氦氣試漏機的工作原理及維修

王袖女

（一汽轎車股份有限公司，吉林長春 130013）

1 氦氣試漏機介紹

隨著節(jié)能環(huán)保要求日益嚴格，汽油直噴燃燒技術(shù)（Gasoline Direct Injection，GDI）開始盛行.采用直噴技術(shù)后，燃油以細微滴狀的薄霧方式直接進入汽缸，依靠高壓（150 個大氣壓力以上，即大于19.2 MPa）來迫使燃料(油蒸汽)進入已經(jīng)充滿空氣的燃燒室，這就對燃油系統(tǒng)的密閉性要求很高，密封不好極易引發(fā)質(zhì)量事故。由于燃油噴射系統(tǒng)密封不良，可能導致車內(nèi)出現(xiàn)滲油現(xiàn)象，無法形成高壓且出現(xiàn)燃油異味，極端情況下，如果遇火源可能導致車輛起火，存在安全隱患。所以直噴發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)需要進行高要求泄漏檢測。因其泄漏量很小，所以選用氦氣試漏裝置來保證其檢測準確率。在發(fā)動機裝配線上廣泛使用氦氣試漏機來完成此項功能，通常發(fā)動機氦氣泄漏測試要求系統(tǒng)在9 bar（0.9 MPa）的充氣壓力下各個測量點的泄漏量不超過1×10-5mbar·L/s。利用氦檢測儀器測量充入氦氣的高壓油泵和高壓油軌接頭的泄漏量，測量后的數(shù)據(jù)存儲在上位機系統(tǒng)（圖1）。

圖1 系統(tǒng)工作原理

目前，發(fā)動機廠現(xiàn)用的氦氣試漏機主要有以下3 種機型（表1）。

下面以發(fā)動機廠半自動氦氣試漏機自動氦檢吸氣槍為實例，通過對設(shè)備異常報警問題的解決來闡述其工作原理及故障處理方法。

表1 發(fā)動機廠現(xiàn)用的氦氣試漏機機型

2 氦氣試漏機工作原理

氦氣試漏機波形圖見圖2，其主要流程有4 個（圖3）。

（1）抽真空。指對充氣管路抽氣，正常抽至-20 kPa 就可以了，這個主要是用來排除空氣，使充入的氣體為氦氣。

（2）低壓充氦氣。只要在高壓油泵的低壓入口端能夠把高壓油泵打開，順利把氦氣充進油軌的壓力就可以。根據(jù)高壓油泵的特性，一般在1～2 kg。

（3）大漏檢測。檢測系統(tǒng)的大漏是必要的，防止浪費氦氣和時間節(jié)拍。通常根據(jù)高壓油泵的特性，一般在1～2 kg 的壓力下在一定的時間內(nèi)的壓力下降程度，另外也可以用氦檢儀來檢測小壓力的泄漏程度，這個可以排除在測試壓力正常時的1.0×10-2mbar·L/s 以上的泄漏。

（4）測試壓充氦氣。本系統(tǒng)對測試系統(tǒng)充入的氦氣壓力為9 kg，使用INFICON 的質(zhì)譜儀可以檢測微小的泄漏，這個參數(shù)可以在人機界面進行設(shè)定，一般設(shè)定泄漏量不大于1.0e-5mbar·L/s。

3 問題分析與處理

半自動氦氣試漏機在設(shè)備調(diào)試階段，因產(chǎn)量少，暴露問題少，但是進入批量生產(chǎn)后，設(shè)備暴露出一些問題，經(jīng)常報警導致設(shè)備無法工作，且誤報警率高達90%，嚴重影響設(shè)備可動率（表2）。

理想狀態(tài)的誤報警率為0，但實際現(xiàn)狀誤報警率高達90%以上，因此，需要解決該問題。設(shè)定目標為：在2017 年底前，將設(shè)備在工作過程中因自身設(shè)計缺陷導致的假報警次數(shù)降為0。

