气门与座圈密封性及泄露主控器标定装置的研究

屠旭泓

Tu Xuhong

（上海机动车检测中心，上海 201805）

0 引 言

目前国内各汽车制造厂缸盖气门座圈泄漏标准量规的校准困难，在国内找不到专业的检定机构进行检定或校准，一般送到国外 OEM 进行校准，但是周期长达两个月，而且费用昂贵。文中参照德国NIEBERDING公司的校准方法，掌握了气门密封性标准量规的校准原理，同时结合美国USON泄漏主控器（标准漏孔）的校准原理，将两者合在一起开发，在此基础上设计了一套专门用于校准缸盖气门座圈泄漏标准量规的装置，同时此装置还可以解决对泄漏主控器（标准漏孔）的校准以及过程调试监控，提高设备利用率，解决国内各厂家的困难。

1 测量仪装置简介

此装置设计目的主要是研究发动机缸盖座圈泄漏标准件如何进行检测，技术关键在于校准系统的整体设计，密封性的保证，测量系统的精度及稳定性的保证，同时系统可以适合不同的被测对象，即需要有较广泛的通用性。

首先，分析国外气门与座圈泄漏测量仪及其标准件的设计原理及结构组成，以及国内计量校准法律法规，保证量值传递的溯源性和准确性；其次通过不断研究、测试、调整、改进，逐步解决系统的密封性，使得测量座圈泄漏标准件时所有的泄漏量能够 100%被收集采集；最后选定的流量计准确可靠，设计的稳压装置能适应大范围的调压要求（考虑到标准漏孔的标定）而且稳定可靠。本装置一方面可以对气门与座圈密封性标准件进行测量，另一方面将标准漏孔的标定综合在一起，一个装置同时完成对两种对象的测量。

图1～图2是泄漏测量仪正反面图。

2 装置的关键技术分析

2.1 稳压装置

泄漏测量的精度有很大一部分在稳压系统上（本来考虑采用 GE（通用电气）的集成稳压系统，但基于成本的考虑，最后还是自己设计稳压系统），本装置总进气采用FESTO的气动三联件进行过滤稳压。后面测量部分的所有稳压器选用德国NIEBERDING的稳压器，以保证质量。

在测量系统上，为了保证测量压力的稳定性，测量进气采用二级稳压装置，进气压力由0.25级的压力表进行监控，在测量时可随时监控压力是否稳定。而气缸压力相对可以粗一点，采用单级稳压，压力表选用0.4级。如图3所示。

2.2 流量计的选用

流量计的选用直接关系到测量的精度，德国NIEBERDING公司的流量计采用气浮式流量计，精度大约在5%左右，而美国USON公司测量泄漏主控器的皂膜流量计精度也大于±5%，在考虑到价格、精度、操作、应用环境等诸多因素之后，选用了美国MINI-BUCK公司的流量校准器。它的优点是操作方便、读数直观。皂膜流量计的测量原理是皂膜位置由光电传感器进行触发，内部自动电子计时，自动计算流量，按 N.I.S.T.标准，精度可达到0.5%。

2.3 系统的密封性设计

系统的密封性好坏关系到泄漏测试的成败。所以对被测对象的任何一点有可能有漏气的地方必须“严密封锁”，不允许有任何泄漏的可能，本系统对座圈泄漏标准件采用了4道密封圈进行密封，保证系统测量的可靠性。

另外，为了排除其他可能造成影响的因素，特意配备了两个标准漏孔用于平时的校准，一方面可以通过测量，检查系统的压力和管路的密封状况，另一方面可以检查测量的准确性。如图 4所示。

3 测量数据比较

在完成泄漏测量仪的制造后，需要对此装置进行可靠性验证，为此需要进行大量的数据采集工作，对系统的重复性和准确性进行测试。

3.1 座圈泄漏标准件测试数据比较

使用上海通用汽车 V6发动机缸盖的一个座圈泄漏标准件作为样件进行比较测量，数据如表1～表2。

表1 测量样件说明

表2 测量结果对比

3.2 标准漏孔测试比较

使用两个由上海市计量测试研究院检定的USON泄漏主控器进行测量比较，数据如表3所示。

表3 测量结果比较

3.3 座圈泄漏标准件重复性测试

泄漏MASTER编号：P-440-01-100-001-ME3

泄漏MASTER标称值：800 cc/min

气门编号：6-22017/2

压力：10 kPa

50次测量数据如表4所示。

表4 测量数据

其中，平均值X_AVG=∑Xi/N

标准差S=SQRT(∑(X_AVG-Xi)2/(N-1))

测量能力指数CG=0.2*Tolerance/S，一般要求大于1.33，标准件公差取标称值的±5%。

3.4 标准漏孔重复性测试

泄漏主控器：S/N：11667

标称值：25 sccm/150 kPa

压力：150 kPa

50次测量数据如表5所示。

表5 测量数据

泄漏主控器：S/N：12192

标称值：400 sccm/13.79 kPa

压力：13.79 kPa

50次测量数据如表6所示。

表6 测量数据

4 结束语

此装置中采用了目前先进的电子流量计，这种流量计体积小、精度高、重复性好，比德国NIEBERDING公司采用的气浮式流量计更加准确，更加人性化，操作的难度也大大降低，整个试验台体积小，而且可以方便地进行两个项目的检测。今后在发动机生产过程中为缸盖座圈的质量控制，为缸体、缸盖整机的泄漏控制提供了先进的检测设备，已完全承担起泄漏测试设备上的泄漏主控器的测试工作，在此基础上对不合格的泄漏主控器进行修复，当主控器的技术参数改变后还可利用该设备进行改造。

经过测试和验证，此装置各项技术指标均达到了规定的要求，并超越德国 NIEBERDING公司的测量精度，解决了国内气门与座圈密封性标准量规的校准难题，填补了目前国内汽车行业不能开展气门座圈标准件的检测空白。

[1]现代企业计量工作指导手册[M]. 中国标准出版社，2003.

[2]JJF1033-2008，计量标准考核规范[S].

[3]朱正德. 进、排气门与缸盖阀座间的密封性检测[J]. 机械制造，2002，（07）.