《装备制造技术》2019年第01期
０引言
汽油发动机是内燃机的一种，是通过在发动机内部（燃烧室）点燃A/F混合气，使燃烧室内产生高温高压气体来推动活塞，经过连杆，带动曲轴和飞轮进行旋转运动，将热能转化为动能并输出。参与发动机工作过程的内部介质有被点燃后的高温高压气体、冷却液、润滑机油等，如果这些内部介质之间发生交叉泄漏，那么发动机的可靠性和性能指标将受到严重影响，甚至会损毁发动机。
对于发动机不同部位的密封性要求，其泄漏量的阈值是有所区别的。根据发动机的工作特性和技术设计要求，在能够保证发动机的可靠性及性能指标下，是允许存在一个合适范围内的泄漏量[1]。如：进排气门与气门座之间的配合，是无法做到绝对的不漏。由于在发动机生产制造过程中，无法模拟出发动机的实际运行状态，因此发动机零部件之间的实际泄漏量测量往往采用替代的检测方式，目前普遍采用气密性检测方式。
气密性检测是保证零部件质量及生产制程质量的重要手段。气密性检测设备已普遍应用于发动机制造行业，气密性检测已逐渐替代传统的浸油捡漏、沉水检漏等检测方式。气密性检测设备作为生产和检测一体的检试设备，需要定期进行校准[2]。
目前对于发动机气密性要求，是尚无国家标准可参考。我司生产的不同平台的汽油发动机，其生产
制程的气密性控制，即试漏仪的工艺参数制定，都是通过大量的生产验证、沉水试验以及台架试机等多种手段结合起来，经过对数据的正态分布，6δ准则等分析手段，得出对应机型的经验数据作为该机型的试漏工艺参数和泄漏量控制值。
１气密性试漏仪结构原理
气密性试漏仪工作原理是检测密闭容腔内的压力变化量，再转换为每分钟气体泄漏量来判断密闭容腔是否有泄漏。测量循环由五个阶段组成：等候（预充气）、充气、稳定、测试、排气。测量循环如图1所示。
图１气密性试漏仪测量循环
我司目前采用的气密性试漏仪为阿黛凯（ATEQ）F 系列和D系列（层流管式）。
１．１阿黛凯Ｆ系列试漏仪原理
阿黛凯F系列试漏仪原理图如图2所示，采用压差法测量，测出测试零件与标准零件或封堵短管两端压差，并计算出泄漏量，计算方法见公式1。
气密性测试技术在发动机生产制程的应用
谭明作
（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）
摘要：发动机密封性是影响发动机质量及总体性能的重要指标。因此在发动机生产制造过程，气密性检测技术得以广泛应用，并逐渐形成发动机制程的关键技术。气密性检测可以快速准确判定出零部件和整机在密封性方面的质量缺陷，使存在密封缺陷的发动机在制品在生产制造过程就被探测发现，避免产品质量缺陷逃逸和制造不良品的浪费，有效提高发动机总成质量水平和降低发动机生产制造成本。本文主要介绍气密性试漏仪的基本原理，并以某机型长缸体试漏为例，介绍气密性测试技术在我司发动机制造过程的应用。
关键词：发动机密封性；气密性检测技术；发动机质量；发动机制造成本
中图分类号：Ｕ４６４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１９）０１－０１４５－０３
收稿日期：2018-10-20
作者简介：谭明作（1981-），男，广西都安人，工程师，学士，主要从事动力制造方面的工作。
等候充气稳定测试排气
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发动机密封
Equipmen t Manufacturing Technology No.01，2019
ΔP =F /（0.0006×V ）（1）式中：F 为泄漏流量；V 为测试零件容积；ΔP 为压降。
图２阿黛凯Ｆ系列试漏仪原理图
１．２阿黛凯Ｄ系列试漏仪原理
阿黛凯D 系列试漏仪原理图如图3所示，采用
压差法测量，测出层流管两端压差，并计算出实时泄漏量，计算方法见公式2。
ΔP =8μL Q /πR 4
（2）
式中：μ为流体的密度；L 为层流管的长度；Q 为
层流管流量；R 为层流管的内半径；ΔP 为层流管两端
的压差。
图３阿黛凯Ｄ系列试漏仪原理图
２气密性检测在发动机制程的应用
２．１长缸体试漏循环阶段时间参数的确定
长缸体状态，即发动机在已经完成了除进、排气
管装配工序之外的单机状态。如图4所示。
图４长缸体状态的单机
在确定试漏仪测量循环程序各阶段时间时，需
要结合产线的生产节拍设计和产品被测试部分的腔
体容量，对循环阶段的时间进行适应性调整。表1是我司某机型长缸体试漏循环各测试阶段的时间参数。油道的腔体属于较大容积，需要进行预充气，以减少总测试时间，提高生产节拍，因此油道试漏采用了阿黛凯D 系列的试漏仪，具备预充气功能，能有效减少充气时间。而水道试漏则采用了阿黛凯F 系列试漏仪。
表１某机型长缸体试漏循环各测试阶段的时间参数
２．２长缸体泄漏量控制范围的确定
第一步，首先需要制作一个小泄漏量的不合格
件。对该不合格件进行1×10的重复测试，取这10次测试结果的算术平均值作为初定的泄漏量控制上限。第二步，以初定的泄漏量控制上限为判定依据，收集该试漏设备所测出的在初定泄漏量上限范围内的50台数据（条件允许则可适当加大数据量），然后利用六西格玛原理计算出数据分布的X ±3σ（按过程能力指数CPK 为1，见表2），分别以X +3σ、X -3σ做为初步的泄漏量监控范围上、下限。
表２ＣＰＫ与ＵＳＬ、
ＰＰＭ关系第三步，
初定监控范围后，则开始进行工艺验证或生产验证，使得数据达到125台套后，重新运用六西格玛原理优化泄漏量监控上、下限，同时需要通过对不合格件进行沉水试验，判定泄漏量范围制定的合理性。
第四步，在完成第三步的泄漏量监控范围优化后，仍需定期（前期建议1000台套/次）利用六西格玛原理对X ±3σ进行监控，如图5所示。
图５某机型长缸体试漏（油道）数据分布
-3.775-2.325-0.8750.575
2.025
3.475
4.925
6.375
7.825
9.275
300250200150100500
6
11
29
142
204
286
184
82
35
21参数名称
测试项目
预充时间/s
充气时间/s
稳定时间/s
测试时间/s
油道
5.7
3532水道/
15
25
5
CP K
USL PPM 0.33
