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油冷器气密性测试关键技术研究

赵明冬潘星宇周斌黄军垒

摘要：为提高汽车产业制造效率和关键部件智能化检测水平，提出一种基于正负压差测量法的油冷器气密性测试方法。首先简要分析了油冷器气密性检测技术现状，其次讨论了对构建的细小气体泄漏模型，最后对油冷器气密性检测系统关键技术进行了设计，包括正负压差法实现路径、电气系统构成等。该方法可有效解决目前油冷器气密性测试设备检测流程繁琐、检测慢精度低等问题。

关键词：油冷器气密性测试正负压差检测法气体检测模型

随着人们生活水平的不断提高，汽车的保有量也在不断增加，这就大大推进了我国汽车制造业的迅速发展。自2016年以来，我国汽车产销量不断提升，对于发动机的转速和功率的要求也越来越高，当热负荷越来越大的情况下，现有的发动机冷却系统可靠性就受到了挑战。机油冷却器作为发动机主要冷却装置，它的可靠性对于发动机整体的性能有着较大的影响[1]。一旦发生泄漏，不仅会降低发动机的效率和寿命，更会对汽车的安全造成隐患，由此可能会带来生命和财产的损失。针对上述情况，业内多采用气密性检测技术，对机油冷却器进行报废率的检测，但是由于这一项检测往往等到总装试车时才发现问题，当报废率达到10%甚至25%以上的时候，对于汽车制造的整体一次性合格率会造成非常严重的影响。传统的测试采用的气泡法对于检测人员的经验和水平依赖性较强，不仅效率低下，还会存在较大的偏差，不利于汽车自动化生产的效率提高。

2国内外研究现状

国外对气密性检测技术的研究起步相对较早，最初是使用肥皂液涂抹法和水检法等湿式检测法进行测试的。然而传统的检测方式存在着各种各样的缺点，诸如检测的精确度不高，检测的结果受到人为影响的因素大，以及在定量检测方面遇到了技术性障碍等缺点。国外从上个世纪70年代中后期，对传统的气密性检测方式进行了改进，针对其缺陷和不足提出了一种干式气密性检测方法。与传统的湿式检测方法相比，干式气密性检测方法拥有很多优点，它的主要原理是以气体作为媒介，不仅显著提升了检测精度，还可以使检测过程高度自动化[2]。基于上述技术，国外的厂家研制出了多种干式检测方法，比如压力法、流量法等，都已经得到了广泛的应用。其中压差法更具有典型的代表性，它首先通过向被测件和标准件内部注入相同压力的气体，接着打开连通两者之间的平衡阀，如果被测件的气密性不合格，待检测一段时间后，可以通过两个工件当中的压力差传导到压力传感器之后，就可测量出来被测件的气密性是否合格。

国内在这方面的研究起步比较晚，一直到上個世纪90年代仍然使用湿式的气密性检测技术。到了90年代末才开始引入国外的成熟技术，经过几十年的发展，直至今日我国的气密性检测技术与国外同期的技术相比较，从理论和实际应用上仍然存在着较大的不足[3]。国内的生产厂家，目前所使用的干式气密性检测技术，仍然是基于一些比较成熟的技术进行的应用，例如压差式检测、流量式检测等等。在理论研究这一块，基于干式气密性检测技术的应用研究仍然较少，而且存在着一次测量的被测价数量不多，导致的效率低于无法量产等等问题。

综上所述，国内的油冷器气密性检测技术存在一定缺陷，如检测速度慢，工艺流程复杂，检测精度不高，以及自动化程度较低等缺点，针对这些缺点，本文提出了正负压差检测法，进而完成油冷器气密性测试系统的方案设计。

3气密性检测的理论模型

在油冷器质量检测过程中，很容易发现大的泄漏点，只有小的泄漏点才是质量检测的重点和难点，故本文对微小的泄露情况进行研究。由于油冷器容器是刚性的，其泄漏物理模型可以等价于一个固定容积的容器由泄漏引起的排气问题。细小漏孔泄漏模型如图1所示，若泄漏通道狭长细小，可以近似为圆形断面的毛细管，气体流动状态为层流。因为泄漏孔相对于泄漏容器来讲一般较小，如果再考虑到泄漏为微泄漏，排气缓慢，泄露过程持续时间长，油冷器的气密性检测将会检测时间长，检测难度大等问题。

式中P1、P2分别为漏点两侧压力；ρ为流体密度；μ为动力粘性系数；l为漏点深度；r为漏点半径。

通过式（1）得出流过漏孔的质量流量与内外压力、气体密度、动力粘性系数、漏点直径、漏点深度等参数的函数关系，测量出压力变化后，通过数学模型分析出漏点的大小和性质等参数，为漏点的查找和判断提供理论依据。

在油冷器气密性检测过程中，使用的检测气体，环境温度等参数保持不变，流体密度ρ和动力粘性系数μ可以看出常数，气体泄漏量与泄漏孔的形状和测试压有关，其中漏点两侧压力P1、P2可由实际测试装置测量得出，漏点深度l可根据待测试封闭容器的厚度给出，流过漏孔的质量流量Qm可以通过检测漏点两侧压力P1和P2因泄露导致的压力变化计算得出，而油冷器漏点通常为沙眼或裂痕的不规则形状，所以漏点半径r无法通过物理测量的方法来测定，只能通过泄漏量引起的压力变化进行计算。

所以本文采用在规定