（上海大众动力总成有限公司上海201807）
摘要：发动机曲轴皮带盘如同正时系统的“基座”，安装的准确性之间影响到发动机正时是否会正确，大大影响着发动机动力性。在冷试中检验曲轴皮带盘的平面度，能规避在装配过程中出现的装偏，导致整车跑车时曲轴皮带盘脱落的风险。
关键词：曲轴皮带盘；平面度检测
0引言
2013年上半年收到整车厂抱怨，EA211发动机在整车上做跑车实验时，其部件曲轴皮带盘从发动机上脱落；同时发现掉落的曲轴皮带盘以及发信轮上有明显的错位啮合留下的划痕。另外，而装配线上无论是曲轴皮带盘装配工位还是冷试工位对皮带盘安装的正确与否都没有检验装置以及测试手段。此功能可保证发现曲轴皮带盘平面倾斜的缺陷，规避缺陷流入整车厂。
1理论介绍
1.1平面度检测原理
红外线传感器（附有4路信号：L+：电源正极，Qa：电压信号，M：接地，MF控制光源信号）：发光二极管发出光源经过光源发送凸透镜发射至被测曲轴皮带盘上，再经由零件表面折射回光源接受凸透镜后，获取红外线传感器与被测物体的距离；连至5B模块，计算瞬时的距离的平均值。同时，通过瞬时距离与其平均值的差值（以下简称为”距离差”）作为纵坐标与时间横坐标结合在冷试系统中形成一条拟合的曲线。而继电器，菲尼克斯模块在其中控制两种曲轴皮带盘换型的电源切换，而传感器自带的Mf功能切换传感器光源的开关：冷试台架开始时，至发动机转速达到60rmp打开，而60rmp至测试结束则关闭红外线，与发动机启动转矩同时测试。曲轴皮带盘随着冷试台架转动，瞬时的光点得到的距离差随着时间形成的图线来检测平面度。
1.2曲轴皮带盘内外圈检测换型逻辑如下
EA211发动机目前使用两种曲轴皮带盘形式，故本装置需要根据现有曲轴皮带盘的两种形式进行实时切换并作相应型号的检验，以左图零件外圈作为检测参照，右图零件外圈有零件钢印号和平衡孔，选择的精度为0.01mm红外线传感器能够直接将钢印和打孔深度（约1mm）捕捉到，根据此变化点进行一二供零件的切换。
图1一供零件图2二供零件
默认先测外圈，进行Range，RMS值评估，同时比较Threshold（阀值，在蒂森克虏伯冷试台架UPS服务器上runtimemanager中设置），阀值小则得出测试结果，如果阀值大了则切换成内圈，再次进行内圈的Range（最大最小绝对值），RMS（均方根）评估，得出内圈测试结果。
图3换型逻辑
2实践验证
2.1光点选择
选择曲轴皮带盘零件整一圈平坦的位置。
2.2实际调试
随着台架带动发动机曲轴运转，红外线测距传感器发射光线照射在皮带盘的瞬时位置，经反射照回传感器，根据发射线，反射线形成的瞬时角度计算出皮带盘瞬时垂直度，利用数据处理器和放大器在冷试软件上计算出Range和RMS值，形成曲线，反应出：皮带盘是否被安装在垂直平面上。对焦的位置，曲线结果如图4（按一供零件为例）。
图4一供零件曲线
而从上图中也了解到：为了保证设定曲线的评估有一定普遍性，一般需要先收集1个礼拜，共约1万台的发动机的曲线，利用冷试软件UPS的曲线叠加，观察曲线的一致性以及检查缺陷模拟做出后的参数（之后会做详细介绍），利用正态分布，设定判断合格与不合格的参数窗口。同时再用1个礼拜的曲线叠加进行复检，对比设定的参数与这周的曲线叠加是否能够对应，再次确认。确认无误后，参数窗口将被确定，从而避免参数设定过大：真缺陷无法被检验出来，过小：伪缺陷报警过多，影响产量。
由此，使得在之前检测的基础上进行延伸，找寻适合二供零件适合的检测位置。
增加一组红外线传感器，分别针对一供和二供零件进行测量，使得同时得到两组曲线。而如下图所示，根据实际反复测得的曲线实确认模板曲线，同时通过模板曲线的形状判定目前测试的是一供零件还是二供零件。
一供零件曲线如图4，二供零件曲线如图5
图5二供零件曲线
按照之前缺陷模拟，收集曲线组后设定参数窗口的方法。就对两种型号的曲轴皮带盘都能做到有效地检测，曲线效果非常明显。
同时通过冷试测试对发动机曲轴皮带盘安装位置的采样，大大地规避了曲轴皮带盘装偏而导致跑车时脱落的危险情况发生，降低了质量风险。
2.3缺陷模拟
图6冷试后曲线结果
到底这个功能能否被检验出来？还需缺陷模拟进行验证（前面已提及），制造“不合格发动机”，而怎么制造一台缺陷发动机能够仿真真实缺陷是一门学问，经过几次尝试失败后我们找到了如下的办法：在曲轴皮带盘与发信轮之间夹一张硬板纸，用电工胶布粘在发信轮上，制造曲轴皮带盘装偏的“假象”。
冷试后得出如下的曲线结果（如图6）：发现缺陷模拟后的曲线（黄色曲线）与正常装配后的曲线有明显的不同，Range值与RMS值也明显超出设定窗口（Rang为0~0.4mm；缺陷模拟为0.48mm），进一步验证了窗口评估的正确性，能够通过此参数能判断曲轴皮带盘是否装偏。
3结论
综上述实验测试结果为：曲轴皮带盘，装配错位后，曲轴皮带盘表面有微微倾斜，垂直度较差。进一步观察冷试台架检测环境，该皮带盘垂直度可以在冷试台架上被监测。
参考文献：
[1]王芳，基于三角法的激光测距技术.南开大学，2012（5）