發動機缸體和缸蓋水套試漏工藝的探討

張家文+俞巖+苗岐

【摘 要】 本文從實際生產出發，著重探討了發動機缸體和缸蓋水套采用差壓測試法試漏工藝在調試初期如何確定各項工藝參數。合理的標定了泄漏值，完成了試漏工藝的工藝確定。

【關鍵詞】 水套試漏 壓力 泄漏值 試漏時間

【Abstract】 In this paper， based on the actual production，We focuses on the way how to determine the process parameters of engine block and cylinder head leakage test process by differential pressure test leak testing method during the commissioning stage. Demarcated leakage value reasonablely.And completed a test to determine the process leakage process.

【Key words】 Leakage test Pressure Leakage value Leakage test time

發動機工作時，與燃燒氣體接觸的各個零件溫度急劇升高，需要良好的冷卻才能正常工作。作為發動機最關鍵的零部件之一，缸體和缸蓋的冷卻尤為重要。缸體和缸蓋的水套腔內的循環水就起到了這一關鍵作用。

由于毛坯鑄造質量上存在局部組織疏松、鑄造或機械加工誤差引起孔道壁過薄以及工藝堵處密封膠涂抹不均等原因，導致了缸體和缸蓋高達10%左右的水套腔泄漏故障概率。內腔越復雜的零件越容易產生廢品。水套試漏工藝也就顯得愈加的重要。

1 試漏工藝的技術要求

缸體和氣缸蓋關于水套腔設計要求為：水套應經水壓或氣壓試驗，其壓力為0.4MPa，時間為2分鐘，不得有滲漏。

缸體和缸蓋的試漏工藝的目的就是挑出水套腔有泄漏的零件，尋找泄漏部位，然后分情況對其進行處理。為了達到這一目的，試漏機先后經歷了水壓試漏目測法、氣壓浸水目測氣泡法以及現在的干式測量法等，工藝不斷在改善，更加的經濟可靠以及人性化。本文就是以干式測量法中的差壓測量法為基礎探討水套試漏工藝。

2 試漏工藝的工藝參數

差壓測量法測量缸體和缸蓋的水套是否泄漏的原理如圖1所示，首先試漏機夾具系統采用封堵把被測零件的水套腔封堵成為一個封閉的內腔且與空氣測試儀相通。然后空氣測試儀啟動，控制測試壓源同時向被測零件和標準品充入一定壓力的壓縮空氣，一段時間后關閉測試壓源，穩定一段時間，使差壓表處于平衡狀態，穩定后關閉閥門1和閥門2，經過一段時間后比較缸體或缸蓋封閉腔和標準壓力罐中的壓力差，通過公式1計算出被測零件封閉腔的空氣泄漏量，通過泄漏量判定該零件是否泄漏。

Q=K（Ve）· （公式1）

式中Q：泄漏量（mL/s）

K（Ve）：泄漏系數（等效內容積mL）

△P：差壓（Pa）

△T：檢出時間（Min）

若存在泄漏，把零件和封堵系統沉入水箱，保持壓力狀態，查找漏點。該工藝中主要存在的參數是壓縮空氣壓力、試漏時間和泄漏量。

2.1 壓縮空氣壓力

該壓縮空氣替代正常工作時參與冷卻的冷卻水，壓縮空氣的壓力主要參考冷卻水的壓力。考慮到在發動機正常工作情況下，缸體缸蓋溫度升高且存在震動，可適當提高測試壓力。氣體比液體粘度小，同等壓力下氣體泄漏，但液體不一定泄漏，若測試壓過高可能導致正常工作不泄漏的零件在測試時泄漏。所以測試壓縮空氣的壓力需嚴格界定且通過試驗驗證。

