发动机检漏技术综述.docx

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发动机检漏技术综述

发动机检漏技术综述

201024138车辆工程102颜苓芹

摘要：

在发动机的制造中，气密性测试对保证产品的质量起着至关重要的作用，是控制发动机质量的一个重要指标。

本文对发动机泄露故障检测方法进行了综述，对已用于或可能用于发动机检漏的技术进行了归纳总结，简单介绍了几种检漏方法及其原理，并进而指出了发动机检漏技术的几个发展方向。

关键词：

发动机检漏；检测；检漏方法与原理；检漏技术

1引言

在发动机制造中，气密性是决定其质量的一项重要指标，因此，要求产品做到“100%测试，100%合格。

准确、高效地对产品进行检漏，是汽车、空调、冰箱、电子产品等许多生产行业中必不可少的手段。

随着市场竞争日益剧烈，产品质量要求不断提高，气密检漏的应用也日益广泛。

应解决其“漏气、漏水、漏油”的顽疾。

当今诸多检漏方法可以分为物理方法、化学方法和物理-化学方法三大类，物理方法包括气泡法、荧光法、渗液法、差压法等，化学方法包括氨检法、卤素法、放射性气体示踪检漏等，物理-化学方法包括氦质谱仪、气敏半导体检漏、活性炭法等。

2发动机检漏技术的原理和方法

1、差动气密检漏仪检测

在气密检漏中，差压式检漏法具有受温度和变形的影响小、检测的灵敏度和精度高等优点，得到较为广泛的应用。

差压式检漏法的检测原理如图1所示。

由图可见，检测所得压差的绝对值表示的是标准缸和工件间的实际压差，而其值为正或负的意义只是用来区分谁高谁低。

由于工件是被试件，故正常情况下标准缸是不漏的（即检测中保持压力不变），而工件则可能漏也可能不漏（漏则在检测中压力下降），标准缸端的压力高于工件端的压力时，压差为正；反之，压差为负。

而压差为负时，应该是标准缸的泄漏量大于工件的泄漏量，即标准缸发生了泄漏。

图1

2、氦质谱检漏技术

寻找一种快速、灵敏、高效的检漏方法，是真空设备生产者共同的愿望。

在检漏方法中，传统的气泡法和真空规检漏法为主，这两种方法劳动强度较大，检漏灵敏度低，直接影响了真空设备的质量。

而氦质谱法由于灵敏度高、性能稳定，得到越来越广泛的应用。

氦质谱检漏是以氦气为示踪气体，使用质谱分析仪器进行密封检测的一种检漏方法。

其工作原理是：

一个带电质点（正离子）以速度进入均匀磁场后，如果它的运动速度的方向和磁场H的方向垂直，则它的运动轨迹为圆。

按公式

（1）可算出圆半径R的具体数值：

（1）

由公式

（1）可知，当B、U，一定时，不同荷质比M／Z的离子将以不同的半径R偏转而彼此分开，荷质比小的半径小，荷质比大的半径大。

氦质谱检漏仪制成后，磁感应强度B是一个定值，在检漏仪工作时U是一个定值，在检漏仪中还设置了一个将各种气体电离的装置（离子源），并在磁场的某一合适位置设置了一个离子流接收极。

在检漏过程中通过被检件的漏孔，示踪气体氦同周围的空气一起被吸人到检漏仪中，各种气体被电离后，在磁场中作圆周运动，只有氦离子形成的离子流所运动的轨迹通过接收极的位置，其他气体（如Hz、HO、O、N等）的离子流在磁场中运动的轨迹都不通过接收极。

因此，在检漏时，对被检件施加氦气后，如果工件有漏孔，进入被检件内腔的氦气就会漏人检漏仪，电离后在磁场中作圆周运动并被检漏仪的接收极收集到，经放大后显示出一个电量值，漏人检漏仪的氦气越多，显示的电量值就越大。

氦质谱检漏仪上显示的电量大小与通过漏孔进入仪器的氦气多少，也即漏率大小相关。

但该电量所对应的漏孔漏率是多少，还必须借助一支标准漏孔进行比对才能得到。

所谓标准漏孔，即一个人为制造的微流量装置。

它在规定条件下（温度、压力）对某种气体在单位时间内通过漏孔的气体量为恒定值即漏率值。

按规定，该漏率值的大小还必须经计量部门检定确认才可合法地用于检漏过程，没有标准漏孔，检漏仪便测不出被检工件漏孔的漏率大小，所以氦质谱检漏仪是一种比对仪器而非计量仪器。

