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出厂实验
汽油发动机出厂试验
本文论述了汽油发动机出厂试验的目的、内容和方法,介绍了电喷汽油发动机原理,着重阐述了大批量生产下通过台架进行发动机出厂试验的规范,对试验中常见缺陷进行了简单总结和分析。
1.概述
发动机是汽车的心脏,发动机的装配质量直接关系到整车的质量,因此在发动机装配完后,都要进行试验,以检验发动机的质量状况,这就是发动机出厂试验。
对轿车,因其对舒适性的要求较高,因此对发动机的质量要求就更高,从而对轿车汽油发动机的试验要求也较高。
发动机的出厂试验,就是根据发动机运转原理,通过专门的台架使发动机运转起来。
发动机的出厂试验一般有冷试和热试两种,冷试最大的特点就是不需要点火,热试就是将发动机点火运转起来,和在车上运转一样。
虽然冷试成本相对较低,但热试因其能检查更多项目,而被采用的较多。
本文主要讨论热试的试验技术。
发动机的出厂试验是对发动机的各种性能做全面的检查,对大批生产,发动机出厂试验一般是在专用台架上,按一定试验规范进行试验。
通过试验。
可以检查发动机的零部件质量,装配是否有错漏装,是否漏水、气和油,以及调速和功率情况。
同时也可检查起动系统、燃油供给系统、冷却水供给系统、发动机控制系统、发动机燃烧废气排出系统、增压系统等的工作情况。
2.电喷汽油发动机原理
随着对汽车环保和节能要求的提高,汽油发动机也有机械式的化油器供油控制系统发展到电喷控制系统。
神龙公司在1995年生产的是化油器的发动机,现在已全部都是电喷发动机了。
采用机械式喷油控制系统的发动机可以达到欧洲二号排放标准,但可能会有损动力性和燃油经济性。
但是如果希望达到欧洲三号排放标准,就必须采用电控喷射系统。
通过电控单元(ECU)的控制程序,随时调节喷油量和喷油时刻,以获得最佳的动力性和最优的燃油经济性.
采用发动机电控和燃油喷射技术,能够使发动机获得更高的燃烧效率,同时降低燃烧峰值温度,提高排放等级。
电控系统可以实现更精确的燃油喷射控制,监控整个发动机系统的运转及排放,进行故障报警或进行自动调整,综合调控发动机的进气、燃油系统和混合气调节系统。
电喷系统的基本原理是通过位于各部位的传感器,将所采集到的信息反馈输入到一个微电脑中进行处理,并由它发出指令来控制混合气中空气与燃油的比例,使所供给的混合气能适应发动机在各种工况的需要。
基本原理就是电控单元(ECU)根据空气流量传感器以及发动机转速,节气门的位置、冷却水的温度及空气温度等传感器采集的信息经过判断并计算出喷油的依据,确定各喷油器开启时间,发出指令给喷油器,令其喷油,再根据正时控制火花塞点火,使燃油燃烧,完成做功,保证发动的运转。
这样汽油喷射系统和点火系统结合为一,保证了混合气成分和点火时间的优化控制,使发动机的性能大为改善。
同时,各传感器在不同部位接受不同的信息:
如转速传感器接受发动机转数的信息和起动信息;空气流量传感器接受吸入空气流量的信息;节气门开关节气门开度位置的信息;冷却水温传感器接受水温信息,空气温度传感器接受气温信息。
这些信息通过电路反馈给电脑。
在电喷系统中最重要的部件除ECU外就数喷油器了。
一般的发动机每个气缸有一个喷油器,位于进气门的上方。
燃油通过喷油器雾化,再和从进气管进入气缸的空气相混合。
另外,为了满足废气排放法规的要求,轿车的电喷系统中还有一个混合气调节系统。
它主要利用气管中的氧传感器,向电脑反馈混合气稀或浓的信息。
电脑根据信息重新指令喷油器,得到正确的喷油量。
下图为神龙TU5JP/4发动机采用的BOSCHME7.4.5电喷系统原理图:
它的基本功能有:
4缸多点顺序喷射;采用2×2点火线圈无分电器点火控制系统;增量系统的速度测量:
60-2系统;负荷测量进气歧管压力(压力系统);-混合气自适应控制;排气温度模型;基于模型的过渡工况自适应控制;基于模型的扭矩控制;分缸爆震自适应控制;电子防盗功能;EIII排放;EOBD自诊断系统;自动变速器接口(通过CAN总线);里程记忆功能;发动机转速、水温、油耗输出等。
3.试验内容和目的
根据汽油发动机的运转原理,一般出厂检查都是在无负荷空载情况下进行,主要是检验发动机装配质量。
出厂试验与性能试验有很大的区别。
