发动机冷试关键技术的研究

1、驾驶员拨动路面选择开关从存储器中读取实时数据计算时间t计算r 值报警开始0.5Y N图3数据处理流程6结论综上所述,通过分析现有防撞预警系统的不足,提出了一种基于GPS 和车间通信的系统。简要的介绍了此系统的组成和工作原理,对其防撞机理做了深入的研究,并讨论了相关参数的确定方法,最后给出了实现此系统的流程图。在汽车行驶中,依据此机理判断车辆是否处于危险之中,具有很好的实用性,对新一代防撞预警系统的开发具有一定的指导意义。参考文献1Yin -Jun Chen ,Ching -Chung Chen ,Shou -Nian Wang.GPSenseCar -ACollision Avoidance

2、Support System Using Real -Time GPS Data in aMobile Vehicular ,2000.2管欣,张立存.高速汽车弯道前方碰撞报警算法J .吉林大学学报(工学版,2006,9(36:639-643.3陈光武,侯德藻,李晓霞,李百川.高速公路实用安全车距计算模型J .人类工效学,2001,3(7:41-44.4张洪欣.汽车系统动力学M .上海:同济大学出版社,2002.5Transations of the ASME J .Journal of Engineering for Power ,1980.6Funazaki ,k.,Tarukawa ,Y

3、.,Kudo.T.,et al ,Heat transfer characteristics ofan integrated cooling configuration of ultra -high temperature turbine blades J .experimental and numerical investigations ,2001.发动机冷试关键技术的研究林巨广1许华1任永强1朱振东2(1合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥230009(2安徽江淮汽车股份有限公司,合肥230009Research on key technologies of the engine col

4、d testLIN Ju-guang 1,XU Hua 1,REN Yong-qiang 1,ZHU Zhen-dong 2(1School of Mechanical &Automotive Engineering ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China (2Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd ,Hefei 230009,China 文章编号:1001-3997(201201-0131-03【摘要】发动机作为汽车的核心部件,其装配质量直接影响整车性能,在发动机生产线末端通常都安装有试验设

5、备来对发动机装配质量进行检测。发动机冷试技术作为一种新型的发动机装配质量在线检测技术,具有测试时间短、精度高、成本低、污染少等优点,在国内被越来越多的汽车厂商引入到发动机装配线上。阐述了冷试的概念及故障映像原理,并详细对冷试中扭矩检测、机油压力检测、正时检测、点火检测、进气真空度检测及排气压力检测关键技术进行了研究。关键词:发动机;冷试;关键技术【Abstract 】The engine is one of core components of vehicle ,which assembly quality directly affects vehicle s performance ,and

6、 a test bench is usually installed to detect engine assembly quality at the end of line.The engine Cold test as a new type of on -line detection technology for engine assembly quality ,is characterized with advantages such as short test time ,high accuracy ,low cost ,less pollution ,etc.,and there -

7、fore is introduced to the engine assembly line by more and more automobile manufacturers.It elaborates the concept of the Cold test and the theory of defect mapping,meanwhile key technologies in Cold test like torque testing ,oil pressure testing ,timing testing,ignition testing ,intake pressure tes

8、ting and exhaust pres -sure testing are researched in detail.Key words :Engine ;Cold test ;Key technology中图分类号:TH16,TP206文献标识码:A*来稿日期:2011-03-091引言随着科学技术的进步,发动机冷试技术日趋成熟。由于传统的发动机热试试验时间长、使用成本高、产生污染等不足,目前发动机试验技术日益朝着以冷试试验为主,冷试和热试相结合的方Machinery Design &Manufacture机械设计与制造第1期2012年1月131向发展,这是当今世界各国汽车发动机

9、生产试验的一种新潮流和发展趋势1。冷试与热试结合应用,既可以提高在线检测的效率,又能通过优势互补来严格控制发动机装配质量。2冷试概念冷试是一种对发动机装配质量进行综合检测的技术。冷试开始时,完成必要装配后的发动机进入检测工位,由冷试试验台上的驱动装置拖动飞轮进行运转,在不同检测阶段,通过安装在冷试试验台上的各种传感器采集相关信号,对信号进行处理后将其同标准模板进行对比和分析,进而对发动机装配质量进行判定。因发动机在试验中不加入燃油不存在燃烧,试验结束后发动机温度不高,故简称为冷试2。发动机冷试试验中通常包含以下几个检测项目:扭矩检测、机油压力检测、正时检测、点火检测、进气真空度检测及排气压力检