GJB573A-98标准中规定的氦质谱检漏方法是充压抽真空检漏和背压检漏。

3、卤素检漏仪法

当铂加热到850~950℃时将产生正离子发射，而在卤素气体的催化作用下，这种正离子发射将急剧增长。

利用这种“卤素效应”而设计的检漏仪器叫作卤素检漏仪。

卤素是指含有氯、碘、溴、氟的卤化物，卤素检漏仪可用来检验上述卤化物的存在，在卤素检漏中应用最多的是氟里昂12（F-12，分子式为CCL2F2）。

卤素检漏仪的灵敏度与检测环境的浓度关系密切。

它对低浓度（<1ppm）的卤素气体的反应是线性的，对中等浓度（1~100ppm）的反应是指数的，而当浓度很高（>1000ppm）时则检漏仪会出现饱和或者“中毒”现象。

仪器长时间在卤素气体中工作，灵敏度将会降低，同时会出现指示不稳定和不准确的现象。

能够使卤素检漏仪阳极离子发射急剧上升的，不单纯是选用的卤素示踪气体，环境中存在的其他气体，也可能使卤素检漏仪产生反应（比如香烟的烟雾），这样就使得检漏仪的躁声很大，灵敏度降低，对检漏造成干扰。

卤素检漏法是一种比较落后的检漏方法，与氦质谱检漏相比，灵敏度要低得多，实践证明，它满足不了GJB573A-98标准规定的检测小于1×10Pa·m。

／s漏率的要求。

它的定量也比较困难、误差大，还容易“中毒”，灵敏度不稳定，数据重复性也差。

另外，因为氟里昂对大气臭氧层有破坏作用，在国内外已被规定为禁止使用的物质。

因此很少使用此种检漏方法。

4、充压抽真空检漏

将有充压管孔的被检工件放人与检漏仪相连、可抽真空的密封容器，对被检工件充一定压力的氦气，然后对密封容器抽真空。

被检工件若有漏，则氦气漏人密封容器并进入检漏仪，检漏仪有漏率显示。

GJB573A-98中，方法308“泄漏试验”的5．1．1．2就属于这一检漏方法，此方法适用于未最后封接的引信的总漏率检漏。

充压抽真空检漏示意图见图2。

图2

5、氦质谱背压检漏

氦质谱背压检漏就是GJB573A-98中，方法308“泄漏试验”的5．1．2．2和5．1．3．1的氦气法。

引信封装完毕，没有任何管孔，通常采用背压检漏这一特殊的氦质谱检漏方式。

首先将引信放在加压容器中，用氦气对引信加压一定时间。

如果引信有漏孔，氦气将进入它的内腔。

然后将引信取出，放人与氦质谱检漏仪相连的真空容器中抽真空并与检漏仪相连。

进入引信内腔的氦气回流进入检漏仪，仪器上将有漏率R显示（测量漏率）。

在GJB573A-98规定的四种检漏方法中，只有氦质谱背压检漏能够检测出小于1×10-7Pa·m3／s的微小泄漏。

氦质谱背压检漏示意图见图3。

图3氦质谱背压检漏示意图

6、气泡检漏

6.1气泡检漏原理

当漏孔两侧存在压差时，示漏气体就通过漏孔从高压侧向低压侧流动，如果在低压侧有显示液体，漏孔处将有可能吹起一个个气泡，从而显示出漏率大小及漏孔的位置。

6.2产生气泡的条件

被检件在大气环境下进行气泡检漏，主要受到三种阻力的作用。

即当地大气压力Pa，被检件漏孔出口至实验液面之间液柱高度产生的压力Pg，液体表面张力产生的压力Ps。

6.3产生压差的方法

1）打气法；2）热槽法；3）抽真空法。

抽真空法为GJB573A-98中规定的气泡法检漏。

6.4抽真空气泡检漏

将被检引信放入有试验液的玻璃容器中，开动真空泵，将试验液上部空间的压力降低，使引信壳内外产生一定的压差△P，在此压差的作用下，壳内气体会通过漏孔进入试验液，产生气泡，因而漏孔被检出。

