數(shù)字化監(jiān)控防凍液加注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉亮 鄧律華

摘要：防凍液加注質(zhì)量是整車生產(chǎn)過程中的重要工藝，加注結(jié)果是判斷汽車質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前，汽車行業(yè)先進(jìn)的防凍液加注設(shè)備仍難以識別管路破損問題，加注過程設(shè)備不會(huì)報(bào)警，工作人員無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管路異常。文章依據(jù)防凍液加注原理，闡述提升加注量的流程和方法，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)萬輛車的加注數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前數(shù)字化理念，在設(shè)備程序中增設(shè)監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)管路存在破損風(fēng)險(xiǎn)車輛的甄別。改進(jìn)參數(shù)后的加注設(shè)備監(jiān)控程序能第一時(shí)間識別異常管路并報(bào)警，有利于工作人員快速應(yīng)對。實(shí)車批量核查驗(yàn)證了該監(jiān)控程序的有效性，可提升整車廠處理效率并降低人員工作負(fù)荷。

關(guān)鍵詞：防凍液加注；液面低；管路泄漏；監(jiān)控程序

中圖分類號：TB492? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）06-0031-05

0 引言

防凍液是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)防凍系統(tǒng)中的防凍介質(zhì)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 防凍液在發(fā)動(dòng)機(jī)的防凍系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)， 將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量帶走， 保障發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和正常運(yùn)行。目前，防凍液加注主要存在如下風(fēng)險(xiǎn)：一是防凍液加注量少，二是未能識別散熱器處管路的破損，破損引起泄漏，導(dǎo)致液量少、液面低［1］。防凍液只有在加注量合格、防凍管路無泄漏的情況下，才能有效保證發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果，實(shí)現(xiàn)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。如果防凍液加注量少或因泄露原因?qū)е乱毫繙p少，引起熱量帶走不足，發(fā)動(dòng)機(jī)有可能出現(xiàn)嚴(yán)重故障。然而，車輛防凍液系統(tǒng)管路很長、散熱器區(qū)域結(jié)構(gòu)反復(fù)彎曲且直徑很細(xì)，容易造成加注量少，并且冷卻水管部分又比較軟，在加注抽真空時(shí)容易被壓扁而堵塞管路；當(dāng)散熱器區(qū)域管路有微小破損時(shí)，行業(yè)先進(jìn)的防凍液加注設(shè)備仍難以識別，加注過程設(shè)備不會(huì)報(bào)警，導(dǎo)致工作人員無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常。管路破損會(huì)導(dǎo)致防凍液泄露，當(dāng)泄漏造成儲(chǔ)液罐的液面低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致防凍系統(tǒng)降溫效果不充分，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)作為整車質(zhì)量的重點(diǎn)評估項(xiàng)，直接影響客戶對車輛性能的評價(jià)，因此整車廠需額外投入大量人力輔助檢測過程的監(jiān)控，但效率低、人員工作負(fù)荷高。

為保障防凍液加注質(zhì)量，胡茗等［2］提出減少防凍液內(nèi)氣體、降低防凍液溫度、減少真空泵腐蝕的對策。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，提供新的加注流程和方法。首先優(yōu)化設(shè)備參數(shù)和加注槍頭上的槍管長度，盡可能地杜絕系統(tǒng)無泄漏時(shí)液面低的情況，減少返修量；其次依據(jù)數(shù)字化理念，通過對防凍液加注進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，設(shè)置監(jiān)控程序，第一時(shí)間甄別出管路存在破損風(fēng)險(xiǎn)的車輛，避免風(fēng)險(xiǎn)車輛經(jīng)過整個(gè)檢查流程后到了質(zhì)保檢測線才送回返修區(qū)域，提升車廠工作效率并降低人員工作負(fù)荷。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1 加注流程和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

防凍液設(shè)備生產(chǎn)線加注流程主要分為壓力測試、抽真空、加注回吸3個(gè)步驟［3］，如圖1所示。

（1）壓力測試：將加注槍與車身的防凍液儲(chǔ)液罐口連通， 設(shè)備真空泵通過加注槍對管路充氣加壓，充氣至圖1的①處進(jìn)行穩(wěn)壓，通過穩(wěn)壓數(shù)據(jù)判斷系統(tǒng)有無泄漏。

（2）抽真空：抽取防凍系統(tǒng)管路內(nèi)的空氣，使管路內(nèi)形成相對負(fù)壓的真空環(huán)境， 當(dāng)真空值達(dá)到一定數(shù)值時(shí)（如圖1所示②處）， 進(jìn)行真空穩(wěn)壓，穩(wěn)壓合格則判定系統(tǒng)無泄漏。

（3）加注回吸：在系統(tǒng)管路負(fù)壓和設(shè)備加注泵正壓的作用下， 用加注設(shè)備將防凍液快速加注到系統(tǒng)管路內(nèi)，當(dāng)負(fù)壓和正壓平衡后進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓平衡后（圖1所示③處），穩(wěn)壓數(shù)據(jù)合格則默認(rèn)系統(tǒng)無泄漏。進(jìn)行壓力釋放，再對加注液進(jìn)行回吸，設(shè)備將高于加注頭的防凍液回吸，調(diào)整液面至合格位［4］。加注參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見表1［5］。

