发动机泄漏测试技术简介
作者:王国增
来源:《科学与财富》2019年第26
        前言
        发动机是由几百个零件组合成的整体,在运行过程中内部水道、油道要承受很大的压力,如果出现漏点,会导致冷却液或机油流出,影响发动机性能,因此在汽车部品以及燃具部品等生产线上,泄漏测试对保证产品的质量起着至关重要的作用。
        1泄漏测试基本知识
        密封性:用于描述适当的密封程度:
        允许泄漏率:是密封性要求的公差和中心值,在此基础上进行检测.
        介质:充入测量腔内的物质。分为:
        工作介质: 实际工作过程中被测腔内充入的介质,
        测试介质: 在密封性测试过程中采用的介质,
        从密封性的角度来看,发动机通常有三处应进行测试:
        1.)水腔: 冷却水在其中循环
        2.)压力油道: 其中有比如供给曲轴的润滑油.
        3.)无压油腔: 接收回流到油底壳的润滑油.
        2泄漏测试方法对比
        测试方法分类:
        ●水浸法:内腔机构简单的物件,管路、空腔等,不灵敏
        ●异种气体检测法:将空气中不含有的其它元素的气体,和压缩空气混合后充入被测物内部,通过气体检测装置(氦气测漏仪)测出密封器内的被测物是否发生泄漏
        ●流量测试法:由于泄漏量与流量等同,所以通过微小流量测试计对被测物施加压力空气,测出泄漏量。
        特点:显著缩短测试时间,直接测量标准状态下的流量scc/min
        应用范围:大容积工件, 要求较短的测试时间.
        ●压力测试法:施加正压或负压后关闭阀门通过压力表或压力传感器,压力开关等测出因被测物泄漏所引起的压力下降
        特点:结构简单,自身容积最小,测量范围大,经济实用
        缺点:分辨率随测试压力的升高和测试容积的增大而降低
        应用范围:在满足节拍要求,能够获得足够大压力降的情况下,可应用于所有领域.
        ●差压测试法:使用差压仪表(U形管、差压传感器等)代替中的压力表,由于被测物的泄漏会引起压力下降,从而与标准件之间发生了差压?因为此方法测试泄漏的感度高,所以当前的空气泄漏测试仪都采用这种计测方式?
        特点:高测试压力 (可达 80 bar),高分辨率,且不取决于测试压力,(可在高压下检测微小泄漏),对于状态不稳定的工件,可采用标准件参考。
        缺点:量程较小,不适用于泄漏较大的工件
        应用范围:高测试压力,高分辨率要求,较大容积工件
        ●变形测试法:此方法利用塑料包装容器容易变形的特性,将放置被测物的密封腔抽取真空后,通过传感器等测出被测物的变形程度,判断是否有泄漏。
        各种泄漏测试法的利弊:
        3影响测试结果的因素
        测试时间:可供使用的测试时间长度,对测试结果的可信度有很大的影响。
        测试压力:指测试阶段工件内的压力值,该压力值应尽可能参照实际工作压力,该压力值的设定应视工件的工艺参数而定,不能随意选择。
        测试容积:整个测试系统各部分容积的总和.它包括:被测工件的内部容积、封堵元件内连接管路的容积、从试漏仪到封堵夹具之间的管路容积、试漏仪内部容积。
        温度:测量期间温度变化导致被测腔内压力变化,温度变化可对测量结果产生不同的影响。容积稳定性:测量期间容积的变化导致被测腔内压力的变化,其影响的方式和程度无法
预测.
        取决于在有关测试阶段,其被测容积是否增大或缩小。
        湿度:通常会补偿泄漏. 也就是说,泄漏率变小甚至成为负值。这一点很关键,因为它会将一个不合格件判为合格件. 因此我们要求被测工件保持干燥.
        测量气路密封性:测量气路包括:试漏仪内部的测量气路、从试漏仪到封堵夹具的气路、封堵夹具本身。
        工件被测腔可操作性差:压缩空气在被测腔内的稳定过程因工件的状况不同而不同,这可能导致测量结果与实际值的显著偏差。这种情况的典型例子是发动机整机泄漏测试:其油腔内存在多处不易操作。比如: 在工作冲程,通常只能通过活塞环对汽缸充气。原因:工件内腔存在一些部位,无法直接与测试空气接口相连;工件的进气管路设计不合理;进气孔在封堵时被堵死;到被测腔某部分的进气路有开/关功能: 发动机整机的机油滤清器部分只能通过止回阀充气。措施:如果这一不足存在于工件内部且不能通过附加的充气口改善,则从测试技术的角度看是无法提高的。在工艺上应将测量值的摆动考虑为过程不确定度。如果从外部可加充气口,但还没有或没有正确连接,那么应由机床制造商采取响应措施.
        4 设备制造准则
        密封性:
        1)封堵单元必须能提供足够的密封度,并保证长期的密封稳定性,封堵压力要足够高。
        2)不密封性公差取决于要求的允许泄漏率. 因为在夹具中有许多封堵单元,对于每個封堵单元来说,允许的不密封公差就更小. 总体来说,所有封堵单元的不密封度不应超过允许泄漏率的1%
        3)注意封堵部位是否完全盖住。
        机械去耦:多个测试腔之间的耦合:如果有2个被测腔通过同一个封堵板封堵, 由于测试时间不同会产生不利影响。
        原因:一个测试完成后, 该被测腔将被排气。相应的封堵力就会落在封堵头上,这可能会造成另一个被测腔容积的变化。
        措施:封堵力要足够大,封堵板应该尽量以机械方式与工件接触。
        容积稳定性:测试期间测试容积存在可测得的变化:
        原因:工件受到封堵头的压力,产生容积变化,或者封堵橡胶变形挤入测试回路.
        措施:封堵力适当,封堵橡胶体积不应太大,橡胶硬度不应太低。
        举例:燃油系统及其零部件需要用较高的封堵力,封堵后橡胶会继续向被测腔内膨胀。
        隔离温度影响:封堵夹具的构造与温度影响的大小有关。
        原因:封堵板及工件支座与工件接触. 如果工件和夹具之间存在温差,就会间接被测腔内的测试空气产生影响,从而影响测试结果。
        措施:对工件和夹具的所有部件进行热隔离,避免直接接触。
        举例:热的工件进入冷的夹具,或者相反。
        进气的通畅性:影响泄漏测试平衡阶段的稳定效果。
        原因:如果测试空气进入被测腔的某一部分太慢, 会导致一个模拟泄漏的效果,从而无法保证测试的重复精度。
        措施:采用多个管径足够的充气口. 同时注意测试容积的大小。
        举例:发动机总成应当通过油尺入口充气。
        其它:
        气动控制的膨胀单元:
        膨胀橡胶不密封导致测试回路内压力升高, 因为控制气体会进入被测腔。
        注意: 补偿泄漏
        固定封堵板:
发动机总成        如果测试回路中有螺钉, 应该采用空心的螺钉,否则可能会存在通过螺纹到螺钉后面盲孔的渗漏。
        水下目测或维修工位:必须注意与线上的夹具封堵状态一致: 封堵状态不同可能会产生较大的问题.
        5结语
        没有一种检测方法相对所有测试而言是最好的,只有最合适的,本文介绍了泄漏测试的基本概念,不同测试方法的气路原理,优势对比。可根据测试腔体的容积、工作状态下所承受的压力、泄漏量要求、工位节拍、使用介质的特性选择合适的测试方法、试漏仪型号。