汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管密封性自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 健

(江西新能源科技職業(yè)學(xué)院，江西 新余 338000)

1 系統(tǒng)密封性檢測(cè)方案

進(jìn)氣歧管位于汽車(chē)引擎進(jìn)氣門(mén)與節(jié)氣門(mén)之間，能將空氣、燃油、曲軸箱通風(fēng)油氣和廢氣按照比例分配給各缸，是保證汽車(chē)內(nèi)部電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要部件，進(jìn)氣歧管的密封性是衡量其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，因此，對(duì)其密封性檢測(cè)也是汽車(chē)生產(chǎn)組裝中的重要工藝環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)模式下，主要采用人工作業(yè)的方式檢測(cè)進(jìn)氣歧管的密封性，存在誤差率高、精準(zhǔn)度低、效率低下等問(wèn)題，為提升檢測(cè)的質(zhì)量，基于西門(mén)子S7-200型PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)化的進(jìn)氣歧管密封性檢測(cè)系統(tǒng)，選用直接壓力測(cè)試的方案：向被測(cè)進(jìn)氣歧管工件注入一定壓力氣體，并用壓力傳感器實(shí)時(shí)采集進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力，反饋給PLC進(jìn)行運(yùn)算對(duì)比，通過(guò)氣壓差值判斷工件內(nèi)是否存在泄漏點(diǎn)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

如圖1所示，本系統(tǒng)以西門(mén)子S7-200型PLC為核心對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管密封性進(jìn)行檢測(cè)，具體的功能設(shè)計(jì)包括：①氣密傳感檢測(cè)。選用LS-1822A型泄漏檢測(cè)儀，該儀器基于壓差式測(cè)量方法研制，能夠?qū)Υ郎y(cè)件的密封性進(jìn)行高效檢測(cè)。②充氣傳動(dòng)功能。由兩位五通閥、密封檢測(cè)電磁閥、雙向氣缸、氣缸桿等部件構(gòu)成，在PLC的控制下，上述部件可對(duì)待測(cè)進(jìn)氣歧管進(jìn)行充氣作業(yè)，以及氣密性測(cè)量和反饋。③檢測(cè)指示功能。主要由指示燈、報(bào)警喇叭等組成，包括正常工作指示、密封性良好指示、停止工作指示、故障報(bào)警指示4項(xiàng)功能。

圖1 檢測(cè)功能框圖

2.2 氣路原理設(shè)計(jì)

系統(tǒng)氣路原理如圖2所示，設(shè)計(jì)的氣路檢測(cè)工作過(guò)程為：氣源啟動(dòng)后，氣源電控閥打開(kāi)，高壓氣體通過(guò)氣管、兩位五通閥注入氣缸，由氣缸來(lái)回動(dòng)作給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的5個(gè)通道充氣，待進(jìn)氣歧管充滿氣體，內(nèi)部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)壓力后，氣密檢測(cè)儀在PLC的控制下啟動(dòng)對(duì)進(jìn)氣歧管各通路的密封性檢測(cè)。具體的檢測(cè)流程為：氣密檢測(cè)儀中的壓力傳感器適時(shí)采集進(jìn)氣歧管5個(gè)通路內(nèi)部的氣壓，使壓力值反饋給PLC，并將采集來(lái)的氣壓值與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)1 min的比較后，若采集的壓力值與預(yù)設(shè)壓力值之間不存在差異，則表明發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管密封性良好，同時(shí)密封性良好指示燈亮，予以提示；若經(jīng)過(guò)1 min比較后，采集壓力值與預(yù)設(shè)值存在壓差，則故障報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，提示密封性不足。

圖2 系統(tǒng)氣路原理圖

2.3 電氣控制設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的電氣控制圖設(shè)計(jì)如圖3所示，鑒于西門(mén)子S7-200型PLC采用DC 24 V供電，因此系統(tǒng)選用DC 24 V作為所有元器件和電氣配置的供電電源。具體的電氣控制圖設(shè)計(jì)思路為：三相交流電源輸入后，經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓產(chǎn)生DC 24 V電壓，通過(guò)設(shè)計(jì)電壓環(huán)路分配給PLC、指示燈、兩位五通閥、電控閥和檢測(cè)儀。具體的電氣控制思路為：電源總開(kāi)關(guān)閉合后，電源指示燈點(diǎn)亮，由PLC控制氣源組件對(duì)進(jìn)氣歧管進(jìn)行充氣，之后由密封檢測(cè)儀對(duì)進(jìn)氣歧管的密封狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，指示燈會(huì)根據(jù)檢測(cè)的狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)指示，全部?jī)晌晃逋ㄩy、電控閥和檢測(cè)儀的繼電器也會(huì)在PLC的控制下自動(dòng)運(yùn)行。

