发动机气门与气门座气密性检测

2009年第2期(总第110期) 内燃机与动力装置I．c．E＆Powerplant 2009年4月 【使用与维修】 发动机气门与气门座气密性 乔梅波1，都利勇2，王忠财2 (1．烟台轴承仪器有限公司，山东烟台264000；2．烟台思科博量仪有限公司，山东烟台264000) 摘要：发动机的气密性是发动机压缩系统工作性能好坏的重要指标。本设计采用气动测 量原理，通过模拟了一个气门的气动锥度测头检测内燃机缸盖生产中气门与气门座问的气密 性，并通过差压式数显气动量仪显示测量结果。是一种操作简单、方便、快捷、检测效率高、精 度高的气密性检测专用便携式仪器。 关键词：气密性；泄漏量；锥度测头；气门与气门座；便携式 中图分类号：TK407文献标识码：B文章编号：1673—6397(2009)02—0052—03 EngineValveandValveSeatAirTightnessTest QIAOMei—b01，DULi—yongz，WANGZhong—caiz (1．YantaibearinginstmmentCo．，Ltd．，Yantai264000； 2．YantaiSKBmeasuringinstrumentCo．，Ltd．，YantaiShandong264000) Abstract：EngineairtightnessisallimportanttargetthatisEnginecompressionsystemperformance． ThedesigndependsOntheoremofpneumaticgauging．Themeasuringresultisdisplayedbythedigital displaydifferentialpressuretypeandpneumaticgauginginstrument，throughimitatingtheairtightness aboutvalves．Theinstnmaentthatdetectstheairtightnessissimpleoperation，convenient，express，to detectinhighefficiencyandhighefficiency． KeyWords：AirTightness；Leakagemte；TaperMeasuringHead；ValveandValveSeat；Portable 引 言 发动机的气密性是发动机压缩系统工作性能好 坏的重要指标。气密性越好，转速也就越高，扭矩也 会越大。气密性差的发动机不仅功率小，而且还会 因吸油性能差等原因造成工作不稳定，出现难以调 整以及容易停车等现象。在工厂生产中，发动机因 气密性差造成的报废率比较高，发动机气密性检测 已成为自动生产线上一个不可缺少的重要环节。目 前，气密性检测可按测试手段分为几大类：一类为水 没式泄漏检测法(又称湿式浸水法)，即在向工件腔 内充入一定压力的气体时，将其浸入水中或涂肥皂 泡，根据目测肥皂泡或水中的气泡来判断工件是否 有漏及泄漏的程度。这种方法测试效率低，受主观 因素影响较大，无法定量测量，同时用这种方法测试 后，还必须对工件进行干燥和防锈处理。一类采用 着色刮研的方法检测，效率低，精度差。还有一类为 干式泄漏检测法，即不再用浸水法，而是向工件腔内 充人一定压力的气体，通过压力传感器的信号输出 来判断工件是否有泄漏，并可根据单位时间内压力 传感器输出的变化值来计算出其泄漏率。干式检测 法一般采用压差式和流量式，测试后不需要对工件 进行其他处理，克服了水没法的缺点。但是目前的 检测仪采用的测头密封结构与密封件材质是重要因 素，一般都需开专用模具压制，大部分是在钢制的密 封头上，开有密封槽，将密封件坎在槽里，进行密封， 由于密封测试仪使用的是低压，密封只要保证测试 腔内气体不泄漏即可，常用气缸压紧力压紧，一般装 置较大，较笨重。以下对我们设计的专门用于发动 机气门与气门座气密性检测的便携式装置作一简要 介绍。 作者简介：乔梅波(1965一)，男，大学本科，高级工程师，主要从事综合检测仪器的开发研究。 万方数据 2009年第2期 乔梅波，等：发动机气门与气门座气密性检测 ·53· 1主要用途 本仪器适合所有发动机缸盖生产厂进、排气门 与气门座间气密性检测。目的在于克服上述已有技 术的不足而提供一种操作简单、方便、快捷、检测效 率高、精度高的发动机气门与气门座气密性检测用 装置。由于进、排气门在制造完毕后均经过严格检 查，其几何尺寸及形状、位置误差都控制在规定公差 范围内，所以检测进、排气门与气门座间配合的气密 性时，可认为泄漏是缸盖座圈密封面各项误差因素 0 共同作用的结果。气动测头带有模拟进、排气门导 杆的圆柱形导向部分，其与缸盖气门导管孑L的配合 间隙很小。故除了可保证检测作业过程中的良好导 向外，还间接地解决了对缸盖气门座圈密封锥面相 对导管孔的位置度的检测。若位置度偏大，将引起 气动测头工作面与被测座圈锥面间的相应偏离(歪 斜)，出现的间隙也会造成一定的泄漏。 2结构介绍及设计原理 A—A 170．5 1．导杆2．测量锥面3．环形喷嘴4．测头体5．气管接头6．手柄7．气门座锥面 图1气密性检测装置结构示意图 1．环形喷嘴测头体2．节流阀3．处理 显示单元4．气电转换模块5．测量室 节流孔6．反压室节流孔7．气源稳压模 块8．气源 图2精密差压试数显气动量仪测量原理图 图1所示带锥度测头的工作部分外形模拟了一 个气门，其插入缸盖气门导管孔的圆柱形导向部分 与工件导杆的形状完全相同，只是测头“导杆”的直 径较缸盖导管孔内径的下限小5tma，起导向和定位 作用。