σ1586550.672σ227511.003σ13501.334σ321.675σ0.132.00
6σ
0.001
测试气压
压力感应器
压力感应器
标准零件
测试零件
测试气压
测试工件
压差传感器
流向
调压阀
空气
压力传感器
层流管Dp
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《装备制造技术》2019年第01期
２．３试漏仪设备状态确认
试漏仪作为发动机生产制程的关键检测设备，必须在每个班正常生产前进行开班首检，以保证试漏设备处于正常工作状态，确保发动机生产制程检测工具的有效性。开班首检方式通过对标准件（OK 件和NOK件）进行检测确认。
试漏仪每年需要进行一次标定。在进行标定时，首先要确保试漏仪及其管接系统是零泄漏，再将标准漏口安装于试漏管路中，连续进行3次试漏验证，要求试漏结果在Q±10%以内（Q为标准漏口标定泄漏率）。
２．４长缸体气密性检测的作用
通过长缸体气密性检测，可以有效探测出缸盖内漏、前罩壳裂痕、火花塞密封缺陷、机油滤清器连接管螺纹缺陷、曲轴皮带螺栓密封缺陷、油轨夹胶、各零件结合面刮花、结合面异物等多种发动机生产制程的装配缺陷以及部分零件缺陷。气密性检测是保证发动机生产制程质量的有效手段。
环境温度、湿度，工件温度以及气源压力等，对气密性试漏都有显著影响，因此在实际运用中需要考虑以上因素。特别是机加工刚下线的工件，如果采用气密性进行试漏时，尤其需要注意工件温度与测试策略的关系，以确保检测结果的准确性和一致性。
我司发动机生产线是全封闭式全室空调环境，保证了装配环境有较高的一致性，装配零件与环境温度
基本一致，测试气源均经过稳压处理，确保的检测条件的一致性。通过在发动机生产制程使用气密性测试手段，我司某机型发动机总成的质量水平有了显著提高，零公里PPM为86，而在没有运用气密性测试手段的另外一种机型，零公里PPM则接近900。同时，因为发动机生产制程使用了气密性测试手段，我司某机型发动机的台架测试时间也从15 min缩短到10min，减少了5min的试机成本，同时又提高了试机效率。
３结束语
近10年来，随着生产线在线检测技术的升级应用和智能制造装备的投入使用，我国汽车工业生产制造水平有了长足的进步，国产汽车整车质量及发动机总成质量与合资品牌汽车的质量差距越来越小。随着中国制造2025的持续推进，我国汽车工业也将迎来与国外汽车工业齐肩并进的机会，甚至超越他们。
参考文献：
[1]田广奎.发动机气密性检测技术与温度补偿[J].现代零部
2012（7）：64-68.
[2]彭光正，纪春华，葛楠.气密性检测技术现状及发展趋势
[J].机床与液压，2008（11）：172-174.
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｉｒＴｉｇｈｔｎｅｓｓＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＥｎｇｉｎｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ
TAN Ming-zuo
（Liuzhou Wuling Liu Ji Power Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545005，China）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：The sealing property of engine is an important index that affects the quality and overall performance of engine.Therefore，in the process of engine production and manufacturing，air tightness detection technology has been widely used and gradually formed the key technology of engine manufacturing process.Air tightness test can accurately identify the components and the whole machine quality defects in sealing，the sealing defects of engine in the products were detected in the manufacturing process，to avoid the product quality defects escape and manu－facture of non-conforming waste，effectively improve the level of engine assembly quality and reduce the engine manufacturing cost.This paper mainly introduces the basic principle of air tightness detection equipment，and takes the long cylinder block test leakage of a certain type of machine as an example，introduces the application of air tightness detection technology in the engin
e manufacturing process of our company.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：engine sealing；air tightness detection technology；engine quality；engine manufacturing cost
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