孫安

摘 要：缸蓋氣道的氣密性影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程及性能輸出，在缸蓋裝上發(fā)動(dòng)機(jī)之前，必須進(jìn)行氣道測(cè)漏。文章介紹了缸蓋氣道測(cè)漏設(shè)備的基本構(gòu)成及原理，并提出了在一臺(tái)設(shè)備中兼容兩種不同型號(hào)缸蓋的氣道測(cè)漏的柔性化方案，同時(shí)對(duì)設(shè)備標(biāo)定進(jìn)行了分析。對(duì)缸蓋測(cè)漏設(shè)備的典型故障進(jìn)行了分析及解決方案介紹。

關(guān)鍵詞：缸蓋 氣道測(cè)漏 氣密性 柔性化

1 引言

良好的性能輸出是發(fā)動(dòng)機(jī)的必備條件，而良好的燃燒過程則是發(fā)動(dòng)機(jī)性能輸出的保證，同時(shí)燃燒過程的好壞程度會(huì)影響汽車的油耗及尾氣排放指標(biāo)。在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過程中，氣道密封性的檢測(cè)對(duì)燃燒過程起著決定性作用。所以，在所有批量生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的主機(jī)廠，在缸蓋裝上發(fā)動(dòng)機(jī)之前，都必須進(jìn)行氣道測(cè)漏，檢測(cè)合格后才允許裝配。原始測(cè)漏方法是將煤油灌入氣道，一分鐘后觀察煤油是否會(huì)從氣門、油封與缸蓋的接縫處滲出，該方法耗時(shí)耗力，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度影響較大，在實(shí)際生產(chǎn)中已逐步被淘汰。本文介紹了一種可兼容兩種缸蓋的柔性化氣道測(cè)漏設(shè)備，具有高效、精確、不影響清潔度等優(yōu)勢(shì)。

2 缸蓋氣道測(cè)漏設(shè)備的基本構(gòu)成及原理

本文介紹的缸蓋氣道測(cè)漏設(shè)備是兼容兩種不同缸蓋氣道的氣密性能檢驗(yàn)的干式撿漏專機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種缸蓋測(cè)試的自動(dòng)識(shí)別及切換，為方便描述，指定兩種缸蓋分別為A缸蓋和B缸蓋。由機(jī)架、排氣側(cè)密封裝置、進(jìn)氣側(cè)密封裝置、舉升裝置、輥道、氣動(dòng)系統(tǒng)、氣密檢測(cè)系統(tǒng)等組成。工作流程如圖1：

設(shè)備配備無動(dòng)力輥道，由人手工將工件推到設(shè)備舉升位置，然后將限位塊打下，并將缸蓋反靠至限位塊上?？紤]到兩種缸蓋的軸向長(zhǎng)度不一致，在不同位置設(shè)置了兩個(gè)限位塊，分別對(duì)應(yīng)兩種缸蓋的限位位置。舉升裝置底板上裝有一個(gè)接近開關(guān)，用于識(shí)別缸蓋是否到位，對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出有料信號(hào)。由于A缸蓋的高度高于B缸蓋30mm，它們落在舉升裝置上的頂部位置一高一低，可利用對(duì)射光電傳感器進(jìn)行工件類型自動(dòng)識(shí)別，將傳感器安裝在兩種缸蓋高度差異的位置，工件為A缸蓋時(shí)，光電傳感器得到信號(hào)，識(shí)別為A缸蓋，工件為B缸蓋時(shí)，光電傳感器未得到信號(hào)，識(shí)別為B缸蓋。定位方式為一面兩銷，利用缸蓋底面及2個(gè)銷孔，對(duì)缸蓋的三維位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。系統(tǒng)接收到有料信號(hào)機(jī)機(jī)型識(shí)別信號(hào)后，通過人工按下雙手啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)自動(dòng)檢測(cè)工作。舉升裝置將缸蓋往上舉升，在上行過程中遇到上限位后停止舉升，進(jìn)、排氣側(cè)密封裝置進(jìn)行自動(dòng)封堵。封堵完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)充氣檢測(cè)，通過流量計(jì)單獨(dú)對(duì)每個(gè)氣門通道檢測(cè)泄漏量;檢測(cè)完成后，進(jìn)、排氣側(cè)密封裝置退回原位，舉升裝置復(fù)位，人工手動(dòng)抬起側(cè)面限位塊并將缸蓋推出設(shè)備。