测头为锥度测头，其气动检测部位在与气门 座密封面对应的锥面上中间位置，锥面上带一个环 形喷嘴，喷嘴的宽度为0．040～0．050ram，用于检测 泄漏量。气密性检测只需要一个定泄漏量件 (与气门座相似带内锥且锥面上带排气槽的标准 件)，根据用户设定流量值。测头采用手持式， 按所配置的二次仪即信号处理和显示单元的形式 来划分，气密性检测装置显示部分有如下两种：第一 种是直接将图l所示的气路连接到浮标式流量计， 这种传统的方式至今在国内部分汽车发动机厂中还 有应用。但自九十年代以来，由气动测量头产生的 检测信号已普遍采用第二种方法，即采取经气电转 换的环节，以电信号的方式输入微处理器。再通过 进一步的分析处理予以显示或数据输出。今天在批 量生产的环境下，在线检测的目的已并非单纯为逐 个评价制件的质量，主要还是通过检测、数据处理等 手段，对动态工序进行监控，真正提高产品的工序质 量。正因为如此，传统的只有指示功能的方式逐渐 被第二种方式所取代。本处理显示单元采用精密差 压式数显气动量仪(测量原理如图2)，流量变化导 致的压力变化经气电转换器转换为电信号的变化， 再经AD转换由高性能CPU进行运算处理并显示测 量结果。根据伯努利方程，流量与压力成反比，即可 由压力计算出流量值。便携式仪器，带超限报警。 仪器工作压力0．3MPa，测量范围600ml／min，检测精 度为±5％，带有电子柱和数字显示，带有通讯接口。 万方数据 内燃机与动力装置 2009年4月 3使用方法 3．1连接 如图1所示，使用时，将测头的气管5与检测仪 的出气喷嘴相连，测头的导杆1插入发动机缸盖气 门导管孔内，导杆1起导向和定位作用。测头的测 量锥面2置于气门座密封面对应的锥面上中间位 置。测量锥面2上的环形喷嘴3用于检测泄漏量。 检测时，气体通过检测仪的出气喷嘴进入气管5，再 经过气路7、环形喷嘴3到达被测部位。 表l某4缸发动机缸盖进气门与气门座气密性检测数据 A缸 B缸 C缸 D缸 次数＼项目 (ml／min)(ml／min)(ml／min)(ml／min) l 349．6 412．3 379．5 333．6 2 335．1 386．9 386．8 325．8 3 346．3 375．8 354．3 338。6 4 326．9 388．0 381．5 345．7 5 358．5 392．2 366．8 319．2 6 339．7 379．6 379．7 321．8 7 347．2 402．7 357．4 316．7 8 354．6 385．6 359．7 340．8 9 342．8 391．3 ”2．8 328．8 10 33l，6 396，3 361．5 337．9 MA)( 358．5 412．3 386．8 345．7 MIN 326．9 375．8 354．3 316．7 示值变动性 21．6 36．5 32．5 29．O 3．2校准 气动测量一般采取的是比较测量方式，因此都 配有一个或两个标准件，用于对检测系统进行置零、 校准。本测量只用一个标准件——定泄漏量标准 件，其内锥面相当于缸盖座圈密封面，上开有四个浅 槽，气流正是通过这些浅槽引起泄漏，采用这种结构 将能较方便地通过修磨槽深的方法确保其泄漏率为 定值。将测头导管完全封堵，此时相当于“零泄漏标 准件”的作用，用以仪器置零，与一般气动测量中的 对零标准件类似。用标准件对仪器校准后就可进行 工件测量。 3．3测量 将测头插入到需检测的气门座内并稍微用力靠 紧，此时通过数字式气动量仪的数值变化(直接显示 泄漏量数值如200ml／min)来判断检测部位的泄漏量 及是否合格。表1是对某4缸发动机缸盖进气门与 气门座气密性检测数据，工件要求泄漏量上限为 400ml／min，通过检测基本符合要求，示值变动性小 于40Ⅱd，min。 4优点 本检测方法，结构简单实用，造价低，检测效率 高，精度高，不受主观因素影响，且操作简单、方便、 快捷。而且可定量评测工件的泄漏状态，并可方便 地纳入零件的自动化加工线或流水线使用。用于泄 漏量较小的精密测试。能够取代常用的刮研的检测 方法和干式密封检测法。进、排气门与缸盖阀座锥 面的配合质量，直接影响发动机的输出功率、油耗等 重要性能。 参考文献： [1]JB／T5212—2006气动测量头．技术条件，机械行业标准， (Ja)． [2]龙飞，等．气密性检测方法分析[J]．液压气动与密封， 2000，(5)． (上接第51页) c．先采用机械式喷油泵，再研究采用高压共轨、 中卡和经济型重卡。 电控等技术。 《硅论 4．2结构方面 。 ⋯ “ a．先开发110mm缸径，再扩缸至113，然后扩缸随着国家农业机械化的发展，对农业机械支持 至115和118； 力度的不断加大，农业机械必将取得Ft新月异的发 b．先开发125行程的，再开发135行程； 展，rIL系列柴油机适应了大型拖拉机、收获机械、工 C．先开发湿式缸套，再开发干缸套； 程机械等的发展需求，必将为农机的发展做出社会 d．先开发四缸机，再开发六缸机。 贡献，同时为企业的发展创造新的经济增长点。 4。毫髦!妻烹面 口^临特士。雨耐在 口 参考文献：a．先配套80。100马力拖拉机，再配套100马矽’“⋯‘ 力以上拖拉机； [1]蒋德明．内燃机研究的新发展．柴油机．DieselEngine， b．在拖拉机成功配套基础上再配套收获机械和 2003． 工程机械； [2]郑启福．内燃机动力学．北京：国际工业出版社．1991． c．机组：船用一发电用一动力用 [3]林大渊．内燃机动力学[M]．北京：中国工业出版社．1961- d．根据市场情况，在适当的时机改进设计配套 [4]蒋德明·内燃机原理·机械工业出版社t 万方数据