CN1884992A - 发动机测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机测试系统及用于该发动机测试系统的测试方法。它采用直流伺服电机拖动被测发动机旋转，使用传感器采集相关数据进行分析，通过计算并且与给定的限定值进行比较，从而确定被测发动机是否合格。本发明可以缩短发动机测试时间从而提高生产率，降低测试成本，避免环境污染。

Description

发动机测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于汽车发动机的测试系统。本发明还涉及用于该发动机测试系统的测试方法。

背景技术

发动机测试系统是汽车发动机生产线上必备的检测流程。传统的测试系统都是热车测试，即在发动机燃烧做功的情况下测试发动机的各项参数，从而判断发动机的零部件以及装配是否合格。这种测试方法并不完全适合生产线的需求，主要是由以下几方面的缺点造成的：1)热测的测试效率低，不适应当前大规模生产的情况；2)测试过程需要加入燃油、冷却水，导致测试成本高；3)测试中产生噪声、废气等环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发动机测试系统，它可以提高测试效率，降低测试成本，减少环境污染；为此，本发明还要提供一种用于该发动机测试系统的测试方法。

为解决上述技术问题，本发明发动机测试系统，包括一直流伺服电机，该直流伺服电机通过连接设备与被测发动机的飞轮相连接，所述被测发动机上连接由多个传感器组成的传感器系统，所述传感器系统通过信号调理和采集接口与测试计算机连接，所述直流伺服电机由伺服控制器控制，该伺服控制器通过PLC(programmable logic controller可编程逻辑控制器)接口与测试计算机连接；

还包括测试台装置，实现对伺服控制器控制、数据采集及计算、判别发动机是否合格；

离线数据分析装置，用于保持所有被测发动机的测试波形数据和计算结果数据，提供各种质量报表和不合格发动机的维修信息，并且提供限定值的计算和分析。

所述测试台装置，持续与PLC接口进行通讯，控制传感器就位以及发动机的转速，另外，通过PLC接口得到当前测试状态，步骤准备完毕后从调理和采集接口读取传感器测量到的数据，对数据进行分析计算，最后将结果数据与限定值进行比较，得出发动机合格或不合格的测试结果，并将测试结果写入PLC接口，同时将测试波形数据和结果文件传到离线数据分析装置的数据库服务器。

本发明用于所述发动机测试系统的测试方法，其测试过程如下：

流水线上的被测发动机自动进入测试工位，测试台装置通过PLC接口读入被测发动机的信息，如果该发动机型号与预先设定的型号不符，则被测发动机被直接送往下一个工位；型号相符合的被测发动机在测试台装置的控制下，被发动机装载机构拖入测试台架；然后测试台装置通过PLC接口控制伺服电机及控制系统将被测发动机夹紧固定，并使传感器系统就位；当以上所有准备工作完成后，测试台装置按照预先设定的测试项目，通过伺服电机及控制系统将被测发动机拖动到不同的转速下并进行数据的采集和分析；所有预定的测试项目结束后，测试台装置将结果数据与限定值进行比较，得出被测发动机合格或不合格的测试结果，并将测试结果写入PLC接口，将结果文件传到离线数据分析装置的数据库服务器保存；最后，测试台装置控制伺服电机及控制系统松开各种夹紧装置，使传感器归位；被测发动机被装载机构放回流水线，进入下一道工序；测试台架等待下一台发动机进入测试工位。

本发明使用直流伺服电机拖动被测发动机旋转，在发动机不燃烧、不做功的情况下，使用传感器采集相关数据进行分析，通过计算各种发动机参数并且与给定的限定值进行比较，从而确定发动机是否合格。

本发明发动机测试系统对一台发动机的测试时间一般约为60秒左右，而发动机热试系统通常需要30-60分钟左右，因此极大的提高了生产效率。

发动机热试系统在一台发动机的测试过程中通常需要消耗掉30公升燃油，加上冷却水的消耗，以及场地占用，当前平均每台发动机的测试成本在100元左右。而本发明发动机测试系统，由于使用伺服电机拖动发动机旋转，无需加入燃油和冷却水，因此每台发动机的测试成本非常低，平均每台不足10元钱。

同时，由于无需燃烧过程，因此没有废液、废气的排放，而且相对于发动机热试系统，测试噪声非常低。因此本发明发动机测试系统是一个非常环保的测试系统。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明发动机测试系统的结构图；

图2是本发明发动机测试系统的控制程序流程图。

具体实施方式

本发明发动机测试系统是一个用于发动机装配线末端的产品检测系统，用于检测装配完成的发动机是否合格并对不合格发动机提供维修信息。

如图1所示，本发明发动机测试系统由两大部分组成：测试台架和离线数据分析装置。测试台架由伺服电机及控制系统2、PLC接口3、传感器系统4、调理和采集接口5、测试计算机6组成。为了进行自动化测试，测试台架还包括夹具、定位装置、发动机装载机构等(图中未示)。