发动机性能试验包括各种负荷下的动力性及经济性试验方法,无负荷下的起动、怠速、机械损失功率试验方法以及有关气缸密封性的活塞漏气量及机油消耗量试验等,用来评定汽车发动机的性能,是新设计及重大改进的发动机的定型试验和转产生产的发动机验证试验。
因此,出厂试验的内容相对性能试验内容少,方法也简单些。
一般出厂试验内容有:
3.1启动试验
启动试验的目的主要是评定发动机的低温中温及热机的起动性能。
起动性的优劣取决于启动发动机所需要的拖动时间。
3.2怠速试验
怠速试验的主要目的是评定发动机的怠速质量,即发动机处在低温冷机及热机状态下,无负荷时,评定发动机怠速运转的平顺性(如转速波动量)及运转持续性(不熄火)。
对电喷发动机怠速的高低是根据水温高低来确定怠速喷油脉宽控制的,水温越高,喷油脉宽越长,怠速也相对高些。
3.3调速试验
调速试验的主要目的是用稳定调速率来评定发动机的调速性能,观察发动机在速度变化是的运转情况和高速运转的平稳性。
4.试验条件和方法。
汽油发动机的出厂试验都是空载下,在专用的台架上进行的,在大批量生产情况下,试验条件要求也就是对试验台架的功能要求。
首先,发动机的放置应与在整车上的悬置一致。
一般的放置方式有悬挂和托盘放置两种方式。
主要要保证发动机的水平和垂直方向的角度与整车上放置方式一致。
为了保证发动机的正常运转,发动机应在试验前加注足量的机油。
台架上还要配置与整车一致的起动系统、燃油供给系统、冷却水供给系统、发动机电喷控制系统、发动机燃烧废气排出系统等。
试验的方法是按照按照启动试验、怠速试验和调速试验的顺序,将发动机启动运转,通过观察发动机运转情况来判断发动机的质量状况。
发现异常情况时按试验规范和经验加以判断处理。
为了能正确判断发动机的运转状况,台架上对相应的系统都应有具体的检测仪器和装置。
一般台架都应包括启动装置,速度、水温、机油压力和燃油压力等的检测和显示装置。
启动装置一般有液压马达和启动电机。
装置不同,但他们的要求是一样的,在发动机启动后,启动装置就与发动机分离,不影响发动机运转。
速度和水温的检测也有相应的装置,电喷控制的发动机本身都有转速和水温传感器,但为了不干扰电喷控制系统的正常工作,空载试验台架应有另外的转速和水温检测仪来测量。
机油压力的检测必须制作专用的机油压力检测接头,一端接入发动机机油主油道,另一端接入台架上的检测设备,将压力传送台架上的压力传感器,在台架上就可动态显示发动机油压值。
当检测到机油压力过低时,台架控制系统切断发动机电控系统电源,使发动机停机,保证在机油供给不正常时发动机不受损害。
冷却水供给系统和发动机在整机上运行原理一致。
一般由2条回路组成,保证发动机冷却水大循环和小循环的冷却水供应。
另外还有冷却水抽空功能,在完成试验后,抽干净发动机内的冷却水,便于发动机的包装、储存和运输。
燃油供给系统保证方发动机在试验过程中的正常燃油供给。
根据发动机电喷原理不同,燃油供给系统压力一般为2.5bar~5bar。
发动机电喷控制系统是试验条件中要求最高的,如果电喷控制系统本身有问题,在试验中就很难判断出现的问题,甚至会出现错判的情况。
电喷控制系统就是根据发动机的电喷原理,在试验中保证发动机的正常运转。
电喷系统一般包括控制部分,电源部分,电控单元(ECU)、线束和传感器接插元件等部分。
电喷控制系统要求ECU的电源稳定,传感器接插可靠。
5.试验规范
发动机的出厂试验规范,根据生产的发动机品种,生产工艺来确定的。
一般要通过对本厂生产的发动机产品的质量分析,和一段时间的试验验证,才能确定。
对于轿车汽油发动机,出厂试验只检查运转情况是否正常,有没有漏装零件,以及水、油、汽是否渗漏,因此一般国内自己开发的发动机,出厂试验要10~15分钟,与国外合资的厂家,因产品和生产工艺都是国外引进的发动机,出厂试验一般都只要4~6分钟。
一般发动机出厂检查是100%检查,也有一些国外或合资厂家产品设计和质量控制较好的,采用抽检的方式进行出厂试验。
试验规范的内容一般主要包括外观检查,检漏,启动试验,怠速试验和调速试验等方面的要求。
神龙公司生产的TU系列发动机,装配线大量用到自动设备和电动板手,装配过程质量控制较好,采用的是100%检查的方式进行试验,每台发动机的试验节拍为7分钟,其中发动机运转时间为3分钟。
现以ME7.4.5版16阀TU汽油发动机为例,说明一般汽油发动机的试验规范。
ME7.4.5版16阀TU汽油发动机汽油发动机是直接引进法国PSA集团2004年10月同步投产的全CAN网多点电喷控制发动机。
