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

一、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

二、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： 41.4410MU R B Z

-⨯= （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 、H O 、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。

三、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(<1 ppm)的卤素气体的反应是线性的，对中等浓度(1~100 ppm)的反应是指数的，而当浓度很高(>1000 ppm)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1×10 Pa·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。

四、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

五、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1×10-7 Pa·m3／s的微小泄漏。氦质谱背压检漏示意图见图3。