發動機缸蓋氣道測漏設備淺析

孫安

摘 要：缸蓋氣道的氣密性影響著發動機的燃燒過程及性能輸出，在缸蓋裝上發動機之前，必須進行氣道測漏。文章介紹了缸蓋氣道測漏設備的基本構成及原理，并提出了在一臺設備中兼容兩種不同型號缸蓋的氣道測漏的柔性化方案，同時對設備標定進行了分析。對缸蓋測漏設備的典型故障進行了分析及解決方案介紹。

關鍵詞：缸蓋 氣道測漏 氣密性 柔性化

1 引言

良好的性能輸出是發動機的必備條件，而良好的燃燒過程則是發動機性能輸出的保證，同時燃燒過程的好壞程度會影響汽車的油耗及尾氣排放指標。在發動機生產過程中，氣道密封性的檢測對燃燒過程起著決定性作用。所以，在所有批量生產發動機的主機廠，在缸蓋裝上發動機之前，都必須進行氣道測漏，檢測合格后才允許裝配。原始測漏方法是將煤油灌入氣道，一分鐘后觀察煤油是否會從氣門、油封與缸蓋的接縫處滲出，該方法耗時耗力，對發動機清潔度影響較大，在實際生產中已逐步被淘汰。本文介紹了一種可兼容兩種缸蓋的柔性化氣道測漏設備，具有高效、精確、不影響清潔度等優勢。

2 缸蓋氣道測漏設備的基本構成及原理

本文介紹的缸蓋氣道測漏設備是兼容兩種不同缸蓋氣道的氣密性能檢驗的干式撿漏專機，可實現對兩種缸蓋測試的自動識別及切換，為方便描述，指定兩種缸蓋分別為A缸蓋和B缸蓋。由機架、排氣側密封裝置、進氣側密封裝置、舉升裝置、輥道、氣動系統、氣密檢測系統等組成。工作流程如圖1：

設備配備無動力輥道，由人手工將工件推到設備舉升位置，然后將限位塊打下，并將缸蓋反靠至限位塊上。考慮到兩種缸蓋的軸向長度不一致，在不同位置設置了兩個限位塊，分別對應兩種缸蓋的限位位置。舉升裝置底板上裝有一個接近開關，用于識別缸蓋是否到位，對控制系統發出有料信號。由于A缸蓋的高度高于B缸蓋30mm，它們落在舉升裝置上的頂部位置一高一低，可利用對射光電傳感器進行工件類型自動識別，將傳感器安裝在兩種缸蓋高度差異的位置，工件為A缸蓋時，光電傳感器得到信號，識別為A缸蓋，工件為B缸蓋時，光電傳感器未得到信號，識別為B缸蓋。定位方式為一面兩銷，利用缸蓋底面及2個銷孔，對缸蓋的三維位置進行精準定位。系統接收到有料信號機機型識別信號后，通過人工按下雙手啟動按鈕啟動自動檢測工作。舉升裝置將缸蓋往上舉升，在上行過程中遇到上限位后停止舉升，進、排氣側密封裝置進行自動封堵。封堵完畢后，系統自動充氣檢測，通過流量計單獨對每個氣門通道檢測泄漏量;檢測完成后，進、排氣側密封裝置退回原位，舉升裝置復位，人工手動抬起側面限位塊并將缸蓋推出設備。

設備機架主要由機臺、立柱、頂架組成，機臺用80X40X5mm矩形管焊接而成臺板厚27mm，頂架用120X60X6方管焊接而成。焊接后作退火處理。無動力輥道由滾子，支架，導向，定位等組成。整體結構設計牢固，可靠，易拆裝，確保裝卸方便快捷。舉升裝置由80mm氣缸、40mm導柱、導套、工件定位銷、落銷檢測開關等組成。兩種缸蓋的排氣側密封裝置為上下排布切換，上位為A缸蓋密封位置，下位為B缸蓋密封位置，通過旋鈕旋轉開關進行位置切換，切換后設備自動插入插銷鎖定位置，并有對射光電傳感器檢測該密封裝置當前位置機型，該檢測結果與舉升裝置的缸蓋機型識別結果互鎖，識別結果為同一機型時才允許進行下一步工作。密封導向為燕尾槽結構，封堵動力來源于2個100mm導桿氣缸，結構簡單可靠。進氣側密封裝置整體結構基本和排氣側一致。檢測系統內部有16個氣動切換閥，封裝在不銹鋼盒子內，外接8個流量計標定口。