（1）計算柴油機機體和水套腔內冷卻水的壓力。以我廠現使用的一個機型水泵為例：當轉速為2800r/min，揚程為12m時，其流量不得小于383L/min。

在此工況下，考慮柴油機在正常工作中，水箱及氣缸蓋機體的位置落差基本為零，按照水泵出水口壓力計算公式：

P=ρgH

=103×9.8×12

=1.176×105Pa

式中： H——在某個工況內的揚程 ，m；ρ——水的密度，kg/m3；g——重力加速度。（水泵的流量Q由水泵特性曲線與管道的阻力特性曲線的交點確定。）

此時計算的出口壓力是在轉速為2800時的壓力，而我廠的大部分配套機型均達不到2800，此時出水處壓力為117.6KPa，即機體和氣缸蓋內的水壓為小于117.6KPa。

（2）測量某一種水泵正常工作時機體內的水壓。通過轉接接頭，從機體放水閥處接出一個壓力傳感器測量該處壓力。通過試驗，各個轉速段的壓力為：1800rpm時，放水閥處的壓力為0.2MPa左右；2200rpm時，放水閥處的壓力為0.3MPa左右。

我們把測試該機型的缸體缸蓋的壓空壓力在工作水壓的基礎上增加了0.1MPa，定在0.4MPa，經過一年時間的檢驗，在該壓力下測試出的合格零件在使用中未發現泄漏情況，達到了試漏效果。

2.2 試漏時間

試漏時間主要包括充氣加壓時間、平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間。測試壓力、被測零件內腔大小、充氣截面面積、封堵變形、溫差和測量精度等因素對試漏時間都有一定影響。

充氣加壓時間主要由被測件密封容積的大小和充氣口的大小決定，但計算起來比較麻煩。一般采用固定平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間，單獨試驗充氣加壓時間的方法來確定。首先設定一個比較長確認可以充滿的充氣時間，記錄泄漏值，然后再減少充氣時間，直到尋找到一個比較接近泄漏值穩定的最小充氣時間。保證充氣足夠且時間較短。

平衡延遲時間和平衡時間與差壓表靈敏度量程以及被測零件內腔大小及壓力有關，廠家會根據自身的產品給出參考值。平衡時間會檢測出泄漏量極大地零件，不宜設定過長。檢出泄漏值時間根據差壓表的靈敏度確定，一般比較短的時間便可。排氣時間很短，基本不會超過5秒。

2.3 泄漏值

泄漏值由兩部分組成：測試系統泄漏值和被測物泄漏值。測試系統泄漏我們一般指的是封堵系統及充氣系統的泄漏，受密封性及測試壓力影響較大。但在正常情況下，測試系統泄漏值比較穩定，基本可以認為是一個固定值。另外一個對泄漏值有影響的因素是環境溫度和零件自身溫度，一般要求測試環境溫度和零件自身溫度相差不超過3℃，基本可消除溫差的影響。環境溫度的影響可要求試漏儀廠家通過修正參數校正，我們一般采用統計法來確定一個合理的泄漏值，保證零件的泄漏量在泄漏值范圍內的零件均為不泄露的合格零件。當我們不確定泄漏值是否合理時，首先，我們把試漏儀的泄漏值設定一個很低的值，讓每個零件都浸水。我們通過觀察水面是否產生氣泡判定零件是否泄漏。接下來我們測試100臺左右零件，記錄每臺零件的泄漏值及其浸水產生的氣泡情況。若為封堵不嚴實產生的氣泡需重新檢測。然后統計不泄漏的零件的泄漏量，取其平均值為泄漏值。

3 結語

該方法對各類的油道、水道檢漏工藝均有一定的參考價值。通過長期大量的生產實際證明，使用該方法確定的工藝參數可操作性強，可靠性高。達到了零件水套腔試漏的目的，保證了交出合格零件，杜絕了該類問題在試驗過程中的二次拆裝。

參考文獻：

[1]JB/T 9753.3-2011內燃機氣缸蓋與機體第3部分：灰鑄鐵氣缸蓋和機體鑄件 技術條件[S].

[2]龔棟梁.發動機零件泄漏檢測技術及應用[EB/OL].http：//www.doc88.com/p-693583503613.html.

