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发动机试验台架防冻液清空效果的改善

2018-02-25 13:46:04·  
　
本文对一种发动机试验台架防冻液清空回路的设计、清空动作过程进行了全面分析，列出了影响防冻液清空效果的几种主要因素，采用分析验证的方法，最终解决了防冻液清空效果差的问题。
发动机试验台架是安装在发动机装配线末，采用对发动机进行点火燃烧并使用防冻液进行冷却的方式，对发动机装配质量进行检测的一种装置。防冻液作为一种工艺辅料在发动机试验台架上被循环利用：试验开始前，防冻液先由防冻液箱注入发动机内部;试验结束后，防冻液又由发动机内部排回防冻液箱。神龙汽车有一种发动机试验台架采用压缩空气法对发动机内的防冻液进行清空，在使用过程中，经常遇到防冻液清空效果不佳、残留量多的问题。防冻液残留量多不但会造成辅料的额外消耗，更有可能造成发动机表面污损，导致用户抱怨。本文着重探讨了如何改善发动机试验台架防冻液的清空效果。
 
问题描述
 
该发动机的生产制造和整车装配在不同的区域：在XY生产制造合格的发动机，以多层叠放的方式(见图1)经长途陆运输送到WH进行整车装配。
 
该发动机试验台架在试验结束阶段，采用压缩空气的方式对被测试发动机内的防冻液进行清空。防冻液清空后，人工在低位by-pass水管口处绑扎残液袋(见图2)，用于存放发动机内未被完全抽出的防冻液，以免运输过程溢出，污损发动机表面。
该试验台架一直存在防冻液清除不干净、残留量较多的问题，将发动机使用吊具悬吊起来，人工多次倾斜、晃动发动机，使残留的防冻液经过低位的水管出口收集在残液袋中(见图3)，并将残留液倒入试管中进行体积测量，最高达到140 ml，远高于我们要求的低于30 ml的目标。这样，一方面残液量过多存在残留液从绑扎口处溢出的可能;另一方面，残液袋会随着运输车辆的颠簸进行晃动，与发动机零件进行不断摩擦，从而导致残液袋破裂。2014年10月，下游装配工厂发现发动机罩盖表面存在少量防冻液，随即做出对该批发动机拒绝使用的决定。改善发动机试验台架防冻液清空效果，从而降低发动机内的残液量迫在眉睫。
 
原因分析
 
该发动机试验台架防冻液清空回路如图4所示，其清空过程为：发动机在试验托盘上倾斜约20°，使出水室位于下方以汇集防冻液，试验托盘回水平位置，吹水阀a、回水阀1和回水阀2同时打开，注水阀关闭，0.5 MPa压缩空气通过暖风进水口吹入发动机内，防冻液经暖风出水口及by-pass水管排回防冻液箱，吹气动作持续约5 s;重复以上循环约6次，总排空时间为50 s。
通过对防冻液清空过程进行梳理，我们依据人、机、料、法和环的分析方法，分析出影响防冻液清空效果的因素，主要是以下几点：压缩空气压力大小不合适;托盘动作及压缩空气动作匹配不合适;防冻液清空回路的过滤网存在堵塞现象;防冻液清空回路设计不合理。
 
影响因素的分析验证
 
1.压缩空气压力大小影响的验证
我们将防冻液清空过程的压缩空气吹气压力进行调整，每次调整后试验3台发动机，并记录下这3台发动机的残留量，试验结果如表1所示。试验结果表明：压缩空气压力大小是影响防冻液清空效果的一个因素。压缩空气压力约为0.03MPa时，发动机防冻液清除效果较好。
 
2.托盘动作及压缩空气吹气动作匹配的试验
我们对托盘动作及压缩空气的吹气动作进行了匹配试验，结果如表2所示。可以看出，托盘动作及压缩空气吹气动作的匹配情况，对防冻液排空效果的影响较小。
3.过滤网存在堵塞的分析验证
将防冻液清空回路上的进水过滤网和回水过滤网拆下，发现过滤网上存在很多絮状物及大颗粒的铝屑(见图5)，这将影响防冻液的回水效率。为验证该影响，我们将过滤网上的絮状物及铝屑清理干净，重新装回台架，进行连续3天的效果跟踪，结果如表3所示。
4.结构设计的分析验证
对试验台架原有的防冻液清空回路进行分析，可以看出，在防冻液清空过程中，由于注水阀关闭，发动机进水口连接管路中的防冻液没有被吹回防冻液箱，一方面会影响排空效率;另一方面，进水口连接管路内的残留液在压缩空气停止后存在倒灌进发动机的可能。
 
对防冻液清空回路进行优化(见图6)：在进水口连接管路上增加一个水路切换阀，清空防冻液时该阀打开，使进水口连接到管路中参与排空防冻液;压缩空气从暖风进水管和出水管同时吹入。
改进后的发动机防冻液清空过程为：发动机在试验托盘上倾斜约20°，使出水室位于下方以汇集防冻液，试验托盘回水平位置，吹水阀a、回水阀1和回水阀2同时打开，注水阀关闭，0.03 MPa压缩空气通过暖风进水口及暖风出水口吹入发动机内，防冻液经by-pass水管及进水口连接管路排回防冻液箱，吹气动作持续约5 s;重复以上循环约6次，总排空时间为50 s。
 
对防冻液清空回路改进后的效果进行持续跟踪，跟踪结果如表4所示，可以看出，防冻液残留量已经达到低于30 ml的目标。

结语
经过总结可以看出，针对采用压缩空气法进行防冻液排空的试验台架，合理的清空回路设计方案是影响清空效果的主要因素;其次，过滤网需要定期进行清理维护以免造成堵塞;吹气压力也会对防冻液清空造成影响，需要保持适宜的吹气压力。
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