冷试技术在柴油机装配质量控制中的运用探究

引言

总装制造部在台架上完成柴油机主要零部件装配后，传统的质量控制手段主要依赖于点火运行的功能性热态测试 [1]。这种方式虽然能最终验证发动机能否启动运行，但存在明显的局限性。热试不仅过程耗时较长，消耗燃料并产生排放，运行环境的复杂性也使得在测试结果中精确分离和定位具体的装配缺陷源头变得相对困难，难以直接、高效地反馈至具体的装配环节进行针对性改进。因此，探索和采用更为高效的测试手段，对提升柴油机装配质量的控制精度和生产效率具有重要意义。

一、冷试技术在柴油机装配质量控制中的运用价值

（一）实时精检装配精度，杜绝功能隐患

各成品零部件转入总装制造部后，柴油机在装配过程中，关键部件如活塞总成、轴承、齿轮及密封件间的配合精度至关重要。任何尺寸超差、预紧力不当或密封失效，都可能引发未来运行中的摩擦磨损、泄漏甚至功能故障 [2]。然而，在总装制造部预装工段预装时难以对整机动态配合精度进行全面有效地在线验证。冷试技术弥补了这一不足。它在不加注燃油、不点燃的情况下，利用外部动力驱动装配好的柴油机运转，模拟机械负荷状态。在此过程中，传感器能实时检测主轴系回转平稳性、摩擦副运行阻力、特定部位压力变化及整体振动水平等物理信号。这些信号能敏感反映由装配误差导致的细微异常，比如主轴系阻力过大可能指向轴承预紧问题，缸压波动异常与活塞环或密封相关。通过这种在总装完成后立即进行的“体检”，冷试技术能在发动机点火前暴露潜在的质量隐患，将精度缺陷拦截在台架试验前，有效避免因内在装配问题导致的未来运行失效风险。

（二）高效定位故障源，缩短异常处理期

当柴油机装配后出现问题，快速找到具体根源是解决问题的关键。但传统热试（点火测试）中，燃烧过程及其伴随的复杂热效应和环境噪声干扰严重，使故障信号混杂难辨，大大增加了定位难度，往往导致调试时间长、返修成本高。冷试技术则提供了一个“纯净”的测试环境。它排除了燃烧和高温的干扰，专注于检测柴油机机纯粹的机械运行状态下的物理参数，如转速波动、扭矩变化、压力脉动、特定振动及声音频谱特征等。测试系统通过预设的逻辑模型分析这些信号，一旦发现异常（例如某频带振动异常、特定压力波形畸变、飞轮端阻力变化），便能将其与具体类型的失效模式关联起来，如活塞连杆组问题、齿轮啮合不良、轴承过紧、紧固件松动或油气管路泄漏 / 堵塞。这种基于精确物理信号关联的定位方式，显著优于依赖观察和试错的传统排故流程。它能将故障源锁定在特定部件或装配环节，避免了大量盲目拆解检查和部件更换，将原来可能耗时数小时乃至数天的定位工作大幅缩短，从而压缩了整体问题处理时间，提升了生产线的响应效率。

二、冷试技术在柴油机装配质量控制中的运用策略

（一）构建全工序冷试分段检测体系

柴油机装配涉及多道工序，仅依赖整机最终冷试，问题定位困难且返修成本高。为提升过程监控，应在关键装配节点设置分段冷试点。例如在曲轴安装后、活塞连杆装配后、缸盖密封完成时设置专门冷试环节[3]。每个冷试点需配备对应的驱动、工装和传感器，检测该阶段装配部件的配合状态。曲轴段重点测量轴系回转阻力；活塞段侧重各缸运动均匀性。这种分段“节点式”冷试，将质量监控前移，能更早发现工序内的装配偏差，如错装、漏装、扭矩异常或密封失效，避免问题累积至总装后导致诊断复杂，降低返修难度。

（二）搭建冷试数据智能分析平台

冷试产生海量物理信号数据（振动、压力、扭矩、声音等），人工判读效率低且深度有限。需建立智能分析平台实现数据自动采集存储与追溯。核心是构建多物理量融合的分析模块。系统应预设基础规则库，自动识别异常波形特征（如特定振动峰值、压力畸变），进行多缸参数一致性比对及历史合格数据参考。同时引入智能关联模型，例如建立振动频谱或扭矩波动模式与潜在故障（如轴承问题、活塞环缺陷）的关联性分析。平台输出故障可能性排序、异常定位及改进建议，显著提升数据挖掘效率和隐性问题的识别能力。

（三）建立冷试工艺标准化管控机制

为确保冷试质量稳定可靠，避免其自身成为误差源，需实施标准化管控。一是规范工艺文件，明确各测试点的操作流程、设备校准要求及合格判定标准，如量化阈值和特征。二是严格设备管理，执行定期维护保养、性能验证，如用标准样机确认设备稳定性[4]。三是统一人员操作，经培训后按规程执行，重点关注工装一致性、传感器定位规范及异常处理程序。四是建立闭环反馈，将冷试问题精准关联到具体工序或供应商，推动前端改善。通过全面标准化，保障冷试过程可控、结果可信、改进有效。

结语

综上所述，冷试技术为柴油机装配质量控制提供了一种切实可行的技术手段。它在装配完成后、整机点火动车前这一关键节点，通过模拟机械运行状态下的精密检测，能够有效识别出如尺寸超差、部件配合不良、密封失效等隐藏的质量隐患，从而在源头上杜绝了部分外来运行故障的发生。同时，该技术构建的纯净测试环境及其对机械运行物理信号的深度分析能力，显著提高了故障根源的定位速度和准确性，降低了传统试错排故的成本和时间。

参考文献

[1] 钱霞美 . 冷试技术在柴油机装配质量控制中的应用研究 [J]. 柴油机设计与制造 ,2020,26(01):39-43.

[2] 樊刘杨 . 基于智能理论的柴油机冷试关键技术研究 [D]. 山东大学 ,2020.

[3] 罗云 . 基于冷试的发动机建压故障分析与优化 [J]. 南方农机 ,2024,55(S1):88-91.

[4] 孙建国 , 杨涛 . 发动机冷试检测技术在动力总成装配中的应用研究[J]. 现代车用动力 ,2021,(01):52-56.