[3]高連興，吳明，王會明.拖拉機與汽車上冊發動機[M].北京：中國農業出版社，2000.endprint

【摘 要】 本文從實際生產出發，著重探討了發動機缸體和缸蓋水套采用差壓測試法試漏工藝在調試初期如何確定各項工藝參數。合理的標定了泄漏值，完成了試漏工藝的工藝確定。

【關鍵詞】 水套試漏 壓力 泄漏值 試漏時間

【Abstract】 In this paper， based on the actual production，We focuses on the way how to determine the process parameters of engine block and cylinder head leakage test process by differential pressure test leak testing method during the commissioning stage. Demarcated leakage value reasonablely.And completed a test to determine the process leakage process.

【Key words】 Leakage test Pressure Leakage value Leakage test time

發動機工作時，與燃燒氣體接觸的各個零件溫度急劇升高，需要良好的冷卻才能正常工作。作為發動機最關鍵的零部件之一，缸體和缸蓋的冷卻尤為重要。缸體和缸蓋的水套腔內的循環水就起到了這一關鍵作用。

由于毛坯鑄造質量上存在局部組織疏松、鑄造或機械加工誤差引起孔道壁過薄以及工藝堵處密封膠涂抹不均等原因，導致了缸體和缸蓋高達10%左右的水套腔泄漏故障概率。內腔越復雜的零件越容易產生廢品。水套試漏工藝也就顯得愈加的重要。

1 試漏工藝的技術要求

缸體和氣缸蓋關于水套腔設計要求為：水套應經水壓或氣壓試驗，其壓力為0.4MPa，時間為2分鐘，不得有滲漏。

缸體和缸蓋的試漏工藝的目的就是挑出水套腔有泄漏的零件，尋找泄漏部位，然后分情況對其進行處理。為了達到這一目的，試漏機先后經歷了水壓試漏目測法、氣壓浸水目測氣泡法以及現在的干式測量法等，工藝不斷在改善，更加的經濟可靠以及人性化。本文就是以干式測量法中的差壓測量法為基礎探討水套試漏工藝。

2 試漏工藝的工藝參數

差壓測量法測量缸體和缸蓋的水套是否泄漏的原理如圖1所示，首先試漏機夾具系統采用封堵把被測零件的水套腔封堵成為一個封閉的內腔且與空氣測試儀相通。然后空氣測試儀啟動，控制測試壓源同時向被測零件和標準品充入一定壓力的壓縮空氣，一段時間后關閉測試壓源，穩定一段時間，使差壓表處于平衡狀態，穩定后關閉閥門1和閥門2，經過一段時間后比較缸體或缸蓋封閉腔和標準壓力罐中的壓力差，通過公式1計算出被測零件封閉腔的空氣泄漏量，通過泄漏量判定該零件是否泄漏。

Q=K（Ve）· （公式1）

式中Q：泄漏量（mL/s）

K（Ve）：泄漏系數（等效內容積mL）

△P：差壓（Pa）

△T：檢出時間（Min）

若存在泄漏，把零件和封堵系統沉入水箱，保持壓力狀態，查找漏點。該工藝中主要存在的參數是壓縮空氣壓力、試漏時間和泄漏量。

2.1 壓縮空氣壓力

該壓縮空氣替代正常工作時參與冷卻的冷卻水，壓縮空氣的壓力主要參考冷卻水的壓力。考慮到在發動機正常工作情況下，缸體缸蓋溫度升高且存在震動，可適當提高測試壓力。氣體比液體粘度小，同等壓力下氣體泄漏，但液體不一定泄漏，若測試壓過高可能導致正常工作不泄漏的零件在測試時泄漏。所以測試壓縮空氣的壓力需嚴格界定且通過試驗驗證。