設(shè)備機(jī)架主要由機(jī)臺(tái)、立柱、頂架組成，機(jī)臺(tái)用80X40X5mm矩形管焊接而成臺(tái)板厚27mm，頂架用120X60X6方管焊接而成。焊接后作退火處理。無動(dòng)力輥道由滾子，支架，導(dǎo)向，定位等組成。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牢固，可靠，易拆裝，確保裝卸方便快捷。舉升裝置由80mm氣缸、40mm導(dǎo)柱、導(dǎo)套、工件定位銷、落銷檢測(cè)開關(guān)等組成。兩種缸蓋的排氣側(cè)密封裝置為上下排布切換，上位為A缸蓋密封位置，下位為B缸蓋密封位置，通過旋鈕旋轉(zhuǎn)開關(guān)進(jìn)行位置切換，切換后設(shè)備自動(dòng)插入插銷鎖定位置，并有對(duì)射光電傳感器檢測(cè)該密封裝置當(dāng)前位置機(jī)型，該檢測(cè)結(jié)果與舉升裝置的缸蓋機(jī)型識(shí)別結(jié)果互鎖，識(shí)別結(jié)果為同一機(jī)型時(shí)才允許進(jìn)行下一步工作。密封導(dǎo)向?yàn)檠辔膊劢Y(jié)構(gòu)，封堵動(dòng)力來源于2個(gè)100mm導(dǎo)桿氣缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。進(jìn)氣側(cè)密封裝置整體結(jié)構(gòu)基本和排氣側(cè)一致。檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部有16個(gè)氣動(dòng)切換閥，封裝在不銹鋼盒子內(nèi)，外接8個(gè)流量計(jì)標(biāo)定口。

氣動(dòng)系統(tǒng)由精密調(diào)壓閥和管路快換接頭等元件組成。壓力設(shè)定范圍：0.01-0.5MPa之間，可滿足對(duì)工件的不同壓力工況測(cè)試。采用AC220V±10%作為工作電源，經(jīng)控制變壓器降壓為24V直流后作為信號(hào)電源，控制系統(tǒng)采用兩線制供電，整機(jī)總功率約為1.0KW;氣源壓力≥0.4Mpa。系統(tǒng)具備安全可靠的順序控制，詳盡周全的故障點(diǎn)檢、巡檢、控制，主控核心應(yīng)用高端可編程控制器。

3 測(cè)漏系統(tǒng)原理及標(biāo)定

泄漏量測(cè)量采用的是壓差式檢驗(yàn)法，檢測(cè)儀器采用了8組FL-802型流量計(jì)，是具有高靈敏度的差壓傳感器。根據(jù)檢測(cè)工件特點(diǎn)，檢測(cè)系統(tǒng)配有無泄漏切換閥，連接到檢測(cè)氣路中。該檢測(cè)系統(tǒng)具有檢測(cè)時(shí)間短，精度高，重復(fù)性好等特點(diǎn)。在測(cè)量過程中，先對(duì)缸蓋腔體內(nèi)進(jìn)行充氣加壓至0.1MPA，并將壓力穩(wěn)定保持5秒，該保壓環(huán)節(jié)是為了將腔體內(nèi)部氣流進(jìn)行穩(wěn)定，之后進(jìn)入測(cè)量環(huán)節(jié)，停止充氣，經(jīng)過一段時(shí)間后，根據(jù)壓力差得出單位時(shí)間泄漏量。