10、测。不同的发动机生产厂商其制定的冷试检测项目也会有所差别。3故障映像之所以能通过冷试试验发现发动机早期存在的装配故障,主要是运用了故障映像技术,其基本原理可以简要概括如下:(1同类型发动机,如果设计、制造和装配都没有误差的话,它们之间就会拥有共同的“信号特征”;(2对大量已知合格发动机进行试验,所采集到的特征参数处于一定的范围内,依据此范围可以建立各特征参数的极限值,并将此极限值确定为测试基准;(3如果对某台发动机进行测试后,其所采集到的特征参数与测试基准不符,则表明该发动机存在某些缺陷或故障3。合格曲线故障曲线9075604530150-15-30-45-60扭矩/N ·M1缸3缸

11、4缸2缸曲轴转角/°图1扭矩曲线4关键检测技术4.1扭矩检测冷试中扭矩检测的方法:在冷试台驱动机构电机驱动轴上安装一个扭矩传感器来测量发动机的驱动扭矩4。由于电机的正拖及发动机的反拖作用,引起应变片的变化,从而采集到发动机的扭矩数值。在压缩冲程中,活塞从BDC (下止点向TDC (上止点运动,气体在汽缸内被压缩,扭矩曲线处于上升过程。当到达TDC (上止点时,发动机内的气体产生反作用力,发动机带动电机旋转,扭矩曲线处于下降过程。如图1所示。通过对扭矩曲线的最大值、最小值、平均值、变化范围等指标进行分析,可以发现是否漏装轴瓦、活塞是否有缺陷、活塞环是否缺失、运动副间是否有异物、进排气门

12、是否泄漏等故障缺陷。如图2中故障曲线所示,反映的是由于活塞环故障所引起的扭矩最大值及最小值均不符合基准要求。合格曲线故障曲线6543210电压/V90180270360450540630720曲轴转角/°图2正时曲线4.2正时检测正时检测主要是对曲轴及凸轮轴信号进行检测,其检测方法是:通过霍尔传感器采集曲轴及凸轮轴转角信号,并将霍尔传感器输出的数字信号转化成冷试系统的模拟信号。冷试系统中,曲轴及凸轮轴信号的检测是根据测试发动机本身的正时系统来进行程序设定的,通过凸轮轴信号与曲轴信号相对应,检测发动机凸轮传感器的电压脉冲。由测试计算机对从发动机凸轮传感器采集的信号进行分析,当发动机的正

13、时系统存在故障时,其在计算机上显示的信号图示将会出现凸轮轴信号与曲轴信号错位。正时检测主要是用来判定发动机的正时系统是否存在故障,如正时链条是否错齿等。在图2所示正时检测曲线中,我们可以看到故障曲线与合格曲线发生了错位,经检查发现是由于发动机驱动链轮处链条逆时针错装时所引起的。4.3机油压力检测机油压力检测在冷试中是很重要的一项,发动机在进入检测工位前注入适量机油,其机油压力检测是通过由卡箍固定在主油道上的压力传感器来测量的。由于发动机内部的油压跟跟油温有关,因此,在机油压力检测过程中,为了让压力传感器所测得的油压值如实反映发动机实际工况下的真实值,必须使用机油温度对机油压力进行修正。在冷试试

14、验台上,通过采用油温传感器检测机油滤清器处的机油温度,再结合相关测试软件将所检测到的油温对油压进行补偿5-6。机油压力检测曲线,如图3所示。图中故障曲线为漏装主轴承盖的情况下所引起的油压值过低。通过机油压力检测可以发现机油泵、机油滤清器是否有故障,油路是否堵塞,主轴瓦、连杆轴瓦是否间隙不当等缺陷。合格曲线故障曲线90180270360450540630720曲轴转角/°660640620600580560540压力/k P a 图3机油压力曲线第1期林巨广等:发动机冷试关键技术的研究1324.4点火检测冷试试验中,发动机不正常点火,冷试台架系统提供12V 的点火电压以模拟发动机的正常