（1）計算柴油機機體和水套腔內冷卻水的壓力。以我廠現使用的一個機型水泵為例：當轉速為2800r/min，揚程為12m時，其流量不得小于383L/min。

在此工況下，考慮柴油機在正常工作中，水箱及氣缸蓋機體的位置落差基本為零，按照水泵出水口壓力計算公式：

P=ρgH

=103×9.8×12

=1.176×105Pa

式中： H——在某個工況內的揚程 ，m；ρ——水的密度，kg/m3；g——重力加速度。（水泵的流量Q由水泵特性曲線與管道的阻力特性曲線的交點確定。）

此時計算的出口壓力是在轉速為2800時的壓力，而我廠的大部分配套機型均達不到2800，此時出水處壓力為117.6KPa，即機體和氣缸蓋內的水壓為小于117.6KPa。

（2）測量某一種水泵正常工作時機體內的水壓。通過轉接接頭，從機體放水閥處接出一個壓力傳感器測量該處壓力。通過試驗，各個轉速段的壓力為：1800rpm時，放水閥處的壓力為0.2MPa左右；2200rpm時，放水閥處的壓力為0.3MPa左右。

我們把測試該機型的缸體缸蓋的壓空壓力在工作水壓的基礎上增加了0.1MPa，定在0.4MPa，經過一年時間的檢驗，在該壓力下測試出的合格零件在使用中未發現泄漏情況，達到了試漏效果。

2.2 試漏時間

試漏時間主要包括充氣加壓時間、平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間。測試壓力、被測零件內腔大小、充氣截面面積、封堵變形、溫差和測量精度等因素對試漏時間都有一定影響。

充氣加壓時間主要由被測件密封容積的大小和充氣口的大小決定，但計算起來比較麻煩。一般采用固定平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間，單獨試驗充氣加壓時間的方法來確定。首先設定一個比較長確認可以充滿的充氣時間，記錄泄漏值，然后再減少充氣時間，直到尋找到一個比較接近泄漏值穩定的最小充氣時間。保證充氣足夠且時間較短。

平衡延遲時間和平衡時間與差壓表靈敏度量程以及被測零件內腔大小及壓力有關，廠家會根據自身的產品給出參考值。平衡時間會檢測出泄漏量極大地零件，不宜設定過長。檢出泄漏值時間根據差壓表的靈敏度確定，一般比較短的時間便可。排氣時間很短，基本不會超過5秒。

2.3 泄漏值

泄漏值由兩部分組成：測試系統泄漏值和被測物泄漏值。測試系統泄漏我們一般指的是封堵系統及充氣系統的泄漏，受密封性及測試壓力影響較大。但在正常情況下，測試系統泄漏值比較穩定，基本可以認為是一個固定值。另外一個對泄漏值有影響的因素是環境溫度和零件自身溫度，一般要求測試環境溫度和零件自身溫度相差不超過3℃，基本可消除溫差的影響。環境溫度的影響可要求試漏儀廠家通過修正參數校正，我們一般采用統計法來確定一個合理的泄漏值，保證零件的泄漏量在泄漏值范圍內的零件均為不泄露的合格零件。當我們不確定泄漏值是否合理時，首先，我們把試漏儀的泄漏值設定一個很低的值，讓每個零件都浸水。我們通過觀察水面是否產生氣泡判定零件是否泄漏。接下來我們測試100臺左右零件，記錄每臺零件的泄漏值及其浸水產生的氣泡情況。若為封堵不嚴實產生的氣泡需重新檢測。然后統計不泄漏的零件的泄漏量，取其平均值為泄漏值。

3 結語

該方法對各類的油道、水道檢漏工藝均有一定的參考價值。通過長期大量的生產實際證明，使用該方法確定的工藝參數可操作性強，可靠性高。達到了零件水套腔試漏的目的，保證了交出合格零件，杜絕了該類問題在試驗過程中的二次拆裝。

參考文獻：

[1]JB/T 9753.3-2011內燃機氣缸蓋與機體第3部分：灰鑄鐵氣缸蓋和機體鑄件 技術條件[S].

[2]龔棟梁.發動機零件泄漏檢測技術及應用[EB/OL].http：//www.doc88.com/p-693583503613.html.