所述离线分析装置由数据库服务器7、限定值分析装置8、报表PC 9和维修PC 10组成。

伺服电机及控制系统2中的直流伺服电机通过连接设备与被测发动机1的飞轮相连接。所述被测发动机1上连接由多个传感器组成的传感器系统4，该传感器系统4包括机油压力传感器、排气压力传感器、进气真空度传感器、油温传感器、点火电压传感器、振动传感器。同时，在连接设备上还安装有扭矩传感器，转盘编码器，在测试台架上安装有环境参数传感器。所述传感器系统4通过信号调理和采集接口5与测试计算机6连接。所述伺服电机及控制系统2中的直流伺服电机由伺服控制器控制，该伺服控制器通过PLC接口3与测试计算机6连接。

所述测试台架还包括测试台装置，测试台装置安装在测试计算机6上，实现对伺服电机及控制系统2中的伺服控制器控制、数据采集及计算、实时进行发动机合格与否的判别，结果数据的保存。

具体的测试过程描述如图2所示：流水线上的被测发动机1自动进入测试工位，测试台装置通过PLC接口3读入被测发动机1的信息，如果该发动机型号与预先设定的型号不符，则被测发动机1被直接送往下一个工位；型号相符合的被测发动机1在测试台装置的控制下，被发动机装载机构拖入测试台架；然后测试台装置通过PLC接口3控制伺服电机及控制系统2将被测发动机1夹紧固定，并使传感器系统4就位。当以上所有准备工作完成后，测试台装置按照预先设定的测试项目，通过伺服电机及控制系统2将被测发动机1拖动到不同的转速下并进行数据的采集和分析。所有预定的测试项目结束后，测试台装置将结果数据与限定值进行比较，得出被测发动机1合格或不合格的测试结果，并将测试结果写入PLC接口3，将结果文件传到离线数据分析装置的数据库服务器7中保存。之后，测试台装置控制伺服电机及控制系统2松开各种夹紧装置，使传感器归位；被测发动机1被装载机构放回流水线，进入下一道工序；测试台架等待下一台发动机进入测试工位。

本发明采用发动机冷车测试的方法，在测试计算机6控制下，直流伺服电机以不同的转速拖动被测试发动机1。

本发明发动机测试系统根据发动机的不同转速测试其不同参数，转速的选定根据被测参数在该转速下的敏感程度决定。

被测试发动机1在测试过程中无需加入燃油和冷却水，并且在无燃烧和做功过程。在这种情况下本发明使用传感器采集发动机的各种数据。测试计算机6提供与各传感器和PLC接口3相连接的各种硬件接口。本发明通过PLC接口控制伺服电机及控制系统2中的直流伺服电机按照设定的动作要求运行，如传感器的就位、发动机旋转速度、发动机的进排气、点火线圈供电、ECU(Electrical Control Unit，发动机电控单元)供电等，同时控制各传感器进行数据采集，并对采集到的数据进行实时计算和分析，判断发动机是否合格。合格与否的信息通过PLC接口的射频(RF)模块发送给货物托盘，生产线根据该信息将发动机送往下一个工序或者维修站。

所述离线数据分析装置内部以及和测试计算机6之间的通讯使用10/100BaseT以太网络。数据库服务器7按照规定的格式保存所有测试计算机6送来的被测发动机1测试结果数据。维修PC10从数据库服务器7得到不合格发动机的信息，将这些信息以图表的方式显示给维修人员，并且提供可能的维修建议信息。报表PC 9使用数据库服务器7的被测发动机信息建立各种质量报表(包括显示所有基本信息的简明报表、显示前20台不合格发动机的排行榜报表，以及所有测试发动机的直方图报表、分布图报表、趋势图报表，平均值-极差控制图报表等)提供给质量控制人员；限定值分析装置8通过对大量发动机测试数据进行统计分析，计算限定值，测试计算机6使用该限定值来判别发动机是否合格。

所述被测发动机1为采用奥托循环的各种点燃式汽油机和压燃式柴油机。

本发明发动机测试系统还包括一个校准功能模块，该校准功能模块包括对应于传感器采集信号的信号发生器和校准装置，该校准装置用于检测传感器的零点漂移和线形度变化，及重新计算传感器的线性特性参数。测试计算机使用该线形特性参数将来自于信号调理和采集接口的数字信号转换为实际的物理值并进行分析计算。

本发明发动机测试系统提供对环境因素的补偿。该补偿将来自于信号调理和采集接口的并已经转换成物理值的机油压力信号、进气真空度信号、扭矩信号通过三个经验补偿公式转换为常温、常压下的相应数值，测试计算机使用该数值进行分析计算，并使用该计算结果与限定值比较以判别发动机是否合格。三个经验补偿公式描述如下：

机油压力信号补偿公式

P_corr＝P_c/f(t)*f(t₀)

其中

f(t)＝a₀+a₁*t

P_corr：补偿后的机油压力

P_c：当前机油压力的测试值

t：当前机油温度

t₀：常温(取25度)

a₀，a₁：补偿系数，具体数值由实验确定

进气真空度信号补偿公式

P_corr＝P_r+a₀*(B_r-B₀)

