测试方法
点火测试
测试台控制发动机点火系统工作，并通过传感器感应点火线圈工作过程中周围磁场的变化，间接判断 点火系统的好坏。点火系统的测试是一个比较复杂的测试过程，目前在发动机的运转过程，采用高压 点火测试和低压点火测试2个阶段。
节拍短
冷试节拍短，一般低于3分钟，我们的冷试工位节拍为85S
无燃烧过程
由于发动机在冷试过程没有燃烧过程，不能测量具体的排放数值，不能检测发动 机的功率、油耗等。
主要通过传感器信号产生的波形图对发动机性能或故障作判断
在线测试不合格的发动机，拆下的零件绝大部分可以重复利用
设备测试方法
冷试的测试项目
主要包括：
• 阶段A：500 RPM
– – – – 设备安全自检 设备传感器自检 启动扭矩测试 中速机油压力测试
• 阶段B：1500 RPM
– – – – – 气门机构稳定性测试 高压点火测试 高速机油压力测试 NVH测试1 VVT测试
• 阶段C：300 RPM
– – – 低压点火测试 进气真空度测试 凸轮轴信号测试
冷试发展方向
增压发动机测试技术
涡轮增压装置是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加发动机的进气量，从而提高发动机的功率和 扭矩。 在增压器高速旋转的工作情况下，涡轮轴均需要机油对其进行润滑，需要冷却水进行冷却。因此现 阶段增压器都有进油管、回油管和进水管、回水管，需要对增压发动机进行油道、水道的泄漏测试。 根据不同厂家涡轮增压器产品的不同，目前具有以下几种测试工艺。
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发动机竖直测试，供油不足
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服务器设计的只能同时改
NA
冷试常见的问题（河西2期）
机型 问题描述
发动机夹具、飞轮夹 具问题
原因分析
装配线二期AVL冷试号发 动机夹具经常故障，进行 拆开检查。发现滑块上螺 栓型滚轮轴承滚针磨损失 效，螺栓断裂
措施
对重庆项目建议
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自主改造滑块滚针轴承
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ALL
发动机在冷试过程中虽然不喷油，不对外做功，但是对发动机的测试并不是在静 态状况下进行。冷测系统使用交流伺服电机拖动发动机在不同的转速下旋转，在 此过程中，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， 只是在气缸中的是纯净的空气而不是空气和燃油的混合气
不需要燃料及冷却液
冷试不需要燃料及冷却液，无内燃、无热量、无污染产生
措施
对重庆项目建议
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ALL
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油压堵头漏油
Staubli问题接头拆解发现 大量铝屑、铁丝等杂质
更换接头
接头增加滤网
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软件问题（关键）
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测试问题
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其他问题
冷试发展方向
分体式测试
在发动机冷试线，因设备、工装、零件等各方面的因素影响，发动机冷试的FTQ平均约94%～96%。 为提高冷试FTQ，减少返修，提升生产效率，现较多发动机工厂将点火测试从冷试中分离，安排在冷 试前的工位进行单独检测。
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ALL B15/B12M CE
华依MCE改造后，服务器无 备份方案
油压低及VVT开启慢问题 华依MCE改造后，限定值更 改只能两个台架同时更改， 不能单独更改（当一台出现 故障时，两个台架极限不能 差异化）
建议要求华依尽快开发 服务器备份方案
增加机油抽油设备 建议要求华依两种方式 都可以实现，限定值可 以同时更改也可以单独 更改。