[3]高連興，吳明，王會明.拖拉機與汽車上冊發動機[M].北京：中國農業出版社，2000.endprint

【摘 要】 本文從實際生產出發，著重探討了發動機缸體和缸蓋水套采用差壓測試法試漏工藝在調試初期如何確定各項工藝參數。合理的標定了泄漏值，完成了試漏工藝的工藝確定。

【關鍵詞】 水套試漏 壓力 泄漏值 試漏時間

【Abstract】 In this paper， based on the actual production，We focuses on the way how to determine the process parameters of engine block and cylinder head leakage test process by differential pressure test leak testing method during the commissioning stage. Demarcated leakage value reasonablely.And completed a test to determine the process leakage process.

【Key words】 Leakage test Pressure Leakage value Leakage test time

發動機工作時，與燃燒氣體接觸的各個零件溫度急劇升高，需要良好的冷卻才能正常工作。作為發動機最關鍵的零部件之一，缸體和缸蓋的冷卻尤為重要。缸體和缸蓋的水套腔內的循環水就起到了這一關鍵作用。

由于毛坯鑄造質量上存在局部組織疏松、鑄造或機械加工誤差引起孔道壁過薄以及工藝堵處密封膠涂抹不均等原因，導致了缸體和缸蓋高達10%左右的水套腔泄漏故障概率。內腔越復雜的零件越容易產生廢品。水套試漏工藝也就顯得愈加的重要。

1 試漏工藝的技術要求

缸體和氣缸蓋關于水套腔設計要求為：水套應經水壓或氣壓試驗，其壓力為0.4MPa，時間為2分鐘，不得有滲漏。

缸體和缸蓋的試漏工藝的目的就是挑出水套腔有泄漏的零件，尋找泄漏部位，然后分情況對其進行處理。為了達到這一目的，試漏機先后經歷了水壓試漏目測法、氣壓浸水目測氣泡法以及現在的干式測量法等，工藝不斷在改善，更加的經濟可靠以及人性化。本文就是以干式測量法中的差壓測量法為基礎探討水套試漏工藝。

2 試漏工藝的工藝參數

差壓測量法測量缸體和缸蓋的水套是否泄漏的原理如圖1所示，首先試漏機夾具系統采用封堵把被測零件的水套腔封堵成為一個封閉的內腔且與空氣測試儀相通。然后空氣測試儀啟動，控制測試壓源同時向被測零件和標準品充入一定壓力的壓縮空氣，一段時間后關閉測試壓源，穩定一段時間，使差壓表處于平衡狀態，穩定后關閉閥門1和閥門2，經過一段時間后比較缸體或缸蓋封閉腔和標準壓力罐中的壓力差，通過公式1計算出被測零件封閉腔的空氣泄漏量，通過泄漏量判定該零件是否泄漏。

Q=K（Ve）· （公式1）

式中Q：泄漏量（mL/s）

K（Ve）：泄漏系數（等效內容積mL）

△P：差壓（Pa）

△T：檢出時間（Min）

若存在泄漏，把零件和封堵系統沉入水箱，保持壓力狀態，查找漏點。該工藝中主要存在的參數是壓縮空氣壓力、試漏時間和泄漏量。

2.1 壓縮空氣壓力

該壓縮空氣替代正常工作時參與冷卻的冷卻水，壓縮空氣的壓力主要參考冷卻水的壓力。考慮到在發動機正常工作情況下，缸體缸蓋溫度升高且存在震動，可適當提高測試壓力。氣體比液體粘度小，同等壓力下氣體泄漏，但液體不一定泄漏，若測試壓過高可能導致正常工作不泄漏的零件在測試時泄漏。所以測試壓縮空氣的壓力需嚴格界定且通過試驗驗證。

