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(guī)的校準困難，在國內找不到專業(yè)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(guī)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(fā)，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(guī)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(jiān)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(fā)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(tǒng)的整體設計，密封性的保證，測量系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定性的保證，同時系統(tǒng)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(guī)，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(tǒng)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(wěn)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(wěn)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(wěn)壓裝置

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

在測量系統(tǒng)上，為了保證測量壓力的穩(wěn)定性，測量進氣采用二級穩(wěn)壓裝置，進氣壓力由0.25級的壓力表進行監(jiān)控，在測量時可隨時監(jiān)控壓力是否穩(wěn)定。而氣缸壓力相對可以粗一點，采用單級穩(wěn)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(huán)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(yōu)點是操作方便、讀數(shù)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(fā)，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(tǒng)的密封性設計

系統(tǒng)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(tǒng)對座圈泄漏標準件采用了4道密封圈進行密封，保證系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集工作，對系統(tǒng)的重復性和準確性進行測試。

3.1 座圈泄漏標準件測試數(shù)據(jù)比較

使用上海通用汽車 V6發(fā)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)如表4所示。

表4 測量數(shù)據(jù)

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(shù)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(shù)據(jù)如表5所示。

表5 測量數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)如表6所示。

表6 測量數(shù)據(jù)

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(fā)動機生產(chǎn)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(shù)改變后還可利用該設備進行改造。

經(jīng)過測試和驗證，此裝置各項技術指標均達到了規(guī)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(guī)的校準難題，填補了目前國內汽車行業(yè)不能開展氣門座圈標準件的檢測空白。

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