汽车发动机进气歧管密封性自动检测系统设计

李 健

(江西新能源科技职业学院，江西 新余 338000)

1 系统密封性检测方案

进气歧管位于汽车引擎进气门与节气门之间，能将空气、燃油、曲轴箱通风油气和废气按照比例分配给各缸，是保证汽车内部电气系统稳定运行的重要部件，进气歧管的密封性是衡量其质量的关键指标，因此，对其密封性检测也是汽车生产组装中的重要工艺环节。传统模式下，主要采用人工作业的方式检测进气歧管的密封性，存在误差率高、精准度低、效率低下等问题，为提升检测的质量，基于西门子S7-200型PLC设计自动化的进气歧管密封性检测系统，选用直接压力测试的方案：向被测进气歧管工件注入一定压力气体，并用压力传感器实时采集进气歧管内的压力，反馈给PLC进行运算对比，通过气压差值判断工件内是否存在泄漏点。

2 系统硬件设计

2.1 检测功能设计

如图1所示，本系统以西门子S7-200型PLC为核心对发动机进气歧管密封性进行检测，具体的功能设计包括：①气密传感检测。选用LS-1822A型泄漏检测仪，该仪器基于压差式测量方法研制，能够对待测件的密封性进行高效检测。②充气传动功能。由两位五通阀、密封检测电磁阀、双向气缸、气缸杆等部件构成，在PLC的控制下，上述部件可对待测进气歧管进行充气作业，以及气密性测量和反馈。③检测指示功能。主要由指示灯、报警喇叭等组成，包括正常工作指示、密封性良好指示、停止工作指示、故障报警指示4项功能。

图1 检测功能框图

2.2 气路原理设计

系统气路原理如图2所示，设计的气路检测工作过程为：气源启动后，气源电控阀打开，高压气体通过气管、两位五通阀注入气缸，由气缸来回动作给发动机进气歧管的5个通道充气，待进气歧管充满气体，内部达到标准检测压力后，气密检测仪在PLC的控制下启动对进气歧管各通路的密封性检测。具体的检测流程为：气密检测仪中的压力传感器适时采集进气歧管5个通路内部的气压，使压力值反馈给PLC，并将采集来的气压值与预设标准值进行比较，经过1 min的比较后，若采集的压力值与预设压力值之间不存在差异，则表明发动机进气歧管密封性良好，同时密封性良好指示灯亮，予以提示；若经过1 min比较后，采集压力值与预设值存在压差，则故障报警指示灯点亮，提示密封性不足。

图2 系统气路原理图

2.3 电气控制设计

系统的电气控制图设计如图3所示，鉴于西门子S7-200型PLC采用DC 24 V供电，因此系统选用DC 24 V作为所有元器件和电气配置的供电电源。具体的电气控制图设计思路为：三相交流电源输入后，经过直流稳压产生DC 24 V电压，通过设计电压环路分配给PLC、指示灯、两位五通阀、电控阀和检测仪。具体的电气控制思路为：电源总开关闭合后，电源指示灯点亮，由PLC控制气源组件对进气歧管进行充气，之后由密封检测仪对进气歧管的密封状态进行检测。整个检测过程中，指示灯会根据检测的状态进行自动指示，全部两位五通阀、电控阀和检测仪的继电器也会在PLC的控制下自动运行。

图3 系统电气控制图设计

3 系统软件设计

3.1 I/O地址分配

如表1所示，系统在PLC的I/O地址分配上，包含输入和输出两个部分，其中输入部分选用I0.0和I0.1 2个地址位作为启动和停止开关端口，I0.2～I0.6 5个地址位作为密封检测仪的输入传感器端口，用于连接发动机进气歧管的5个通路，I1.0～I1.4 5个端口连接气缸行程开关，用于判断充气气缸的工作位置；输出地址分配上，Q0.0～Q0.3作为系统工作状态的指示灯端口，Q0.4～Q1.0作为两位五通阀端口，Q1.1～Q1.5作为气缸动作电磁阀的继电器端口，Q1.6作为故障报警喇叭的输出端口。

表1 I/O地址分配表

3.2 梯形图程序编译思路

本系统采用梯形图语言编写程序，具体的程序编译思路为：按下启动按钮后，PLC进行自检，自检结束后，工作指示灯点亮，提示系统进行待工作状态，之后起源在PLC的控制下打开，向Q0.4～Q1.0 5个两位五通阀充气，当两位五通阀内气压达到一定值后，Q0.1～Q1.5气缸动作电磁阀通电，推动气缸往复运动，向待测进气歧管充气，充气结束后，I0.2～I0.6气密检测器传感器开始实时采集待测进气歧管内的气压值。经过1min测试后，若I0.2～I0.6的值为“0”，表明待测进气歧管内部气压良好，不存在泄露，Q0.1输出“1”电平，密封性良好指示灯点亮；若I0.2～I0.6中任意端口输出的值为“1”，表明待测进气歧管内部存在泄露点，Q0.3和Q1.6输出“1”电平，报警故障指示灯点亮，同时报警喇叭响起。当按下停止按钮时，Q0.2输出“1”电平，停止工作指示灯点亮。

4 系统密封性检测效果

采用多次检测方案检测系统的密封新检测效果，具体为：选择2个有泄露问题的进气歧管和1个无泄露问题的进气歧管进行5次试验，测试充气压力为110 kPa，允许泄漏量小于60 mL/min，采集泄漏量和检测响应时间2个指标，用来判断系统的检测效果。如表2所示，可知结果为：3个试验进气歧管中，1#和3#工件存在泄露情况，被准确检测出来，且检测响应时间均小于1 s，2#工件不存在泄露情况，测试响应时间较快，符合现场应用要求。

表2 系统密封性检测效果表 单位：mL/min

5 结语

由检测结果可知：本系统较好地实现了对汽车发动机进气歧管密封性的检测功能，且检测的精准度、响应度和自动化程度良好，可作为汽车发动机生产制造企业现场检测应用设备。相信随着自动检测技术的不断提升，会有越来越多的同类系统被研发出来，提升汽车发动机进气歧管的密封性检测能效。