目录
冷试定义
设备原理及构造 设备测试方法
发展方向
冷试定义
什么是冷试？
冷试是一种检测总装流程错误及发动机零件缺陷的工具。 冷试技术严格来说应该是一种质量检测的手段，是对发动机装配 完成后的各系统进行综合测试的技术。 冷试相比热试有明显的优点和缺点：
1、优点：无需消耗燃油，成本降低且对环境无污染；测试时间短、
设备原理及构造
曲轴传感器接头 气缸 曲轴传感器
• 曲轴传感器
测试整个发动机的正时链， 它影响整个发动机的测试数 据。
定位销
• 电气接头与快速接头连接
主要测试凸轮轴信号和点火信息。 电气束接头
设备原理及构造
• 机油压力传感器
主要测试发动机的内部零件 的润滑程度。
设备原理及构造
冷试系统的特点
使用交流伺服电机拖动发动机旋转
排气压力测试
通过安装在排气侧的压力传感器来测量排气压力的变化以检查气门泄漏和确认进气执行机构 等故障。根据发动机的安装状态的不同，也有多个传感器和单个传感器的测量方式。
• 排气压力测试
设备测试方法
VVT测试
VVT测试主要针对带可变正时系统的发动机，在发动机高速运转阶段，通过监控凸轮轴的相位变化来 识别发动机的油路、零件配合、正时系统、可变角度及时间等是否正常，能有效检测出精确的测试参 数。
设备原理及构造
冷试系统的基本组成图
冷试台架系统
伺服驱动机构
数据采集系统
测试台架PC
离线分析系统
数据库服 务器
报表PC
维修PC 以太网
设备原理举例（扭矩测试）
设备原理及构造
测试台架的基本结构
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托盘上料/下料梭台 进气探头 排气探头 驱动接口 驱动系统 机油压力探头 电气接头探头 加速度计探头 曲轴位置传感器探头
DIVA问题
为解决该问题，供应商将JB1 （放置DIVA的箱子）地线接到 冷试设备DIVA模块输出电 Ambra电柜，并优化测试软件， 使DIVA在测试结束后停止供电， 压不足 再将设备match plate与线束座 分离
软件Bug
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测试过程中多次出现 Ambra软件无法启动 问题，需手动重启 传感器问题，进气压 力传感器；排气压力 传感器；油温传感器； 油压传感器等
更换硬盘后OK
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传感器线强度不足，在台 架重复运动后发生塑性变 形并断裂 梭台丝杠轴承断裂/脱落 问题：梭台传感器位置偏 移，导致报警
更换传感器线，增加保护套
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梭台问题
冷试常见的问题（河西1期）
机型 问题描述
冷试线束使用寿命不 达标
原因分析
冷试线束在转运过程中经 常存在碰撞、操作工暴力 操作等问题，线束接头位 置容易损坏
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单独的涡轮增压器测试
2.
总成的涡轮增压器测试
• 单独的涡轮增压器测试台
冷试发展方向
1. 单独的涡轮增压器测试
• 涡轮增压器动态测试系统示意图
1) 涡轮侧进口压力测试 2) 涡轮侧出口压力测试 3) 压缩机侧进口压力测试 4) 压缩机侧出口压力测试 5) 涡轮转速、振动测试 6) 旁通阀功能测试 7) 可变喷嘴VNT功能测试
冷试试验能提前发现发动
机装配过程中的问题和缺
陷，把缺陷控制在生产线 内。
设备原理及构造
冷试系统的工作流程
安装工装&工艺线束 进入冷试工位 夹紧&封堵 设备自检
电机带动发动机
测试 数据收集&判定 释放发动机
设备原理及构造
冷试系统的基本组成
冷试台架系统
冷试系统的最重要组成部分，用于发动机控制、实时数据 采集和分析并判断发动机是否合格
返修系统
用于对这些不合格发动机，通过此返修系统提供的发动机 波形图及具体的不合格参数等信息，进行不合格发动机的 返修
报表系统
用于提供详尽的报表和质量控制信息及建议，还提供参数 极限的分析方法 ，如台架的FTQ，不合格发动机数量、不 合格发动机的主要原因
服务器系统
用于保存所有被测试发动机的信息供给返修系统和报表系 统使用，并且提供信息回溯功能；同时，工程师对冷试参 数极限的修改也在此系统进行