氣門與座圈密封性及泄露主控器標定裝置的研究

屠旭泓

Tu Xuhong

（上海機動車檢測中心，上海 201805）

0 引 言

目前國內各汽車制造廠缸蓋氣門座圈泄漏標準量規的校準困難，在國內找不到專業的檢定機構進行檢定或校準，一般送到國外 OEM 進行校準，但是周期長達兩個月，而且費用昂貴。文中參照德國NIEBERDING公司的校準方法，掌握了氣門密封性標準量規的校準原理，同時結合美國USON泄漏主控器（標準漏孔）的校準原理，將兩者合在一起開發，在此基礎上設計了一套專門用于校準缸蓋氣門座圈泄漏標準量規的裝置，同時此裝置還可以解決對泄漏主控器（標準漏孔）的校準以及過程調試監控，提高設備利用率，解決國內各廠家的困難。

1 測量儀裝置簡介

此裝置設計目的主要是研究發動機缸蓋座圈泄漏標準件如何進行檢測，技術關鍵在于校準系統的整體設計，密封性的保證，測量系統的精度及穩定性的保證，同時系統可以適合不同的被測對象，即需要有較廣泛的通用性。

首先，分析國外氣門與座圈泄漏測量儀及其標準件的設計原理及結構組成，以及國內計量校準法律法規，保證量值傳遞的溯源性和準確性；其次通過不斷研究、測試、調整、改進，逐步解決系統的密封性，使得測量座圈泄漏標準件時所有的泄漏量能夠 100%被收集采集；最后選定的流量計準確可靠，設計的穩壓裝置能適應大范圍的調壓要求（考慮到標準漏孔的標定）而且穩定可靠。本裝置一方面可以對氣門與座圈密封性標準件進行測量，另一方面將標準漏孔的標定綜合在一起，一個裝置同時完成對兩種對象的測量。

圖1～圖2是泄漏測量儀正反面圖。

2 裝置的關鍵技術分析

2.1 穩壓裝置

泄漏測量的精度有很大一部分在穩壓系統上（本來考慮采用 GE（通用電氣）的集成穩壓系統，但基于成本的考慮，最后還是自己設計穩壓系統），本裝置總進氣采用FESTO的氣動三聯件進行過濾穩壓。后面測量部分的所有穩壓器選用德國NIEBERDING的穩壓器，以保證質量。

在測量系統上，為了保證測量壓力的穩定性，測量進氣采用二級穩壓裝置，進氣壓力由0.25級的壓力表進行監控，在測量時可隨時監控壓力是否穩定。而氣缸壓力相對可以粗一點，采用單級穩壓，壓力表選用0.4級。如圖3所示。

2.2 流量計的選用

流量計的選用直接關系到測量的精度，德國NIEBERDING公司的流量計采用氣浮式流量計，精度大約在5%左右，而美國USON公司測量泄漏主控器的皂膜流量計精度也大于±5%，在考慮到價格、精度、操作、應用環境等諸多因素之后，選用了美國MINI-BUCK公司的流量校準器。它的優點是操作方便、讀數直觀。皂膜流量計的測量原理是皂膜位置由光電傳感器進行觸發，內部自動電子計時，自動計算流量，按 N.I.S.T.標準，精度可達到0.5%。

2.3 系統的密封性設計

系統的密封性好壞關系到泄漏測試的成敗。所以對被測對象的任何一點有可能有漏氣的地方必須“嚴密封鎖”，不允許有任何泄漏的可能，本系統對座圈泄漏標準件采用了4道密封圈進行密封，保證系統測量的可靠性。

另外，為了排除其他可能造成影響的因素，特意配備了兩個標準漏孔用于平時的校準，一方面可以通過測量，檢查系統的壓力和管路的密封狀況，另一方面可以檢查測量的準確性。如圖 4所示。

3 測量數據比較

在完成泄漏測量儀的制造后，需要對此裝置進行可靠性驗證，為此需要進行大量的數據采集工作，對系統的重復性和準確性進行測試。

3.1 座圈泄漏標準件測試數據比較

使用上海通用汽車 V6發動機缸蓋的一個座圈泄漏標準件作為樣件進行比較測量，數據如表1～表2。

表1 測量樣件說明

表2 測量結果對比

3.2 標準漏孔測試比較

使用兩個由上海市計量測試研究院檢定的USON泄漏主控器進行測量比較，數據如表3所示。

表3 測量結果比較

3.3 座圈泄漏標準件重復性測試

泄漏MASTER編號：P-440-01-100-001-ME3

泄漏MASTER標稱值：800 cc/min

氣門編號：6-22017/2

壓力：10 kPa

50次測量數據如表4所示。

表4 測量數據

其中，平均值X_AVG=∑Xi/N

標準差S=SQRT(∑(X_AVG-Xi)2/(N-1))

測量能力指數CG=0.2*Tolerance/S，一般要求大于1.33，標準件公差取標稱值的±5%。

3.4 標準漏孔重復性測試

泄漏主控器：S/N：11667

標稱值：25 sccm/150 kPa

壓力：150 kPa

50次測量數據如表5所示。

表5 測量數據

泄漏主控器：S/N：12192

標稱值：400 sccm/13.79 kPa

壓力：13.79 kPa

50次測量數據如表6所示。

表6 測量數據

4 結束語

此裝置中采用了目前先進的電子流量計，這種流量計體積小、精度高、重復性好，比德國NIEBERDING公司采用的氣浮式流量計更加準確，更加人性化，操作的難度也大大降低，整個試驗臺體積小，而且可以方便地進行兩個項目的檢測。今后在發動機生產過程中為缸蓋座圈的質量控制，為缸體、缸蓋整機的泄漏控制提供了先進的檢測設備，已完全承擔起泄漏測試設備上的泄漏主控器的測試工作，在此基礎上對不合格的泄漏主控器進行修復，當主控器的技術參數改變后還可利用該設備進行改造。

經過測試和驗證，此裝置各項技術指標均達到了規定的要求，并超越德國 NIEBERDING公司的測量精度，解決了國內氣門與座圈密封性標準量規的校準難題，填補了目前國內汽車行業不能開展氣門座圈標準件的檢測空白。

[1]現代企業計量工作指導手冊[M]. 中國標準出版社，2003.

[2]JJF1033-2008，計量標準考核規范[S].

[3]朱正德. 進、排氣門與缸蓋閥座間的密封性檢測[J]. 機械制造，2002，（07）.