1.2 液面檢查

車輛加注合格后，進(jìn)行正常檢測及路試。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)防凍液系統(tǒng)運(yùn)行后，防凍液會(huì)填滿加注時(shí)未到達(dá)的末端，這時(shí)液面會(huì)降低。車輛到達(dá)質(zhì)保線時(shí)，經(jīng)過專人檢查，就能發(fā)現(xiàn)液面降低是否低于標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 設(shè)備參數(shù)驗(yàn)證和槍頭長度設(shè)置流程

由于車輛防凍液在生產(chǎn)線的加注過程中，加注參數(shù)和加注槍頭長度的設(shè)置對加注量（即液面高度）有直接影響。因此，采用如下調(diào)查分析流程（如圖2所示），此流程在車輛SOP（標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序）前完成，具體操作如下。

（1）選用車型配置中防凍液加注量最大的配置，在生產(chǎn)線加注至防凍液罐的上部位置線，加注完畢后車輛水平放置，檢查并記錄液位。

（2）車輛行駛至少20 km，必須達(dá)到節(jié)溫器開啟的溫度，再將車輛水平放置冷卻一夜，檢查并記錄車輛冷卻后的防凍液液位。

（3）對比前后兩次記錄的液位，根據(jù)變化差值，調(diào)整設(shè)備參數(shù)和加注槍頭長度，使加注適合標(biāo)準(zhǔn)要求的液面高度。

（4）通常測試5輛車，每次加注防凍液后檢查記錄液位；檢查并記錄連續(xù)行駛的試驗(yàn)車輛和質(zhì)量保障試驗(yàn)車輛的防凍液液位，最終確定設(shè)備參數(shù)和槍頭長度，確保液位合格。

2 處理對策及測試驗(yàn)證

2.1 異常分析

針對加注過程為合格，但到質(zhì)保檢查工位時(shí)發(fā)現(xiàn)防凍液液面低于標(biāo)準(zhǔn)的情況，依據(jù)“人、料、法、環(huán)”方法進(jìn)行調(diào)查分析，即核查作業(yè)者變化、防凍液狀態(tài)、防凍液加注的操作方法和加注環(huán)境，并對加注設(shè)備的傳感器進(jìn)行標(biāo)定。“料”的方面重點(diǎn)核查問題出現(xiàn)前后的一段時(shí)間內(nèi)零件是否有異常、有無變化點(diǎn)，核查內(nèi)容示例見表2。

2.2 液面低但零件無破損

針對液面低但零件無破損的異常情況，通常采取升級槍頭和優(yōu)化參數(shù)的方法解決。

2.2.1 升級槍頭

液面低一般是由于槍頭上的槍管較長，深入儲(chǔ)液罐內(nèi)過多，因而造成回吸過多、液量減少。如圖3所示，液面的高低隨槍管的長度變化而變化。優(yōu)化方案為將伸進(jìn)防凍液罐內(nèi)的槍頭更換為更短的槍管，減少防凍液的回吸量，實(shí)現(xiàn)液面提升［6］。

2.2.2 優(yōu)化參數(shù)

通過降低抽真空目標(biāo)值、延長抽真空時(shí)間、提高加注壓力、縮減抽吸壓力時(shí)間等措施，可增加防凍液的加注量，提高液面高度。表3為車輛防凍液加注優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中字體加粗部分為進(jìn)行了優(yōu)化的參數(shù)。

2.3 液面低且管路有破損

鑒于以上優(yōu)化對策，只解決管路無破損泄漏的情況，對于識別有破損泄漏風(fēng)險(xiǎn)的車輛，將從車輛加注過程中的大數(shù)據(jù)中尋找解決方案。

2.3.1 收集分析大數(shù)據(jù)

第一階段：調(diào)查一個(gè)月內(nèi)生產(chǎn)的車輛的加注大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，充氣穩(wěn)壓變化值、抽真空穩(wěn)壓變化值和加注穩(wěn)壓變化值集中分布在一個(gè)較小的區(qū)間范圍內(nèi)。有1輛車的數(shù)據(jù)發(fā)生異常，具體異常為加注穩(wěn)壓變化值在區(qū)間范圍內(nèi)，充氣穩(wěn)壓變化值和抽真空穩(wěn)壓變化值雖然在合格范圍內(nèi)，但是不在常態(tài)分布區(qū)域內(nèi)。根據(jù)過程控制的思路，判斷該臺(tái)車防凍系統(tǒng)或加注過程可能有異常。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此車在生產(chǎn)線設(shè)備加注時(shí)合格無報(bào)警，實(shí)際液面卻低于標(biāo)準(zhǔn)，管路有漏液。該車輛的調(diào)查數(shù)據(jù)如圖4至圖6所示。