氣動系統由精密調壓閥和管路快換接頭等元件組成。壓力設定范圍：0.01-0.5MPa之間，可滿足對工件的不同壓力工況測試。采用AC220V±10%作為工作電源，經控制變壓器降壓為24V直流后作為信號電源，控制系統采用兩線制供電，整機總功率約為1.0KW;氣源壓力≥0.4Mpa。系統具備安全可靠的順序控制，詳盡周全的故障點檢、巡檢、控制，主控核心應用高端可編程控制器。

3 測漏系統原理及標定

泄漏量測量采用的是壓差式檢驗法，檢測儀器采用了8組FL-802型流量計，是具有高靈敏度的差壓傳感器。根據檢測工件特點，檢測系統配有無泄漏切換閥，連接到檢測氣路中。該檢測系統具有檢測時間短，精度高，重復性好等特點。在測量過程中，先對缸蓋腔體內進行充氣加壓至0.1MPA，并將壓力穩定保持5秒，該保壓環節是為了將腔體內部氣流進行穩定，之后進入測量環節，停止充氣，經過一段時間后，根據壓力差得出單位時間泄漏量。

氣密測量系統需進行定期標定，確保系統的測量準確性。設備配有零泄漏工件，及模擬缸蓋外形，但各通道均為完全密封狀態，工件本身無任何泄露。日常標定將零泄漏工件按正常生產流程進行測量，觀察檢測結果是否接近或等于零泄漏，該標定一般為每天生產開班時標定一次即可。泄露數值精確度也需要定期進行標定，設備有專用的標定程序，將可調泄露頭接在流量計標定口，利用零泄漏工件進行實時測量。可調泄露頭帶有標準泄露刻度，標定時，記錄可調泄露頭在0刻度時的測量值，將可調泄露頭調整至100ml/min，觀察并記錄當前測量值，再將可調泄露頭調整至200ml/min，觀察并記錄當前測量值，以此類推，共記錄10次測量值，并對比實際測量值的變化是否與可調泄露頭的刻度值變化一致，以此判定設備測量系統精度。

4 設備的典型故障處理

故障描述：

測量機測量系統校準出錯

故障分析：

在現場觀察其校準過程，發現只有個別測量參數校準出錯，其它測量參數均能通過校準程序，而由于單一的測量參數校準出錯，導致整個測量機無法通過校準，于是分析導致該校準出錯的原因有3種可能：

（1）測量機的標準樣件及測量機傳感器測頭積累了灰塵及污物，導致泄露發生變化;

（2）測量位置發生了變化;

（3）修改測量參數后，導致程序軟件版本太多，從而導致校準程序出錯。

故障排除：

根據第1種情況分析，對標準樣件及傳感器測頭密封圈進行清潔，然后重新校準，同樣出現了校準錯誤報警，于是排除由于灰塵及污物導致密封圈發生變化的可能性。

根據第2種情況分析，可以檢查報警出錯的相應傳感器的狀態，發現傳感器的值均在正常的范圍之內，于是排除了傳感器測量的位置發生變化的可能性。

根據第3種情況分析，可以檢查在Marposs Service 頁面中查看測量軟件版本，檢查測量軟件版本修改的時間及版本數量，經過查看，可以發現通常有幾個測量版本在同時運作，導致測量系統無法正常通過校準，從而導致無法正常測量。發現這一問題之后，我們只需采取清除老版本，然后應用當前數據的方法，便可解決該問題，正常校準。校準完成之后，測量機即會顯示“零點，合格”界面。

5 結束語

發動機缸蓋氣道測漏設備能精準高效的檢測出缸蓋的氣道密封性能，同時不影響發動機清潔度，保證發動機的進氣、排氣過程能力，提升發動機的燃燒性能。該設備可廣泛應用于發動機生產線，同時設備形式及工作原理課推廣至其他測漏工序，提升制造業自動化能力。

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