冷试设备故障库是台架数据库的重要组成部分，其对于发动机生产线的质量控制及生产效率均会产生极大的提升作用。本文结合部分故障模式，简述了冷试故障库的建立过程及其应用。

冷试台架可对未达到完全装配状态的发动机的关键部位或系统进行综合检测，主要是通过冷试台架上的传感器来监控和测量发动机运转的各项参数，并同标准模型进行数据对比和分析，从而判断装配是否合格。

这里所提及的标准模型，是指冷试台架本身针对所测试发动机建立起来的数据库。该数据库是由对完全装配合格的发动机测试所得出的大量数据进行整合而得来的，将发动机产品经过测试后所得各项数据与数据库进行对比分析，超出某项限值，既判定该发动机装配不合格。随着生产量的增加，采集到的数据量日益庞大，数据库也将会逐步完善。

但冷试台架对发动机的检测主要是以检测波形来体现。若出现不合格项，设备立即进行报警。但对于测试波形，操作者可能无法直接判断具体的故障类型，那么故障发动机的返修就没有具体的方向。若通过逐项排查、全面检修的方式进行返修，无疑事倍功半，无法充分发挥冷试台架的功能。这就彰显出冷试故障库的重要性。

冷试故障库是通过收集各种发动机装配故障时所产生的特殊波形及数据，总结其特性，设置这些波形及数据与预设的故障模式建立对应关系而形成的数据库。当某种故障出现时，设备自动进行比对，并可指示故障类型。返修人员根据设备指示，有方向、有针对性地排查返修，减少了返修的工作量。

故障库初步建立时，是利用装配合格的发动机，通过调整整机装配状态的手段人为制造某项装配故障，然后多次测试该台发动机，所得的数据波形与正常发动机测试所得数据波形进行比对，记录其不合格项及波形特征，从而将该波形特征与特定的故障进行绑定。本文以多个系统中某个典型故障为例，对冷试故障库的初步建立进行分析说明。

点火系统

在冷试系统中，点火系统故障主要反映在火花塞、点火线圈两个零部件的性能上。以火花塞为例，其可能会出现的故障有火花塞漏装、未拧紧、间隙过大或者过小、间隙接通、初级短路及点火线圈与火花塞配合不良等。在此，以火花塞间隙过大为例进行分析。

1. 故障设置

取一正常状态火花塞，将火花塞间隙做大1mm，装配到发动机上，然后进入冷试台架进行试验。

本故障模式通过冷试测试只有一个测试项目不合格，即为点火测试。

2. 故障分析

火花塞间隙将直接影响到点火峰值与点火宽度的大小。点火峰值反映的是火花塞要产生火花所要积蓄的能量的大小，而点火宽度反映的是火花持续的时间。

火花塞间隙大的话，其能量在两个电极中传递需要消耗过多的能量，必将导致点火峰值较高，同时其火花持续时间较短。若火花塞间隙做大，要产生火花所要积蓄的能量需要很多，故其点火峰值将会很高，而火花持续的时间必然会因为能量的损失而减小，即点火宽度变小。系统所供给的点火能量将直接反映在点火峰值上。

3. 测试波形分析

火花塞间隙做大只导致一个测试项目不合格，测试时实际的测试不合格波形如图1所示；与正常发动机对比的测试波形如图2所示，其中D为故障波形，ND为正常波形。由波形图可知，该缸点火峰值较其他缸高，点火宽度小，与正常点火波形比较也是峰值较高，点火宽度过小。

4. 故障定义及返修方案

将此波形与该故障模式绑定。若遇到点火测试波形中出现某一缸点火峰值高于控制上限而点火宽度低于控制下限，且其两者的比值很大的话，则可以当即判定该故障为火花塞间隙过大造成的，设备自行判断并提示故障类型。返修人员根据设备提示可直接取出火花塞，换上好的火花塞进入冷试台架重新测试。

润滑系统

就润滑系统而言，台架对其主要是进行发动机内的机油压力测试。冷试台架对发动机机油压力的测试分别在两个转速下进行，即高转速（1500r/min）和低转速（150r/min）。同时在测试初期，为了保护发动机以及设备的安全性，系统对发动机机油压力进行监控，避免因油压的过高或过低导致发动机或者设备损坏，此过程即机油压力中断测试。当驱动系统被指定为1500r/min时，测试台机油压力传感器发来信号以便确认发动机内已经建立的机油压力。若机油压力高于或者是低于设定的限值时，冷试台架测试将会发生中断，以保护设备以及发动机的完好性。润滑系统中较为典型的故障类型有喷油嘴漏装、机油压力开关失效、排气道油道阻塞和OCV阀侧缸盖螺栓未拧紧等。