（1）計算柴油機機體和水套腔內冷卻水的壓力。以我廠現使用的一個機型水泵為例：當轉速為2800r/min，揚程為12m時，其流量不得小于383L/min。

在此工況下，考慮柴油機在正常工作中，水箱及氣缸蓋機體的位置落差基本為零，按照水泵出水口壓力計算公式：

P=ρgH

=103×9.8×12

=1.176×105Pa

式中： H——在某個工況內的揚程 ，m；ρ——水的密度，kg/m3；g——重力加速度。（水泵的流量Q由水泵特性曲線與管道的阻力特性曲線的交點確定。）

此時計算的出口壓力是在轉速為2800時的壓力，而我廠的大部分配套機型均達不到2800，此時出水處壓力為117.6KPa，即機體和氣缸蓋內的水壓為小于117.6KPa。

（2）測量某一種水泵正常工作時機體內的水壓。通過轉接接頭，從機體放水閥處接出一個壓力傳感器測量該處壓力。通過試驗，各個轉速段的壓力為：1800rpm時，放水閥處的壓力為0.2MPa左右；2200rpm時，放水閥處的壓力為0.3MPa左右。

我們把測試該機型的缸體缸蓋的壓空壓力在工作水壓的基礎上增加了0.1MPa，定在0.4MPa，經過一年時間的檢驗，在該壓力下測試出的合格零件在使用中未發現泄漏情況，達到了試漏效果。

2.2 試漏時間

試漏時間主要包括充氣加壓時間、平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間。測試壓力、被測零件內腔大小、充氣截面面積、封堵變形、溫差和測量精度等因素對試漏時間都有一定影響。

充氣加壓時間主要由被測件密封容積的大小和充氣口的大小決定，但計算起來比較麻煩。一般采用固定平衡延遲時間、平衡時間、檢出泄漏值時間和排氣時間，單獨試驗充氣加壓時間的方法來確定。首先設定一個比較長確認可以充滿的充氣時間，記錄泄漏值，然后再減少充氣時間，直到尋找到一個比較接近泄漏值穩定的最小充氣時間。保證充氣足夠且時間較短。

平衡延遲時間和平衡時間與差壓表靈敏度量程以及被測零件內腔大小及壓力有關，廠家會根據自身的產品給出參考值。平衡時間會檢測出泄漏量極大地零件，不宜設定過長。檢出泄漏值時間根據差壓表的靈敏度確定，一般比較短的時間便可。排氣時間很短，基本不會超過5秒。

2.3 泄漏值

泄漏值由兩部分組成：測試系統泄漏值和被測物泄漏值。測試系統泄漏我們一般指的是封堵系統及充氣系統的泄漏，受密封性及測試壓力影響較大。但在正常情況下，測試系統泄漏值比較穩定，基本可以認為是一個固定值。另外一個對泄漏值有影響的因素是環境溫度和零件自身溫度，一般要求測試環境溫度和零件自身溫度相差不超過3℃，基本可消除溫差的影響。環境溫度的影響可要求試漏儀廠家通過修正參數校正，我們一般采用統計法來確定一個合理的泄漏值，保證零件的泄漏量在泄漏值范圍內的零件均為不泄露的合格零件。當我們不確定泄漏值是否合理時，首先，我們把試漏儀的泄漏值設定一個很低的值，讓每個零件都浸水。我們通過觀察水面是否產生氣泡判定零件是否泄漏。接下來我們測試100臺左右零件，記錄每臺零件的泄漏值及其浸水產生的氣泡情況。若為封堵不嚴實產生的氣泡需重新檢測。然后統計不泄漏的零件的泄漏量，取其平均值為泄漏值。

3 結語

該方法對各類的油道、水道檢漏工藝均有一定的參考價值。通過長期大量的生產實際證明，使用該方法確定的工藝參數可操作性強，可靠性高。達到了零件水套腔試漏的目的，保證了交出合格零件，杜絕了該類問題在試驗過程中的二次拆裝。

參考文獻：

[1]JB/T 9753.3-2011內燃機氣缸蓋與機體第3部分：灰鑄鐵氣缸蓋和機體鑄件 技術條件[S].

[2]龔棟梁.發動機零件泄漏檢測技術及應用[EB/OL].http：//www.doc88.com/p-693583503613.html.

[3]高連興，吳明，王會明.拖拉機與汽車上冊發動機[M].北京：中國農業出版社，2000.endprint