试验液被抽真空后，会冒出很多气泡，这些气泡杂乱无章，影响检漏时对引信的冒泡观察，容易造成误判。

为了减少这方面的影响，一是不要将真空度抽得太高（即压力不要太低），使试验液少冒泡；二是在正式检漏前，应对试验液作一段时间的抽真空预

处理，对减少冒泡可起很好的作用。

7、压力变化检漏

7.1压升法检漏

压升法检漏就是将容积为V1的被检容器抽真空到一定压力后，关闭阀门将被检容器与泵隔开。

由于容器漏气，容器中的压力将随时间而上升。

用真空计测出一定时间间隔Δt1内压力的升高值Δp1，就可以计算出容器的总漏率Q1：

Q1﹦Δp1·V1／Δt1

（2）

这种方法的检漏灵敏度除了与容器本底压力及真空计的灵敏度有关外，还与测量时间、容器容积大小有关。

在压升法检漏中，放气将对漏率测量带来较大影响。

试验前应该对容器进行清洁和干燥处理，减少放气的影响。

计算漏率时，应在压力随时间变化的线性段取数据。

7.2压降法检漏

被检容器用干燥气体充压后，隔断气源，观察被检容器内压力随时间的下降隋况。

假设被检容器的容积为V2，在Δt2时间内有Δp2的压力降，容器的总漏率Q2为：

Q2=Δp2·V2／Δt2（3）

这种方法的检漏灵敏度同样与被检件的容积、测量时间以及压力计的灵敏度有关。

如果被检容器或测量装置中存在吸附气体的材料或结构时，将会对测量结果带来误差。

为此，必须在充气后相当长一段时间之后，也就是待压力平衡后再隔断气源进行漏率测试。

GJB573A-98中的“容积分配法”就是压力变化检漏，其检漏的灵敏度为1×1O-4Pa·m3／s。

8、SF6激光成像检漏技术的应用

SF6激光成像技术的非接触式检漏技术，使检漏可视化。

SF6分子对红外光谱激光有较强的吸收性。

仪器发出激光对被测物体进行扫描，遇到泄露的SF6，激光被吸收，仪器再接收反射的激光形成图像。

SF6激光成像技术检漏为主，定量检漏计算、定性检漏和液体表面张力辅助查找的综合检漏法。

对于超过国家标准要求（年泄漏率大于1%）的SF6充气设备，一次性检出率达90%，极大地提高了检漏效率，且实现了带电、直观、可视化检漏。

专利检漏方法

1发动机气缸头总成气密性检漏机

专利号ZL200620112083.4，发明人胡显源、宦化光。

通过建立实用新型检漏平台，采用发动机气缸头总成气密性检测的设备，具体说来涉及一种检测发动机气缸头总成在单位时间内的泄漏量能否达到规定的要求的一种检漏机设备。

该检漏机的实用新型的控制系统采用PLC控制，在设备完成工件检漏后，把每一项测试结果与系统预存数据进行比较，由设备自行判断。

当检测到零件某一项不合格时，设备发出蜂鸣的报警声并就该项亮红灯，零件合格时不报警。

2发动机缸头检漏用振动密封通用装置

专利号ZL200720123391.1，发明人张祖庆。

该实用新型的目的是提供一种满足多品种发动机共线生产用的缸头检漏用振动密封通用装置。

该通用装置包括定位部分和振动部分，振动部分，振动部分包括振动头和振动动力，振动头通过传动件与振动动力连接，所述传动件有两根传动杆组成，两传动杆有转销连接，与振动头连接的传动杆从调节臂的导向孔中穿过，调节臂一端通过转销与机架活动连接，另一端以可调方式与机架固定。

振动头与传动杆螺纹连接。

该实用新型振动头的角度和行程可调，压头的高度可调，通过上述三种调节方式的灵活运用，基本可以适应所有发动机缸头气密性检测前的振动密封工作，满足多品种发动机共线生产用的缸头检漏。

结束语：

此外，检漏的方法是多种多样的，还有许多检漏方法在此就不一一介绍了，实际使用时，应根据具体情况（产品的具体情况，生产线生产条件，公司的发展规划等）不断实践，找出最佳的方案。

泄漏检测技术已趋于成熟．相应的检测设备也在不断地推陈出新，总的发展趋势是模块化、智能化、计算机化，不过其检测原理基本与上述几种相同。

对于采用何种检漏技术可根据自己的工艺要求来选择相应的检漏方法与检测设备，以充分发挥检测设备的功效并达到控制产品质量的目的，保证产品高质量的要求。

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