在此以机油压力开关失效为例进行分析。

1. 故障设置

取一处于常开状态的限压阀装配到发动机中，进入冷试台架进行试验。测试过程中，机油压力开关处于失效状态。

本故障在机油压力中断测试工况中因机油压力超出控制上限，测试中断。其测试不合格项有机油压力中断测试。

2. 故障分析

如前所述，若机油压力太高或太低，发动机测试程序将立即中断。机油中断测试设置了时间和机油压力两个参数来确定发动机测试是否正常运行。而当机油压力开关失效时，由于其处于常开状态，在测试中机油压力一直上升，当超过冷试台架控制限值时，为了保护发动机以及台架的安全，台架将自动中断此次测试。

3. 测试波形分析

本故障模式只有中断测试波形。依然用两种波形图示来说明各个测试波形的异常情况：测试时实际的测试不合格波形如图3所示；与正常发动机对比的测试波形如图4所示。由波形图可知，机油压力超出控制限制750kPa，测试机油压力也远高于正常发动机，测试发生中断。

4. 故障定义及返修方案

出现机油压力中断时，且中断时的机油压力高于控制限值，则可判定是机油压力开关问题导致，设备将该波形图定义为该部件故障。出现该波形图，设备提示故障类型，返修人员根据提示换上完好的泄压阀，进入冷试台架重新试验。

正时系统

在冷试系统中，正时系统故障主要反映在链轮系统正时上，故正时系统可能会发生的故障主要在于各驱动链轮的正时未对正及曲轴位置传感器失效等。在此以曲轴驱动链轮正时未对正为例进行分析。

1. 故障设置

安装时，将曲轴驱动链轮正时标记与驱动链条的正时标记错位安装，然后完成装配后再进入冷试台架测试。

本故障模式在冷试上具体反映在最大启动扭矩测试工况中，会产生的不合格项目有最大启动扭矩、运转扭矩最大值、运转扭矩最小值和运转扭矩跨度值等。

2. 故障分析

最大启动扭矩在整个测试程序的开始，为系统安全起见测试台PLC 在整个测试过程中都对发动机扭矩进行监控。如果扭矩太高或太低，发动机测试程序将立即中断。而曲轴驱动链轮正时未对正时，在最大扭矩测试过程中，扭矩传感器所采集到的扭矩值将会变小，即运转扭矩最大值、运转扭矩最小值和运转扭矩跨度值会变小，同时其超过了控制限值时，测试将会发生中断。

3. 测试波形分析

本故障模式只导致一个测试不合格项目：最大启动扭矩测试曲线。具体波形如图5、图6所示。该故障模式下测试时，运转扭矩最大值小于控制下限，最小值小于控制上限；同时与正常发动机相比，运转扭矩整体偏小，超过限制，测试发生中断。

4. 故障定义及返修方案

将此波形图与该故障类型绑定。若在生产中，测试不合格并出现此波形时，设备提示此次故障为曲轴驱动链轮正时未对正。则返修人员可优先检查曲轴驱动链轮正时是否对正，进行调整；然后返修完成后进入冷试台架重新测试。

故障库的建立完善及应用

除了以上部分故障外，还有许多常见的典型故障都可通过人为主动设置，多次测试后获得波形图并对比分析然后进行设备定义。比如，主轴瓦漏装、连杆瓦漏装、止推片和进排气门泄露等，都可通过该方式制定其故障模式的波形图。理论上，故障库可对所有的故障模式进行定义。但考虑到某些故障发生的频次非常低，故障设置意义不大。

故障库一般为冷试台架在生产线投入使用的初期，利用少量的发动机设置故障测试，初步建立起来的。故障类型也多为根据以往经验进行选择。该阶段时，故障库内故障类型较少，多为发动机的通用性故障，可能无法涵盖该产品的所有故障类型。因此需要在后期大规模批量生产时，通过积累大量的生产数据，对原有故障类型的数据库进行完善，使设备的故障判定更为准确。同时，针对该款发动机多发的但故障库中未包含的故障类型进行定义并录入，继续进行数据的积累。

在进行大量的数据积累后，故障库进一步完善。理想状态下，但凡测试发动机存在故障，冷试台架即可测试出来，并立即判断并指示出故障类型。返修人员根据提示，只针对故障部位进行调整。但由于故障及测试数据的不确定性，台架是无法达到该种状态的。但对于常见的典型故障，设备一般可自行进行准确判断或者为返修人员提示大概的故障部位，缩小排查范围，提高返修效率。

结语

本文以部分典型故障为例，介绍了冷试台架故障库的建立及完善过程。作为台架数据库的重要组成部分，冷试故障库在测试中发挥着至关重要的作用。通过设备使用初期人为设置故障初步建立并经过后期数据积累完善后，发动机上一些多发的常见故障均可由冷试台架发现，并给予准确提示，返修工作可有方向的开展，对于效率的提升，可谓事半功倍。

由于其本身的技术优异性，冷试台架在现代化发动机生产线上的应用日益广泛。