氣密測(cè)量系統(tǒng)需進(jìn)行定期標(biāo)定，確保系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性。設(shè)備配有零泄漏工件，及模擬缸蓋外形，但各通道均為完全密封狀態(tài)，工件本身無任何泄露。日常標(biāo)定將零泄漏工件按正常生產(chǎn)流程進(jìn)行測(cè)量，觀察檢測(cè)結(jié)果是否接近或等于零泄漏，該標(biāo)定一般為每天生產(chǎn)開班時(shí)標(biāo)定一次即可。泄露數(shù)值精確度也需要定期進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)備有專用的標(biāo)定程序，將可調(diào)泄露頭接在流量計(jì)標(biāo)定口，利用零泄漏工件進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。可調(diào)泄露頭帶有標(biāo)準(zhǔn)泄露刻度，標(biāo)定時(shí)，記錄可調(diào)泄露頭在0刻度時(shí)的測(cè)量值，將可調(diào)泄露頭調(diào)整至100ml/min，觀察并記錄當(dāng)前測(cè)量值，再將可調(diào)泄露頭調(diào)整至200ml/min，觀察并記錄當(dāng)前測(cè)量值，以此類推，共記錄10次測(cè)量值，并對(duì)比實(shí)際測(cè)量值的變化是否與可調(diào)泄露頭的刻度值變化一致，以此判定設(shè)備測(cè)量系統(tǒng)精度。

4 設(shè)備的典型故障處理

故障描述：

測(cè)量機(jī)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)出錯(cuò)

故障分析：

在現(xiàn)場(chǎng)觀察其校準(zhǔn)過程，發(fā)現(xiàn)只有個(gè)別測(cè)量參數(shù)校準(zhǔn)出錯(cuò)，其它測(cè)量參數(shù)均能通過校準(zhǔn)程序，而由于單一的測(cè)量參數(shù)校準(zhǔn)出錯(cuò)，導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量機(jī)無法通過校準(zhǔn)，于是分析導(dǎo)致該校準(zhǔn)出錯(cuò)的原因有3種可能：

（1）測(cè)量機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)樣件及測(cè)量機(jī)傳感器測(cè)頭積累了灰塵及污物，導(dǎo)致泄露發(fā)生變化;

（2）測(cè)量位置發(fā)生了變化;

（3）修改測(cè)量參數(shù)后，導(dǎo)致程序軟件版本太多，從而導(dǎo)致校準(zhǔn)程序出錯(cuò)。

故障排除：

根據(jù)第1種情況分析，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件及傳感器測(cè)頭密封圈進(jìn)行清潔，然后重新校準(zhǔn)，同樣出現(xiàn)了校準(zhǔn)錯(cuò)誤報(bào)警，于是排除由于灰塵及污物導(dǎo)致密封圈發(fā)生變化的可能性。

根據(jù)第2種情況分析，可以檢查報(bào)警出錯(cuò)的相應(yīng)傳感器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)傳感器的值均在正常的范圍之內(nèi)，于是排除了傳感器測(cè)量的位置發(fā)生變化的可能性。

根據(jù)第3種情況分析，可以檢查在Marposs Service 頁(yè)面中查看測(cè)量軟件版本，檢查測(cè)量軟件版本修改的時(shí)間及版本數(shù)量，經(jīng)過查看，可以發(fā)現(xiàn)通常有幾個(gè)測(cè)量版本在同時(shí)運(yùn)作，導(dǎo)致測(cè)量系統(tǒng)無法正常通過校準(zhǔn)，從而導(dǎo)致無法正常測(cè)量。發(fā)現(xiàn)這一問題之后，我們只需采取清除老版本，然后應(yīng)用當(dāng)前數(shù)據(jù)的方法，便可解決該問題，正常校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完成之后，測(cè)量機(jī)即會(huì)顯示“零點(diǎn)，合格”界面。

5 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣道測(cè)漏設(shè)備能精準(zhǔn)高效的檢測(cè)出缸蓋的氣道密封性能，同時(shí)不影響發(fā)動(dòng)機(jī)清潔度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、排氣過程能力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能。該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線，同時(shí)設(shè)備形式及工作原理課推廣至其他測(cè)漏工序，提升制造業(yè)自動(dòng)化能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海英，李華，馬偉，李濟(jì)順，石松民，姚超峰.柴油機(jī)氣道表面的數(shù)字化技術(shù)[J].內(nèi)燃機(jī).2007（02）.

[2]李向榮，付經(jīng)倫.柴油機(jī)進(jìn)氣渦流旋流器的研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2005（01）.

[3]杜發(fā)榮，聶建軍，高峰.基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的柴油機(jī)氣道設(shè)計(jì)流程研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2007（08）.

[4]吳志軍，孫濟(jì)美，黃震.四氣門柴油機(jī)進(jìn)氣道性能的試驗(yàn)研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2001（02）.