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验便 成了现代化工厂精益生产和目标管理的重要环节。本文所讨论的在线检测均指发动机装配下线后的出厂热试和冷试检测。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，我们从长期的工作实践中总结了某些经验，供大家参考和借鉴。

概念、分类和应用

对于发动机的在线检测，国内外比较普遍接受的是按测试手段进行分类，分为热试检测（HotTest）和冷试检测（Cold Test）两种。

1、热试检测

热试检测可理解为发动机在装配线上装配完毕后，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。

（1）按载荷状态，热试检测可分为空载和加载两种。对于柴油机而言，目前绝大部分为加载（负荷）试验（少数轿车用柴油机按各用户的工艺要求采用空载测试），一般采用测功机为负载设备。水力和电涡流测功机为目前我国柴油机厂家较多采用的设备，测试手段也比较简单、常用；对于汽油机而言，国外目前为空载和加载方式并举，国内基本上为空载试验，但也也逐步开始引进加载测试设备，不过数量很少，仅在1～2个合资公司开始尝试，一般经验的加载量不超过台架试验满载的1/3。某些文献中把热试的概念片面地理解为“一定负荷的加载运转”这中有一定的局限性。国内目前尚未完全开发成功与国外加载试验台技术相当的设备，德国SIEMENS公司、JWFROEHLICH公司等在这方面比较领先，已有应用实例。

（2）按启动方式，热试检测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。

（3）按装配状态，热试检测可分为发动机已装配或未装配变速器进行的热试状态磨合。微型车发动机大部分均带变速器进行测试，试验过程中有的用户还增加了变速器换档、机器小圆弧过渡性能等试验。

（4）按运转方式，热试检测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，目前国内大部分企业采用此种方式。

（5）按外部公用系统的连接和供应方式，这里一般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，国内外以前者应用居多。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。

（6）按物流方式，有空中悬挂链、地面辊道（直辊、横辊）的自动输送方式以及手推小车、电动（或气动）葫芦吊的手动方式，同时也有这两者相结合的方式。

（7）按数据采集方式，目前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，以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。

（8）按燃料供给方式，有供应汽油、柴油、LPG、CNG等单燃料形式以及双燃料形式和燃料电池发动机热试台测试系统等。

（9）按布置方式，有单工位、双工位方式、集装箱式系统集成等。

以上几种方式各有特点，适合于不同用户的实际需要。我们认为具体采用何种方式或手段，还是应从用户的自身需求出发，没有必要盲目地追求高配置，一般可预留接口空间，待使用一段时间或二期工作开始时再增加某些功能和配置，这样有利于快速收回投资，真正符合企业的发展规律。

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。目前，具有自主知识产权的试验装备在国内许多著名的汽车发动机生产厂的使用效果良好，成效显著。这方面的典型图例见图1～4。

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

2、冷试检测

冷试技术是近几年来迅速发展起来的新技术。冷试检测设备安装在发动机装配线某工位上，当装配中的发动机到达该工位时，冷试检测设备开始自检、连接等动作，最后由外界交流伺服电机倒拖带动发动机旋转，在不点火的状态下通过各传感器采集数据，并汇集到计算机中进行数据分析、综合、对比等，自动判定冷试结果合格与否，一般最高转速不超过3000r/min。

国外许多著名的汽车发动机公司已普遍使用冷试检测，目前国内个别汽车发动机厂家也开始引进和使用该技术和装备，冷试技术和装备有望在国内流行。由于冷试技术需要事先做大量的数据收集和分析，开发成专门的数据库，而且数据库一般对同一平台的机器适用，工作量很大。目前，国内还没有真正公开报道有关冷试检测台架研发成功的消息，德国SIEMENS公司、JW FROEHLICH公司、美国ABB公司等研制的设备在生产实际中已有应用。下面就根据平时的工作经验，探讨一下有关冷试技术的一些情况，希望对大家的工作有所帮助。

（1）冷试台架的组成

□ 机械部分，包括机床床身、托板上料系统、发动机夹紧装置、驱动装置、驱动适配器的同步装置、各种自动封堵装置、防护罩等；

□ 测试和控制系统，包括自动零-校正、常规电气配置、传感器系统、可编程序控制器系统、面板操作系统、网络系统、计算机系统（硬件和软件）、安全系统等；

□ 公用辅助系统，包括液压装置和气动装置等。

（2）参数测量

一般需要测量转数、转角变送器、扭矩、油压、油温、进气压力、排气压力、气缸1的OT-识别、控制时间、曲轴变送器等，每个参数都有范围和精度要求。具体设备中的参数测量根据实际情况还有很多增加。

（3）基本过程和节拍基本过程：

□ 带着发动机的托板进入工位，此时检查冷试台架的传感器 (零-校正)；

□ 从移动数据块读数据并按发动机型号调用相应的测试程序；

□ 在变速箱法兰一侧对发动机夹紧并耦合驱动装置；

□ 自动连接装置进给；

□ 驱动发动机测试过程开始；

□ 自动连接装置退回；

□ 发动机松开及断开驱动装置；

□ 将带有发动机号码的测试结果送入检测计算机；

□ 发动机离开冷试台架。

一个冷试台架的测试时间一般在100s左右，最短的甚至只用65s左右。需要特别说明的是，各发动机厂若需采用冷试设备，因其发动机机型和平台的不同而在数据处理和分析方面有很大的不同，上面所讲述的冷试台架组成、过程和节拍等仅是个例，但具有了基本的内容。典型图例见图5、图6。

图5 测试过程示意图

图6 生产应用示例

热试、冷试的优缺点比较

1、热试的优缺点

□ 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；

□ 测试时间长，国内最短的热试时间为5～8min，一般控制在10～20min，极端的情况可以超过30min，若需保证同样的生产节拍，必须增加台架数量，但这大大提高了设备投资成本；

□ 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。

2、冷试优缺点

□ 由于测试过程中无需消耗燃油等因素，其使用成本低于热试检测，不存在发动机的废气排放对环境造成的污染；

□ 通过发动机低速（相对热试而言）时高精度传感器所采集的数据，来相对地分析加工、装配和高速时可能存在的问题；

□ 通过高精度的仪器和大量传感器来捕捉发动机的工况，具有高度的独立性、精确度和完善性；

□ 虽然单机成本比热试单机要高，但由于其测试时间极短、原料消耗少，故使用成本远远低于热试；

□ 冷试中发动机转速较低，一般最高为2000～3000r/min，同时温度也低，故其安全性高于热试设备；

□ 不足之处是它要求发动机零部件的加工质量、装配质量必须达到一定的精度要求，对整机厂和零部件企业的相关加工、装配和生产管理提出了更高的要求，但这有利于发动机行业整体水平的提升；

□ 要求事先对该平台的发动机的相关参数通过大量的试验建立数据库，某些资料介绍至少要10000台（次）发动机的测试参数作为基础数据，这就需要进行大量细致的工作；

□ 同时，由于冷试过程中无燃烧、加热等，不能检测热力循环中相关的缺陷，一般在全部装配完成后，采取装车点火或抽取一定比例进行空载热试的方法（质量保证部门专门的抽取检测措施不在本文讨论的范围内）予以保证出厂发动机的合格，抽取的比例在国外的数量一般不超过10%。

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，并会对环境造成一定的污染。

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的方向。