第二階段：增加車輛數(shù)據(jù)量，對29 549輛加注合格的車輛數(shù)據(jù)繪制充氣穩(wěn)壓變化值和抽真空穩(wěn)壓變化值的分布直方圖。充氣穩(wěn)壓變化值因防凍系統(tǒng)的動(dòng)力配置不同而有所區(qū)別，不同配置車輛的充氣穩(wěn)壓變化值分布直方圖如圖7所示，從圖7中可以看出充氣穩(wěn)壓變化值集中分布在一個(gè)相對小的區(qū)域，近似正態(tài)分布。抽真空穩(wěn)壓變化值的分布由于幾乎不受車輛配置的影響（抽真空穩(wěn)壓變化值的分布直方圖如圖8所示），所以都處在0～2 mbar。 29 549輛車詳細(xì)的加注數(shù)據(jù)見表3。

2.3.2 識別閾值

根據(jù)調(diào)查結(jié)論，確定表1中不同配置下充氣穩(wěn)壓變化值和抽真空穩(wěn)壓變化值的描述特征值和閾值。充氣穩(wěn)壓變化值以產(chǎn)量高的車輛的配置為參照，選取25 mbar作為統(tǒng)一的識別閾值。抽真空穩(wěn)壓變化值的分布幾乎不受配置影響，經(jīng)計(jì)算得出3 mbar作為識別閾值。

2.3.3 設(shè)置監(jiān)控程序和核查驗(yàn)證

依據(jù)以上章節(jié)確認(rèn)的結(jié)論，把充氣穩(wěn)壓變化值≥25 mbar或抽真空穩(wěn)壓變化值≥3 mbar的車輛（即只要其中一個(gè)參數(shù)超出統(tǒng)計(jì)臨界閾值的車輛）設(shè)定為高風(fēng)險(xiǎn)車輛。設(shè)置監(jiān)控程序和核查驗(yàn)證過程如下。

（1）設(shè)置監(jiān)控程序，并設(shè)置設(shè)備報(bào)警功能。當(dāng)加注過程出現(xiàn)充氣穩(wěn)壓變化值≥25 mbar或抽真空穩(wěn)壓變化值≥3 mbar的車輛，設(shè)備反饋系統(tǒng)數(shù)據(jù)亮紅，車間無法打印合格證，將車輛控制在車間內(nèi)。

（2）實(shí)車批量核查驗(yàn)證。設(shè)置監(jiān)控參數(shù)后，跟蹤驗(yàn)證2個(gè)月。表4為14輛設(shè)備亮紅車輛的加注參數(shù)及泄露確認(rèn)，其中有5輛出現(xiàn)了防凍液泄露。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，泄露位置雖然有差別，但是都通過監(jiān)控程序都進(jìn)行了報(bào)警提醒，指引員工確認(rèn)，有效提高了核查系統(tǒng)的效率。對標(biāo)質(zhì)保工位的檢查數(shù)據(jù)，以往防凍液泄漏的案例為2～3例/月，與跟蹤2個(gè)月發(fā)現(xiàn)5臺(tái)車的概率基本相同，由此驗(yàn)證監(jiān)控程序有效。

（3）報(bào)警處置對策。設(shè)備亮紅報(bào)警的車輛從生產(chǎn)線下線初檢，如有異常直接到返修區(qū)域處理；如未發(fā)現(xiàn)異常，跟蹤車輛完成路試后直接分流到返修區(qū)域，先進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)前倉檢查，再將車輛舉升，拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板進(jìn)行底部檢查。檢查由具備經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行確認(rèn)，如果查出車輛存在泄漏點(diǎn)，則返修更換零件，并重新進(jìn)行路試和全面排查，合格后手動(dòng)消除系統(tǒng)數(shù)據(jù)不合格項(xiàng)。

3 結(jié)語

本文通過實(shí)踐摸索出解決防凍液加注量和發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器管路破損泄漏問題的數(shù)字化分析模式，保證了防凍液加注質(zhì)量，并降低人員負(fù)荷。首先，通過優(yōu)化設(shè)備參數(shù)和加注槍管的長度，基本消除了管路無泄漏時(shí)儲(chǔ)液罐液面低的情況。其次，在分析數(shù)萬輛車輛數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置了監(jiān)控程序管路泄漏判定參數(shù)的閾值，經(jīng)過比對檢測人員實(shí)際檢測的情況，設(shè)備報(bào)警與人員檢測結(jié)果基本一致。監(jiān)控程序?qū)嵤┖?，對高風(fēng)險(xiǎn)車輛進(jìn)行針對性檢查。由于能第一時(shí)間確認(rèn)高風(fēng)險(xiǎn)車輛，不需要車輛進(jìn)入質(zhì)保檢測線，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)處置路徑最短，減少了重復(fù)性工作。在原有質(zhì)保人員檢查的基礎(chǔ)上，增加設(shè)備監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了雙重保障。經(jīng)檢驗(yàn)，此數(shù)字化經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂型茝V應(yīng)用價(jià)值。

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