圖2 氦氣試漏機波形

圖3 氦氣試漏機工作流程

表2 半自動氦氣試漏機的故障統(tǒng)計

3.1 問題分解

3 種報警依次出現(xiàn)在環(huán)境值檢測、真空度檢測及油泵螺母、油軌螺母檢測環(huán)節(jié)，按實際工作流程次序報警頻次從高至低，環(huán)境值超差報警頻次最高，油泵油軌不合格誤報警頻次最低。從人機料法環(huán)5 個方面進行分析：①人——操作方法不對，螺母未擰緊；②機——設(shè)計缺陷，備件缺陷；③料——工件漏點多，工件螺母密封不良；④法——螺母擰緊力矩低，裝配缺陷；⑤環(huán)——壞境中氦氣殘余量超標。

經(jīng)過分析，將發(fā)動機線上試漏不合格、線下試漏合格的誤報警原因鎖定在設(shè)備自身的缺陷上。

3.2 真因分析

由上分析可知，因設(shè)備設(shè)計缺陷導致設(shè)備頻繁誤報警。環(huán)境值超差會導致燃油泵&導軌誤報警，也就是說環(huán)境當中如果有氦氣泄漏，即使環(huán)境值檢測時合格，到最后燃油泵&燃油導軌測試時也會檢測出氦氣超標并報警。同理，如果真空度不合格或燃油泵&燃油導軌有泄漏，那么對下一臺工件試漏時的環(huán)境值檢測也會有影響。所以，無論設(shè)備是否有漏點，工件是否泄漏，測試工位的氦氣排放是非常重要的，當前工位是否存留氦氣直接導致測試工件測量結(jié)果準確性。

下面以樹狀圖對設(shè)備假報警原因進行分析（圖4）。

經(jīng)過對設(shè)備機械及電氣上的多方排查與分析（緊固所有氣路管路及接頭，電氣軟件進一步完善），確定如下4 個方面是導致設(shè)備假報警頻發(fā)的真因：①真因1：夾具夾緊不良；②真因2：夾具與工件干涉；③真因3：充氣快接泄漏；④真因4：氦氣排不凈。

3.3 第一次對策制定與實施（表3）

表3 2017 年6 月第一次對策制定與實施

2017 年6 月對策實施后，環(huán)境值及真空試漏值不合格報警明顯下降，燃油泵&油軌不合格報警隨著產(chǎn)量提升仍有上升趨勢（圖5 中7～8 月）。

3.4 第二次對策制定與實施（表4）

2017 年8 月對策實施后，環(huán)境值及真空試漏值不合格報警變化不大，燃油泵&油軌不合格報警隨著產(chǎn)量提升仍有上升趨勢（圖5 中9～10 月）。

3.5 第三次對策制定與實施

2017 年9 月，第三策制定與實施，真因為充氣快接泄漏，實施內(nèi)容為更換全新充氣快接并修復拆卸下的快接。負責人為王××。對策實施后，設(shè)備因自身缺陷導致的假報警次數(shù)降為0（圖5 中11～12 月）。

圖4 設(shè)備假報警原因樹狀圖

圖5 對策實施后報警次數(shù)統(tǒng)計

表4 2017 年8 月第二次對策制定與實施

4 總結(jié)

在解決問題的過程中，充分理解并實施問題解決的8 步法，其中制定對策并實施后，進行效果分析和評價是非常重要的。有助于徹底解決問題，有助于發(fā)現(xiàn)新的問題并加以解決，也就是PDCA 循環(huán)當中的C（Check）、A（Action）循環(huán)，要不斷反復。

利用問題解決8 步法，在規(guī)定的時間節(jié)點前徹底解決了氦氣試漏機假報警頻次高的問題，同時也為其他氦檢試漏機的維修積累了維修經(jīng)驗。

在氦氣試漏機的設(shè)計與維修上重點要關(guān)注以下4 個方面的問題。

（1）試漏工位和氦氣排放工位要分開，避免氦氣排放后對試漏工位產(chǎn)生二次氦氣污染，同時無論試漏工位還是氦氣排放工位內(nèi)風扇的流向要與工件離開工位的流向一致。

（2）無論是試漏工位還是氦氣排放工位中氦氣的抽除及排放最好排到廠房外部。避免氦氣污染試漏工位環(huán)境。

（3）嗅探檢測探頭最好做成密封包夾形式，可以提高檢測螺母區(qū)域的測量準確性。

（4）熟悉設(shè)備工作原理及工作流程有利于解決問題。要不斷學習新技術(shù)，定期對設(shè)備進行保養(yǎng)和標定，尤其是對試漏儀的定期保養(yǎng)尤為重要。