15、点火状态。当点火测试时,系统向点火线圈发送信号,点火线圈接收到点火信号以及系统供给的点火电压后,将能量向火花塞传递,火花塞开始点火。冷试中的点火检测正是利用了点火线圈中初级线圈和次级线圈之间的相互感应这个特性来进行检测的,其方法是通过在冷试试验台架上安装靠近点火线圈的磁场传感器来感应点火过程中磁场的变化情况,并记录感应的波形7。点火检测波形图,如图4所示。点火峰值反映的是火花塞要产生火花所要积蓄的能量的大小,而点火宽度反映的是火花持续的时间。通过分析所测波形的峰值、持续时间,可以对点火系统是否存在故障作出判定。图4中所示故障波形为火花塞漏装故障下所导致的点火峰值跟点火宽度不符合要求。通过点火检

16、测可以发现火花塞间隙不适当、点火线圈中初级线圈和次级线圈的匝数不对、点火线圈断路等故障。1缸3缸4缸2缸电压/2合格波形故障波形26810121416时间/msec图4点火波形4.5进气真空度检测进气真空度检测也叫进气压力检测,通过安装在进气侧的压力传感器来测量进气压力的变化。进气真空度检测分为单缸检测和整机检测,单缸检测是指在不装进气歧管的情况下,在每个进气口安装独立的传感器对进气压力进行检测;整机检测是指在进气歧管装配好的情况下,在节气门处安装一个传感器来对所有缸的进气压力进行检测8。研究的是整机检测的情形,故其所对应的进气真空度测试波形体现的是四个缸的总体的进气

17、真空度波动情况。所采集波形,如图5所示。合格波形故障波形90180270360450540630720曲轴转角/°进气压力/k P a 1缸3缸4缸2缸-72-73-74-75-76-77-78-79-80图5进气真空度波形通过进气真空度检测,对进气真空度波形图中的峰值、峰值对应曲轴角度位置等明显的特征值分析,可以检测出气门泄漏,进气歧管泄漏,进气歧管垫片漏装,活塞与汽缸间隙不当,正时不当等故障。图5中所示故障波形为进气凸轮轴正时错位故障下所导致的四个汽缸进气真空度值整体下降。4.6排气压力检测排气压力检测通过安装在排气口位置的压力传感器来检测排气压力值,其检测原理跟进气压力检测类似

18、。进排气压力测试时,冷试台架系统发送TDC(上止点命令给传感器,传感器开始在曲轴角度位置720内开始采集一个运转周期内的进排气压力值,同时结合TDC (上止点信号,在数据采集卡上对所采集到的数据进行分析计算,得出相应的压力值与曲轴位置对应关系。排气压力检测中,根据发动机中排气管的安装状态的不同,也有多个传感器和单个传感器的测量方式之分。研究的是多个传感器的情形,即每个排气口安装独立的传感器,采集到的波形,如图6所示。90180270360450540630720曲轴转角/°合格波形故障波形450400350300250200150100500-50排气压力/k P a 图6排气压力波形通过排气压力检测,对排气压力波形图中的峰值、峰值对应曲轴角度位置等明显的特征值分析,可以检测出气门泄漏,活塞环装配不当,活塞环漏装,正时不当等故障。图6中故障波形为排气门泄漏所导致的有两个汽缸的排气压力值比正常排气压力值低的情况。5结论冷试试验中,采用了大量高精度传感器,测试精度高,冷试技术在发动机装配质量在线检测中充分体现出了它的优越性。目前国内热试技术已比较成熟,已具备自主生产热试试验设备的能力,但冷试技术尚处于研发阶段,国内汽车厂商所用冷试试验台基本都从国外进口。对冷试中的关键技术进行了研究和分析,为冷试试验台的研发作了一个铺垫。参考文献1朱敏慧.携