其中：

P_corr：补偿后的进气真空度

P_r：实际测得的进气真空度

a₀：补偿系数

B_r：实际测得的大气压力

B₀：标准大气压

扭矩信号补偿公式

T_corr＝T_r+a₀*(B_r ²-B₀ ²)

其中：

T_corr补偿后的扭矩

T_r：实际测得的扭矩

a₀：补偿系数

B_r：实际测得的大气压力

B₀：标准大气压

该补偿使得发动机测试系统可以在不同的环境温度和大气压力下使用相同的限定值来对被测试发动机进行合格与否的判别。

Claims (10)

1、一种发动机测试系统，其特征在于：包括一直流伺服电机，该直流伺服电机通过连接设备与被测发动机的飞轮相连接，所述被测发动机上连接由多个传感器组成的传感器系统，所述传感器系统通过信号调理和采集接口与测试计算机连接，所述直流伺服电机由伺服控制器控制，该伺服控制器通过PLC接口与测试计算机连接；

还包括测试台装置，实现对伺服控制器控制、数据采集及计算、判别发动机是否合格；

离线数据分析装置，用于保持所有被测发动机的测试波形数据和计算结果数据，提供各种质量报表和不合格发动机的维修信息，并且提供限定值的计算和分析。

所述测试台装置，持续与PLC接口进行通讯，控制传感器就位以及被测发动机的转速，另外，通过PLC接口得到当前测试状态，步骤准备完毕后从调理和采集接口读取传感器系统测量到的数据，对数据进行分析计算，最后将结果数据与限定值进行比较，得出被测发动机合格或不合格的测试结果，并将测试结果写入PLC接口，同时将测试波形数据和结果文件传到离线数据分析装置的数据库服务器。

2、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述被测发动机为采用奥托循环的各种点燃式汽油机和压燃式柴油机。

3、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述被测发动机在测试过程中，无需加入燃油和冷却水，并且无燃烧和做功过程。

4、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：还包括一个校准功能模块，该校准功能模块包括对应于传感器采集信号的信号发生器和校准装置，该校准装置用于检测传感器的零点漂移和线形度变化，及重新计算传感器的线性特性参数，测试计算机使用该线形特性参数将来自于信号调理和采集接口的数字信号转换为实际的物理值并进行分析计算。

5、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述发动机测试系统根据被测发动机的不同转速测试其不同参数，转速的选定根据被测参数在该转速下的敏感程度决定。

6、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述离线分析装置由数据库服务器、限定值分析装置、报表PC和维修PC组成；

数据库服务器按照规定的格式保存所有测试计算机送来的被测发动机测试结果数据；维修PC从数据库服务器得到不合格发动机的信息，将这些信息以图表的方式显示给维修人员，并且提供可能的维修建议信息；报表PC使用数据库服务器的被测发动机信息建立各种质量报表提供给质量控制人员；限定值分析装置通过对大量发动机测试数据进行统计分析，计算限定值，测试计算机使用该限定值来判别被测发动机是否合格。

7、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述离线数据分析装置内部以及和测试计算机之间的通讯使用10/100BaseT以太网络。

8、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述发动机测试系统提供对环境因素的补偿，该补偿将来自于信号调理和采集接口的并已经转换成物理值的机油压力信号、进气真空度信号、扭矩信号转换为常温、常压下的相应数值，测试计算机使用该数值进行分析计算，并使用该计算结果与限定值比较以判别发动机是否合格，该补偿使得发动机测试系统可以在不同的环境温度和大气压力下使用相同的限定值来对被测试发动机进行合格与否的判别。

9、根据权利要求1所述的发动机测试系统，其特征在于：所述被测发动机合格与否的信息通过PLC接口的射频块发送给货物托盘，生产线根据该信息将发动机送往下一个工序或者维修站。

10、一种用于权利要求1所述的发动机测试系统的测试方法，其特征在于：测试过程如下：

流水线上的被测发动机自动进入测试工位，测试台装置通过PLC接口读入被测发动机的信息，如果该发动机型号与预先设定的型号不符，则被测发动机被直接送往下一个工位；型号相符合的被测发动机在测试台装置的控制下，被发动机装载机构拖入测试台架；然后测试台装置通过PLC接口控制伺服电机及控制系统将被测发动机夹紧固定，并使传感器系统就位；当以上所有准备工作完成后，测试台装置按照预先设定的测试项目，通过伺服电机及控制系统将被测发动机拖动到不同的转速下并进行数据的采集和分析；所有预定的测试项目结束后，测试台装置将结果数据与限定值进行比较，得出被测发动机合格或不合格的测试结果，并将测试结果写入PLC接口，将结果文件传到离线数据分析装置的数据库服务器保存；最后，测试台装置控制伺服电机及控制系统松开各种夹紧装置，使传感器归位；被测发动机被装载机构放回流水线，进入下一道工序；测试台架等待下一台发动机进入测试工位。