圖3 系統(tǒng)電氣控制圖設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 I/O地址分配

如表1所示，系統(tǒng)在PLC的I/O地址分配上，包含輸入和輸出兩個(gè)部分，其中輸入部分選用I0.0和I0.1 2個(gè)地址位作為啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)端口，I0.2～I(xiàn)0.6 5個(gè)地址位作為密封檢測(cè)儀的輸入傳感器端口，用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的5個(gè)通路，I1.0～I(xiàn)1.4 5個(gè)端口連接氣缸行程開(kāi)關(guān)，用于判斷充氣氣缸的工作位置；輸出地址分配上，Q0.0～Q0.3作為系統(tǒng)工作狀態(tài)的指示燈端口，Q0.4～Q1.0作為兩位五通閥端口，Q1.1～Q1.5作為氣缸動(dòng)作電磁閥的繼電器端口，Q1.6作為故障報(bào)警喇叭的輸出端口。

表1 I/O地址分配表

3.2 梯形圖程序編譯思路

本系統(tǒng)采用梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)程序，具體的程序編譯思路為：按下啟動(dòng)按鈕后，PLC進(jìn)行自檢，自檢結(jié)束后，工作指示燈點(diǎn)亮，提示系統(tǒng)進(jìn)行待工作狀態(tài)，之后起源在PLC的控制下打開(kāi)，向Q0.4～Q1.0 5個(gè)兩位五通閥充氣，當(dāng)兩位五通閥內(nèi)氣壓達(dá)到一定值后，Q0.1～Q1.5氣缸動(dòng)作電磁閥通電，推動(dòng)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，向待測(cè)進(jìn)氣歧管充氣，充氣結(jié)束后，I0.2～I(xiàn)0.6氣密檢測(cè)器傳感器開(kāi)始實(shí)時(shí)采集待測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)的氣壓值。經(jīng)過(guò)1min測(cè)試后，若I0.2～I(xiàn)0.6的值為“0”，表明待測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)部氣壓良好，不存在泄露，Q0.1輸出“1”電平，密封性良好指示燈點(diǎn)亮；若I0.2～I(xiàn)0.6中任意端口輸出的值為“1”，表明待測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)部存在泄露點(diǎn)，Q0.3和Q1.6輸出“1”電平，報(bào)警故障指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)報(bào)警喇叭響起。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，Q0.2輸出“1”電平，停止工作指示燈點(diǎn)亮。

4 系統(tǒng)密封性檢測(cè)效果

采用多次檢測(cè)方案檢測(cè)系統(tǒng)的密封新檢測(cè)效果，具體為：選擇2個(gè)有泄露問(wèn)題的進(jìn)氣歧管和1個(gè)無(wú)泄露問(wèn)題的進(jìn)氣歧管進(jìn)行5次試驗(yàn)，測(cè)試充氣壓力為110 kPa，允許泄漏量小于60 mL/min，采集泄漏量和檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間2個(gè)指標(biāo)，用來(lái)判斷系統(tǒng)的檢測(cè)效果。如表2所示，可知結(jié)果為：3個(gè)試驗(yàn)進(jìn)氣歧管中，1#和3#工件存在泄露情況，被準(zhǔn)確檢測(cè)出來(lái)，且檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間均小于1 s，2#工件不存在泄露情況，測(cè)試響應(yīng)時(shí)間較快，符合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。

表2 系統(tǒng)密封性檢測(cè)效果表 單位：mL/min

5 結(jié)語(yǔ)

由檢測(cè)結(jié)果可知：本系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管密封性的檢測(cè)功能，且檢測(cè)的精準(zhǔn)度、響應(yīng)度和自動(dòng)化程度良好，可作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用設(shè)備。相信隨著自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的不斷提升，會(huì)有越來(lái)越多的同類(lèi)系統(tǒng)被研發(fā)出來(lái)，提升汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的密封性檢測(cè)能效。