电控单元(ECU)是BOSCH公司的ME7.4.5版本。
试验时发动机布置采用悬链悬挂方式,发动机倾斜角度6°与整车悬置角度一致。
试验规范具体如下。
5.1外观检查
外观检查主要是检查发动机零件外观缺陷,有无磕碰伤,以及是否有错漏装。
重点检查项目:
正时罩盖螺栓,缸盖罩盖螺栓,进、排气歧管螺栓,进水管,出水室等关键件。
检查完毕,在相应部位用白油漆笔标记。
5.2发动机对接
先将启动装置与发动机飞轮和离合器对接,要保证发动机曲轴轴线与启动液压马达轴线一致。
要求对接可靠,锁紧牢固,在发动机高速运转时不松动。
然后,再对接废气排放系统和接冷却系统,要求排气管,进、出水管连接紧固,在运转时不漏水、废气。
最后,对接燃油管和各传感器。
连接的发动机传感器有:
加速踏板、电子节气门、点火线圈、喷油嘴、转速传感器、进气温度和压力传感器、水温传感器、机油压力传感器等。
5.3启动试验
启动冷却水系统和燃油系统,ECU上电,启动液压启动马达。
观察发动机启动情况,发动机的启动是时间不能超过15秒。
若3次启动失败,将发动机送往返修区,试验结束。
启动正常,进入下一步试验。
5.4怠速试验
调节加速踏板,使发动机为稳定在2000转/分,当水温到60度时,完全松开加速踏板,检查怠速应稳定在820转/分左右,听发动机是否有异响,特别是正时系统。
台架设定的发动机运转时长为3分钟,水温升到60度的时间一般在3分钟内,若3分钟到,水温没达到60度,可人工干预,再增加一个循环时间3分钟,否则台架会自动停止发动机运转。
怠速质量评定:
怠速现象 结论
不太感觉发动机在怠速运转 优秀
清晰地感觉到在运转,但运转平顺 很好
运转略有振动,但无反感 好
运转略微粗暴,但转速稳定 尚可
运转中度粗暴 合格
运转粗暴,但能维持运转,不熄火 不合格
运转严重粗暴,维持运行无把握,可能熄火
熄火1次,在怠速工况持续20s运转难以维持
熄火2次或2次以上,不能维持运转,人为操纵油门才能继续运转
5.5调速试验
匀速调节加速踏板,检查发动机转速同步变化情况,运行是否平稳,观察发动转速能否超过3000转/分。
判断发动机正常,就可停机。
5.6查漏
在前面的试验过程中,同时也注意发动机是否有明显的漏水、气、油现象。
发动机停机后,仔细检查进出水管、发动机油底壳、缸盖垫结合面,曲轴前后油封和凸轮轴油封等部位是否有漏水、油等现象。
上述检验全部合格,就可判定发动机合格。
6.常见缺陷现象和解决方法
发动机的出厂试验是对发动机的各种性能做全面的检查,通过试验。
可以检查发动机的零部件质量,装配是否有错漏装,是否漏水、气和油,同时也可检查起动系统、燃油供给系统、冷却水供给系统、发动机控制系统、发动机燃烧废气排出系统、增压系统等的工作情况。
发动机试验的目的是为了提供各用户合格,性能可靠的发动机,但对试验发现有问题的发动机也有进行必要的判断和分析,以解决发现的问题。
试验线发现的发动机的问题实际主要为两大类:
装配质量问题和零件质量问题。
其中装配有些的漏装,在外观检查时比较容易发现。
但因试验现象是综合的表象,因此从试验中观察到的现象有时很难判断出问题点,有时发动机本身没问题,可能是试验台的问题。
下面根据本人的工作经验,对碰到的问题,作简单的描述和分析。
6.1电喷系统问题
电喷系统问题,是台架本身问题的一种,是台架问题中最容易和发动机本身缺陷相混淆的。
电喷系统问题,在新产品,新台架时出现较多。
台架稳定后,主要是电喷系统的接线松动造成发动机缺陷的假象。
如:
转速传感器接线松动,可造成怠速不稳或启动失败,这种现象和节气门零件本身故障比较接近,从而增加了判断难度。
6.2装配和零件问题
凸轮轴噪声:
凸轮轴有缺陷;液压挺杆有缺陷,或清洁度问题。
液压挺杆噪声:
液压挺杆紧。
正时噪声:
张紧轮弹簧缺陷。
油封问题:
可造成机油压力不足。
漏油现象,但因试验台运行时间较短,一般难发现。
节气门问题:
可造成怠速不稳,无法加速等问题,但一般发动机能启动。
喷油嘴问题:
可造成抖动,调速不畅等问题。
转速传感器问题:
可造成无法启动,怠速不稳等想象。
在具体试验中出现的问题,要根据具体情况分析,有些问题较难描述和处理,上面这些只是些一般性的问题。
实际上,发动机试验的问题和发动机维修时的问题处理有很多相近处。
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